功率转换电路的制作方法

专利名称：功率转换电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及由多个上下臂构成的特别是大功率并且高频工作的功率转换电路。
背景技术：
近年来，随着搭载于逆变器以及转换器等功率转换器的开关元件(IGBT或 MOSFET、JFET)的高耐压化以及高速化的发展，正盛行基于开关元件的高耐压化的功率 转换器的大功率化以及开关元件的高速化，即基于功率转换器的高频工作的功率转换器 的小型化等的研究开发。作为这样的功率转换器中的开关元件的工作，一般是通过规定的休止期间(通 常，称为空载时间)使上下臂交换地进行开关动作，以便上下臂不会同时导通而发生短 路动作。在此，施加于开关元件的电压越高，或者开关元件的动作速度越快，施加于开 关元件的电压的变化率(通常，称为dv/dt)越大。此时，通过另一个开关元件的寄生 电容C，充电电流从主端子流入控制端子，控制端子的电压与充电电流的值成比例地变 化。进行这样的动作时，控制端子的电压有时可能会超过开关元件的阈值电压。假设， 在规定的休止期间中，控制端子的电压发生变化，并且超过阈值电压时，上下臂同时导 通并形成短路状态，造成开关元件的破坏，进而导致功率转换器的故障。在此，使用图4针对由上臂21u的接通动作引起的下臂22u的误动作机理进行说 明。最初，将上下臂21u及22u，共同设为断开的休止区间(所谓空载时间)。该休止 区间，是例如逆变器中的开关频率的1/20以下，而且，一般地，在进行大功率的功率转 换的逆变器中，开关频率多是15kHz以下。在所述休止期间之后，若上臂21u进行接通动作，则在下臂22u的漏-源间施加 电池1的直流电压Vdc。根据上臂21u的开关速度，快速地被下臂22u的寄生电容200 充电，经由下臂侧栅电阻104u和下臂侧臂驱动电路102u，电流Ig流动。由于电流Ig流 动，在下臂侧栅电阻104u的两端产生与下臂侧栅电阻104u的值对应的电位差。在此， 若将下臂22u的漏-源间的寄生电容设为Cgd，将下臂侧栅电阻104u设为Rg，则在下臂 侧栅电阻104u的两端产生的电位差，即下臂22u的漏-源间的电位差Vgs，由下式表示。Vgs = RgXCgdX (dVdc/dt)BP,决定下臂22u的开关速度的下臂侧栅电阻104u的电阻Rg、或下臂21u的寄 生电容Cgd、或上臂21u的开关时间dVdc/dt的值越大，Vgs越大，下臂22u的误动作越
容易产生。下臂侧栅电阻104u的电阻Rg，由于是决定下臂22u的开关速度的值，所以不能 自由地减小。此外，下臂21u的寄生电容Cgd，由于取决于下臂22u的内部结构，所以 这个也不能自由地改变。此外，上臂21u的接通动作时的开关时间dVdc/dt，若减少则减 缓上臂21u的开关速度，会导致开关损失的增加。为了避免这些，以往，以即使存在由充电电流引起的控制端子的电压变化也不 形成短路状态的方式，在包含电压变化期间的开关元件断开动作中，对控制端子施加负偏置电压。由此，能够避免同时导通的短路动作。例如，在下述专利文献1中进行了公 开。该公报中的逆变器，为了使开关元件断开，不由电源输出负偏置电压，而仅用 电容器及二极管、FET等的电路，就能够施加负偏置电压，所以也能够降低电源电压的 制约，而且，能够进行驱动电路的发热抑制，这也在所述公报得以公开。[专利文献1]JP特开2004-159424号公报然而，在这种逆变器中，开关元件在断开动作中，在整个期间，对开关元件的 控制端子施加负偏置电压。一般地，开关元件对控制端子施加负偏置电压的能力弱，负偏置电压的施加时 间越长，开关元件就会加剧变差。因此，在现有的方法中，由于施加负偏置电压的期间超过需要时间，所以会加 速开关元件的变差，并会损坏开关元件及搭载它的功率变换器的可靠性。此外，由于以 电容器及二极管、FET等电路构成负偏置电路，所以不能与基于开关元件的动作状态及 周围环境等的开关元件的特性变化对应。而且，在构成负偏压电路的电容器电容中，需 要根据驱动的开关元件的特性来决定，存在通用性差等问题。

发明内容
本发明鉴于所述问题点，其目的在于，提供一种在功率转换电路中，抑制了由 施加高dv/dt引起的误动作，并且大幅改善了开关元件的寿命的功率转换电路。为了达到上述目的，在本发明中，在功率转换电路中，对应于上臂动作与下臂 动作的双方，将向断开动作中的开关元件施加负偏置电压的期间限制为极短的期间。即，本发明的功率转换电路，具有与高电压侧连接的上臂以及与低电压侧连 接的下臂；和驱动所述上臂的上臂侧栅极驱动电路以及驱动所述下臂的下臂侧栅极驱动 电路，在该功率转换电路中，所述上臂侧栅极驱动电路以及所述下臂侧栅极驱动电路， 分别具有上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源；和上臂侧臂驱动电路以及 下臂侧臂驱动电路，所述上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源，向自己的所述 上臂或下臂的控制端子供给电压，所述上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，接收 对自己的所述上臂或下臂进行控制的控制信号，并根据该控制信号输出臂驱动信号，而 且，所述下臂侧栅极驱动电路，具有信号输出电路；和断开电压控制电路，所述信号 输出电路，输出与所述下臂的接通动作的结束以及所述上臂的接通动作的结束对应的电 压调整信号，所述断开电压控制电路，接收所述信号输出电路的电压调整信号，在从所 述下臂的接通动作的结束到所述上臂的接通动作开始为止的期间，生成比满足所述下臂 的断开状态的第一电压低的第二电压，并且在所述上臂的接通动作结束以后，以从所述 第二电压返回到所述第一电压的方式控制所述下臂侧栅极驱动电源的输出电压。在此，在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有定时电路，所述定时 电路，接收所述上臂以及下臂的两个控制信号，并输出定时信号，该定时信号在该两个 控制信号都为断开的所述下臂以及上臂都处于断开状态的期间成为接通动作，在所述上 臂的接通动作结束以后经过所述接通动作的规定期间之后成为断开动作，所述断开电压 控制电路，接收所述定时电路的定时信号，并根据该定时信号来控制所述下臂侧栅极驱动电源的输出电压。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电压检测电 路以及下臂侧主端子电压检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂 侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测电路，分别检测自己的所述上臂或者 所述下臂的主端子电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，接收由所述自己 的上臂侧主端子电压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号， 并根据该主端子电压信号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结 束。在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 由自己的所述上臂侧主端子电压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子 电压信号，并根据该主端子电压信号的电压值与规定的基准电压的比较，来判定自己的 臂的接通动作以及断开动作的结束。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电流检测电 路以及下臂侧主端子电流检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂 侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测电路，分别检测自己的所述上臂或者 所述下臂的主端子电流值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，根据由所述自己 的上臂侧主端子电流检测电路或下臂侧主端子电流检测电路检测出的主端子电流信号， 来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 来自所述上臂侧主端子电流检测电路或下臂侧主端子电流检测电路的主端子电流信号， 并根据该主端子电流信号的电流值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动 作以及断开动作的结束。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧控制端子电压检测 电路以及下臂侧控制端子电压检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所 述上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压检测电路，分别检测自己的所 述上臂或者所述下臂的控制端子的电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路， 分别根据由所述自己的上臂侧控制端子电压检测电路或下臂侧控制端子电压检测电路检 测出的控制端子电压信号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结 束ο在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 由自己的臂的控制端子电压检测电路检测出的控制端子电压信号，并根据该控制端子电 压信号的电压与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，还具有下臂侧主端子电压变化率 检测电路，所述下臂侧主端子电压变化率检测电路，检测自己的所述下臂的主端子电压 的变化率，所述断开电压控制电路，接收所述下臂侧主端子电压变化率检测电路的检测 结果，并根据该检测结果来变更所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。在所述功率变换电路中，所述下臂侧主端子电压的变化率越大，所述断开电压 控制电路越将所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值调整为更低的电压值。
在所述功率变换电路中，当所述下臂侧主端子电压的变化率小于规定变化率 时，所述断开电压控制电路将所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值维持在 所述第一电压。在所述功率变换 电路中，所述信号输出电路，还具有下臂侧臂温度检测电路， 所述下臂侧臂温度检测电路，检测自己的所述下臂的温度，所述断开电压控制电路，接 收所述下臂侧臂温度检测电路的检测结果，并根据该检测结果来变更所述下臂侧栅极驱 动电源生成的第二电压的电压值。在所述功率变换电路中，由所述下臂侧臂温度检测电路检测出的下臂的臂温度 越高，所述断开电压控制电路越将所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压调整 为更低的电压值。此外，本发明的功率转换电路，具有与高电压侧连接的上臂以及与低电压侧 连接的下臂；和驱动所述上臂的上臂侧栅极驱动电路以及驱动所述下臂的下臂侧栅极 驱动电路，在该功率转换电路中，所述上臂侧栅极驱动电路以及所述下臂侧栅极驱动电 路，分别具有上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源；和上臂侧臂驱动电路以 及下臂侧臂驱动电路，所述上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源，向自己的所 述上臂或下臂的控制端子供给电压，所述上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，接 收对自己的所述上臂或下臂进行控制的控制信号，并根据该控制信号输出臂驱动信号， 而且，所述上臂侧栅极驱动电路，具有信号输出电路；和断开电压控制电路，所述信 号输出电路，输出与所述上臂的断开动作的结束以及所述下臂的接通动作的结束对应的 电压调整信号，所述断开电压控制电路，接收所述信号输出电路的电压调整信号，在从 所述上臂的断开动作的结束到所述下臂的接通动作开始为止的期间，生成比满足所述上 臂的断开状态的第一电压低的第二电压，并且在所述下臂的接通动作结束以后，以从所 述第二电压返回到所述第一电压的方式控制所述上臂侧栅极驱动电源的输出电压。在此，在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有定时电路，所述定时 电路，接收所述上臂以及下臂的两个控制信号，并输出定时信号，该定时信号在该两个 控制信号都为断开的所述下臂以及上臂都处于断开状态期间成为接通动作，在所述下臂 的接通动作结束以后经过所述接通动作的规定期间之后成为断开动作，所述断开电压控 制电路，接收所述定时电路的定时信号，并根据该定时信号来控制所述下臂侧栅极驱动 电源的输出电压。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电压检测电 路以及下臂侧主端子电压检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂 侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测电路，分别检测自己的所述上臂或者 所述下臂的主端子电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，接收由所述自己 的上臂侧主端子电压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号， 并根据该主端子电压信号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结 束ο在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 由自己的所述上臂侧主端子电压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子 电压信号，并根据该主端子电压信号的电压值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电流检测电 路以及下臂侧主端子电流检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂 侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测电路，分别检测自己的所述上臂或者 所述下臂的主端子电流值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，根据由所述自己 的上臂侧主端子电流检测电路或下臂侧主端子电流检测电路检测出的主端子电流信号， 来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。 在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 来自所述上臂侧主端子电流检测电路或下臂侧主端子电流检测电路的主端子电流信号， 并根据该主端子电流信号的电流值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动 作以及断开动作的结束。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，具有上臂侧控制端子电压检测 电路以及下臂侧控制端子电压检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所 述上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压检测电路，分别检测自己的所 述上臂或者所述下臂的控制端子的电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路， 分别根据由所述自己的上臂侧控制端子电压检测电路或下臂侧控制端子电压检测电路检 测出的控制端子电压信号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结 束ο在所述功率变换电路中，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收 由自己的臂的控制端子电压检测电路检测出的控制端子电压信号，并根据该控制端子电 压信号的电压与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结
束ο在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，还具有上臂侧主端子电压变化率 检测电路，所述上臂侧主端子电压变化率检测电路，检测自己的所述上臂的主端子电压 的变化率，所述断开电压控制电路，接收所述上臂侧主端子电压变化率检测电路的检测 结果，并根据该检测结果来变更所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。在所述功率变换电路中，所述上臂侧主端子电压的变化率越大，所述断开电压 控制电路越将所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值调整为更低的电压值。在所述功率变换电路中，当所述上臂侧主端子电压的变化率小于规定变化率 时，所述断开电压控制电路将所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值维持在 所述第一电压。在所述功率变换电路中，所述信号输出电路，还具有上臂侧臂温度检测电路， 所述上臂侧臂温度检测电路，检测自己的所述上臂的温度，所述断开电压控制电路，接 收所述上臂侧臂温度检测电路的检测结果，并根据该检测结果来变更所述上臂侧栅极驱 动电源生成的第二电压的电压值。在所述功率变换电路中，由所述上臂侧臂温度检测电路检测出的上臂的臂温度 越高，所述断开电压控制电路越将所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压调整 为更低的电压值。在所述功率变换电路中，所述上臂以及下臂，可以由MOSFET构成。
在所述功率变换电路中，所述上臂以及下臂，可以由含有碳化硅或氮化镓的宽 带隙半导体构成。根据上述，在本发明中，在从自臂的断开动作结束的时刻到其它臂的接通动作 开始为止的期间，输出比规定的断开电压低的电压的臂驱动信号，之后，在其它臂的接 通动作 结束后立刻将臂驱动信号的电压返回到规定的断开电压，所以大幅缩短为了使由 开关元件构成的臂进行断开动作而施加在其控制端子上的比规定的断开电压低的电压的 施加时间，从而能够抑制由高dv/dt施加而引起的误动作。其结果，能够抑制功率转换电 路中的上下臂短路动作，并且能够提供大幅改善了开关元件的寿命的高可靠性的功率转 换电路。尤其，由于直接检测这些臂的主端子电压、主端子电流或控制端子电压来把握 自己的臂的断开动作的结束时刻或其它的臂的接通动作的结束时刻，所以能够正确地检 测出这些臂的断开动作或其它臂的接通动作的各结束时刻，使施加于臂的开关元件的控 制端子的比规定断开电压低的电压的施加时间为最小限度，从而有效地抑制由高dv/dt施 加而引起的误动作。而且，接通动作中的其它臂的主端子电压的变化率越大，断开动作中的自臂越 易于接通，从而上下臂的短路的可能性变高，但是，由于施加于自臂的控制端子的断开 电压被调整为比规定的断开电压更低的电压值，所以难以进行自臂的不需要的接通动 作。因此，设定与主端子电压的变化率对应的断开电压，并将施加于开关元件的控制端 子的负载设定在最小限度，由此能够抑制由高dv/dt施加而引起的误动作。此时，尤其当主端子电压的变化率小于规定变化率时，施加于自臂的控制端子 上的断开电压被维持在规定的断开电压，所以通过抑制了施加在开关元件的控制端子上 的负载，能够抑制由高dv/dt施加而引起的误动作。除此之外，当臂温度提高时，由于臂的阈值电压(使臂进行接通动作的基准电 压)变低，所以断开动作中的臂即使是比较低的断开电压也易于接通，但是，由于施加 于该断开动作中的臂的控制端子上的断开电压被控制得更低，所以难以进行其不必要的 接通动作，能够实现抑制由稳定的高dv/dt施加而引起的误动作。如以上所说明，根据本发明的功率转换电路，即使在对臂即开关元件的控制端 子施加比规定的断开电压低的电压时，也能通过大幅缩短其施加的时间，来抑制由高dv/ dt施加而引起的误动作，所以能够提供一种抑制了功率转换电路中的上下臂短路动作， 并且大幅改善了开关元件的寿命的高可靠性的功率转换电路。


图1是表示用于说明本发明的实施方式1的功率转换电路的电动机驱动系统的整 体概略结构的电路图。图2是表示在所述功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内部结构的电路图。图3是表示在所述桥臂中具备的下臂侧栅极驱动电路的动作时序表的图。图4是说明由上臂的接通动作引起的下臂的误动作机理的示意图。图5是表示用于说明本发明的实施方式2的功率转换电路的电动机驱动系统的整 体概略结构的电路图。
图6是表示在所述功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内部结构的电路图。图7是表示在所述桥臂中具备的上臂侧栅极驱动电路和下臂侧栅极驱动电路的 动作时序表的图。图8是表示在本发明的实施方式3的功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内部 结构的电路图。图9是表示在本 发明的实施方式4的功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内部 结构的电路图。图10是表示在所述桥臂中具备的上臂侧栅极驱动电路和下臂侧栅极驱动电路的 动作时序表的图。图11是表示在本发明的实施方式5的功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内 部结构的电路图。图12是表示在所述桥臂中具备的上臂侧栅极驱动电路和下臂侧栅极驱动电路的 动作时序表的图。图13是表示在本发明的实施方式6的功率转换电路的逆变器的桥臂中具备的上 臂侧栅极驱动电路和下臂侧栅极驱动电路的动作时序表的图。图14是表示本发明的实施方式7的功率转换电路中具备的逆变器的桥臂的内部 结构的电路图。图15是在一般的开关元件中将横轴作为开关元件的温度、将纵轴作为阈值电压 的图。图中1-电池，2-逆变器，3-电动机，4-控制电路，2 Iu 2 Iw-上臂，22u 22w_ 下臂，23u 23w、200u 200w_上臂侧栅极驱动电路，24u 24w、300u 300w_下臂侧栅极驱动电路，25u 25w、250u 250w_ 桥臂，IOOu-下臂侧定时电路(信号输出电路)，101u、306u_下臂侧断开电压控制电路，206u-上臂侧断开电压控制电路，102u、305u_下臂侧臂驱动电路，205u-上臂侧臂驱动电路，103u、301u_下臂侧栅极驱动电源，20 Iu-上臂侧栅极驱动电源，104u、105u、304u_ 下臂侧栅极电阻，204u_上臂侧栅极电阻，200-寄生电容，
203u_上臂侧第一判定电路，303u-下臂侧第一判定电路，213u-上臂侧第二判定电路，313u-下臂侧第二判定电路，223u-上臂侧第三判定电路，323u-下臂侧第三判定电路，206u-上臂侧断开电压控制电路，306u-下臂侧断开电压控制电路，207u-上臂侧主端子电压检测电路，307u-下臂侧主端子电压检测电路，208u-上臂侧主端子电压变化率检测电路，308u-下臂侧主端子电压变化率检测电路，209u-上臂侧第一断开电压调整电路(断开电压控制电路)，309u-下臂侧第一断开电压调整电路(断开电压控制电路)，219u-上臂侧第二断开电压调整电路(断开电压控制电路)，319u-下臂侧第二断开电压调整电路(断开电压控制电路)，2IOu-上臂侧臂温度检测电路，3IOu-下臂侧臂温度检测电路，217u-上臂侧主端子电流检测电路，317u-下臂侧主端子电流检测电路，227u-上臂侧控制端子电压检测电路，327u-下臂侧控制端子电压检测电路。
具体实施例方式以下，对作为本发明的功率转换电路的栅极驱动电路的优选实施方式进行说明。(实施方式1)图1是表示用于 说明适用本发明的逆变器的实施方式1的电动机驱动系统概略电 路图。在此，对使用MOSFET作为开关元件的示例进行说明。电动机驱动系统由电池 1、逆变器2、电动机3和控制电路4构成。电池1向逆变器2供给直流功率，逆变器2对由电池1供给的直流功率进行直 流_交流转换，向电动机3供给交流功率。电动机3通过从逆变器2供给的交流功率进 行旋转驱动。此时，控制电路4以使电动机3进行所希望的动作的方式控制逆变器。逆 变器2由与输出交流功率的数相同的桥臂25u、25v、25w构成，桥臂25u、25v、25w由 在电池1的正负间串联连接的上臂(与正侧面连接)21u、21v、21w和下臂(与负侧面连 接)22u、22v、22w ；各上臂21u、21v、21w ；与下臂22u、22v、22w对应的上臂侧栅极 驱动电路23u、23v、23w ；和下臂侧栅极驱动电路24u、24v、24w构成。图2是用于详细地说明图1中的桥臂25u的电路图。在此，下臂侧栅极驱动电 路24u由作为信号输出电路的下臂侧定时电路IOOu;下臂侧断开电压控制电路IOlu;下臂侧臂驱动电路102u ；下臂侧栅极驱动电源103u和下臂侧栅极电阻105u构成。下臂侧栅极驱动电源103u，输出将下臂侧栅极驱动电路24u驱动的下臂22u的 源极电位作为基准的10 30V左右的接通电压，此外，输出将下臂侧栅极驱动电路24u 驱动的下臂22u的源极电位作为基准的0 -30V左右的断开电压。断开电压由控制开 关元件的接通/断开动作的阈值电压及开关元件的设备特性来决定。一般地，在阈值电 压为3V左右的开关元件中，断开电压设定为0 -15V左右。此外，施加在开关元件的 控制端子上的电压越高，开关元件的可靠性越低，所以，一般，将最大额定电压规定为 士 30V左右。对上臂侧栅极驱动电路23u、下臂侧栅极驱动电路24u输入控制信号Vg_ul、 Vg_u2。控制信号Vg_ul、Vg_u2是从控制电路4(在此未图示)输出的信号，并且，是 对上臂21u、下臂22u的开关动作进行控制的信号。控制信号Vg_u2输入到下臂侧栅极驱动电源103u，栅极驱动电源103u输出与控 制信号Vg_u2对应的信号。接着，下臂侧栅极驱动电源103u向下臂侧臂驱动电路102u 输出与控制信号Vg_u2对应的信号。此外，与此同时，下臂侧栅极驱动电源103u还向下 臂侧臂驱动电路102u进行功率供给。下臂侧臂驱动电路102u将输入的信号进行功率放 大并输出。从下臂侧臂驱动电路102u输出的信号，经由下臂侧栅极电阻104u而输入到 下臂22u的控制端子。接着，针对下臂侧定时电路(信号输出电路)100u及下臂侧断开电压控制电路 IOlu的动作进行说明。对下臂侧定时电路100u，输入从控制电路4(在此未进行图示) 输出的控制信号Vg_ul、Vg_u2。下臂侧定时电路IOOu向下臂侧断开电压控制电路IOlu 输出由控制信号Vg_ul、Vg_u2的接通/断开动作决定的定时信号(电压调整信号)。下臂侧断开电压控制电路lOlu，向下臂侧栅极驱动电源103u输出由定时信号的 接通/断开动作决定的Vg_off信号。而且，下臂侧栅极驱动电源103u根据Vg_off信号 使输出的断开电压任意地变化。在此，上臂侧栅极驱动电路23u、23v、23w及下臂侧栅极驱动电路24u、24V、 24w,可以是全部相同的电路结构。接着，对下臂侧栅极驱动电路24u的电路动作进行说明。图3是用于说明电路 动作的下臂侧栅极驱动电路24u的时序图。在图3中，Vg_ul及Vg_u2是从控制电路4向上臂侧栅极驱动电路23u和下臂 侧栅极驱动电路24u输入的控制信号。定时信号(电压调整信号)是在控制信号Vg_u2 的下降时间tl和控制信号Vg_ul的上升时间t3之间上升，之后，在从所述控制信号Vg_ ul的上升时间t3经过规定时间(定时时间)Ts后的时刻下降。该规定时间Ts被预先设 定为直到由控制信号Vg_ul的上升而使上臂21u实际执行并完成了接通动作的接通动 作结束时为止的时间、或者稍长出该接通动作结束时的时间。信号Vg_off与定时信号几 乎同步地进行动作。通过设定这样的动作，主要在高速开关动作中，能够在上臂21u的 接通动作时，抑制由于下臂22u的寄生电容被急速充电而引起的下臂22u的误动作。
此外，规定时间Ts的期间，优选控制信号Vg_u2的下降时间tl与控制信号Vg_ ul的上升时间t3之间的期间的三倍以下。通过这样设定，能够抑制所述的误动作，并 且，能够极力缩短使断开电压可变的期间，所以可谋求提高开关元件的可靠性。
在本实施方式中，通过在控制信号的下降时间tl之后并且在比控制信号Vg_ul 的上升时间t3之前设定信号Vg_off的上升时间t2，在以希望的速度维持下臂22u的开关 动作的状态下，并且，能够可靠抑制上述误动作。而且，从控制信号Vg_ul的上升时间 t3经过规定时间Ts之后设定Vg_off的下降时间t4。在此，通过定时电路IOOu设定的规 定时间Ts，优选设定在从控制信号Vg_ul的上升时间t3开始到上臂21u的接通动作结束 之后。通过如此设定，能够实现抑制了由上臂2111的开关动作引起的上述误动作的高可 靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比维持下臂22u断开的栅极电压低 的电压的时间，所以能够延长下臂22u的电池寿命。
以上，虽然对在下臂22u断开动作之后上臂21u接通动作的情况进行了说明，但 相反地，在上臂21u断开动作之后下臂22u接通动作时的动作是与已述的动作相反的动 作，容易推测，所以省略其详细的说明。此外，在本实施方式1中，虽然在图2中仅表示了下臂侧栅极驱动电路24u的内 部结构，但可以针对上臂侧栅极驱动电路23u来设置其内部结构，也可以针对下臂侧栅 极驱动电路24u及上臂侧栅极驱动电路23u双方进行设定。此外，在本实施方式1中，在一方的臂进行接通动作时，仅上下臂的另一方的 臂以施加低于规定断开电压的电压的方式进行了控制，但另外也可以，例如，在上臂的 接通动作时，以在相同时刻施加低于规定断开电压的电压的方式来不仅控制与其属于相 同桥臂的下臂，而且还控制所有属于其它桥臂的所有下臂。如此，在逆变器电路中，能 够抑制其它相的开关动作的影响，能够实现高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够 大幅缩短施加比维持断开的栅极电压低的电压的时间，所以能够延长臂的设备寿命。而且，当以施加比规定的断开电压低的电压的方式控制属于其它桥臂的所有下 臂时，可以另外对这些下臂调整断开电压。如此，当用其它种类的设备构成各桥臂的下 臂时，能按照构成各桥臂的下臂的设备的每个种类，施加最适合的断开电压，能够实现 高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比维持断开的栅极电压低的电 压的时间，所以能够延长臂的设备寿命。除此之外，规定时间Ts可根据施加于构成臂的设备的电压及电流，任意地可 变。如此，能够抑制在不同的电压及电流下的开关动作的影响，能够更正确的检测出接 通动作或断开动作的结束。因此，能够实现高可靠性的栅极驱动电路。此外，比规定的断开电压低的电压，可根据施加于设备的电压及电流，任意地 改变。如此，能够抑制在不同的电压及电流下的开关动作的影响，能够更可靠地抑制误 动作。因此，能够实现高可靠性的栅极驱动电路。(实施方式2)图5是用于说明适用本发明的逆变器的实施方式2的电动机驱动系统概略图。相 对于图1，不同点仅在于将桥臂25u、25v、25w置换为桥臂250u、250v> 250w,除此之 夕卜，是相同的结构。图6是用于详细说明图5中的桥臂250u的电路图。在此，桥臂250u由上臂21u 及下臂22u ；以及与上臂21u及下臂22u分别对应的上臂侧栅极驱动电路200u及下臂侧 栅极驱动电路300u构成。此外，上臂侧栅极驱动电路200u由上臂侧栅极驱动电源201u;上臂侧第一判定电路203u;上臂侧栅极电阻204u;上臂侧臂驱动电路205u;上臂侧断开电压控制电路 206u；和上臂侧主端子电压检测电路207u构成，下臂侧栅极驱动电路300u由下臂侧栅 极驱动电源301u;下臂侧第一判定电路303u;下臂侧栅极电阻304u、下臂侧臂驱动电路 305u；下臂侧断开电压控制电路306u;和下臂侧主端子电压检测电路307u构成。通过 所述上臂侧主端子电压检测电路207u、上臂侧第一判定电路203u、下臂侧主端子电压检 测电路307u和下臂侧第一判定电路303u，构成用于设定与上臂及下臂的断开动作的结束 对应的电压调整信号的信号输出电路。上臂侧栅 极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u，输出将上臂侧栅极驱动 电路200u、下臂侧栅极驱动电路300u驱动的上臂21u、下臂22u的各个源极电位作为基 准的10 30V左右的接通电压，此外，输出将上臂侧栅极驱动电路200u、下臂侧栅极驱 动电路300u驱动的上臂21u、下臂22u的各个源极电位作为基准的0 -30V左右的断开 电压。对上臂侧栅极驱动电路200u、下臂侧栅极驱动电路300u输入控制信号Vg_ul、 Vg_u2。控制信号Vg_ul、Vg_u2是由控制电路4(在此未图示)输出的信号，并且，是 对上臂21u、下臂22u的开关动作进行控制的信号。控制信号Vg_ul、Vg_u2输入到上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电 源301u，上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u，分别输出与控制信号 Vg_ul、Vg_u2对应的信号。接着，上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源 301u,向上臂侧臂驱动电路205u、下臂侧臂驱动电路305u输出与控制信号Vg_ul、Vg_ u2对应的信号。此外，与此同时，上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧臂驱动电源301u， 还向上臂侧臂驱动电路205u、下臂侧臂驱动电路305u进行功率供给。上臂侧臂驱动电路 205u、下臂侧臂驱动电路305u，对输入的信号进行功率放大，并输出。由上臂侧臂驱动 电路205u、下臂侧臂驱动电路305u输出的信号，经由上臂侧栅极电阻204u、下臂侧栅极 电阻304u，分别输入到上臂21u、下臂22u的控制端子。接着，针对上臂侧第一判定电路203u、上臂侧主端子电压检测电路207u的动作 进行说明。对上臂侧第一判定电路203u输入由控制电路4(在此未图示)输出的控制信号 Vg_ul、Vg_u2,而且，还输入由上臂侧主端子电压检测电路207u输出的信号。在此， 上臂侧主端子电压检测电路207u，检测出上臂21u的主端子电压Vds_ul的电压值，并将 检测值输出给上臂侧第一判定电路203u。接着，上臂侧第一判定电路203u向上臂侧断开 电压控制电路206u输出电压调整信号。在此，上臂侧第一判定电路203u输出的电压调整信号，根据控制信号Vg_ul、 Vg_u2的接通/断开动作来决定上升时间，而且，根据所输入的上臂21u的电压值来决定 下降时间。于是，上臂侧断开电压控制电路206u，根据由上臂侧第一判定电路203u输出 的信号，向上臂侧栅极驱动电源201u输出Vg_off(ul)。将根据由上臂侧断开电压控制电路206u输出的信号的接通/断开动作而决定的 Vg_off(ul)信号输出到下臂侧栅极驱动电源103u。于是，下臂侧栅极驱动电源103u，根 据Vg_off(ul)信号，使输出的断开电压任意地变化。在此，对于下臂侧第一判定电路303u、下臂侧主端子电压检测电路307u的动作 而言，与上臂侧第一判定电路203u、上臂侧主端子电压检测电路207u的动作相同，所以进行省略。此外，上臂侧栅极 驱动电路23u、23v、23w及下臂侧栅极驱动电路24u、24V、 24w可以是全部相同的电路结构。接着，对上臂侧栅极驱动电路200u及下臂侧栅极驱动电路300u的电路动作进行 说明。图7是用于说明电路动作的上臂侧栅极驱动电路200u和下臂侧栅极驱动电路300u 的时序图。图7的Vg_ul及Vg_u2，是由控制电路4向上臂侧栅极驱动电路23u与下臂侧栅 极驱动电路24u输入的控制信号。Vds_ul、Vds_u2及Ids_ul、Ids_u2，是在上臂21u、
下臂22u各个主端子间的主端子电压和主端子电流。Vg_off(ul)及Vg_off(u2)，是上臂 侧断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u的输出信号。在此，对于开关元件的动作一般可认为如下。S卩，能够通过检测上臂21u、下臂 22u各个主端子电压Vds_ul、Vds_u2，并与基准值进行比较，来把握上臂21u、下臂22u 的开关动作状态。即，能够正确并且快速地检测出接通动作及断开动作的结束时刻。同样，能够通过检测上臂21u、下臂22u各个主端子电流Ids_ul、Ids_u2，并与 基准值进行比较，来把握上臂21u、下臂22u的开关动作状态。S卩，能够正确并且快速地 检测出接通动作及断开动作的结束时刻。同样，能够通过检测出上臂2lu、下臂22u各个控制端子电压Vgs_ul、Vgs_u2，
并与基准值进行比较，来把握上臂21u、下臂22u的开关动作状态。S卩，能够正确并且快 速地检测出接通动作及断开动作的结束时刻。根据以上所述，针对本实施方式，以下对具体的动作进行说明。首先，从控制 信号Vg_Ul是断开状态并且控制信号Vg_U2是接通状态时开始，控制信号Vg_u2变化为 断开状态(图中的tl时刻)。于是，由于所述Vg_u2不是直接驱动臂的驱动信号，而是 控制信号，所以在从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vds_u2的电压值开始上升，与此 同步，Ids_u2的电流值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vds_u2与电池1的电压值几乎相等，Ids_u2几乎
为0(图中的tl'时刻)。若成为这样的状态，则断开动作结束。Vds_u2的电压值，通过 下臂侧主端子电压检测电路307u而被检测出，并在下臂侧第一判定电路303u内判定是否 超过了规定值，当超过时，从下臂侧第一判定电路303u向下臂侧断开电压控制电路306u 输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信号，从下臂侧断开电压控制电路306u向下 臂侧栅极驱动电源301u输出的Vg_off(u2)信号成为接通状态(图中的t2时刻)。在此， t2时刻可以在tl'时刻以后，也可以是几乎相同时刻。于是，输入了 Vg_off(u2)信号的 下臂侧栅极驱动电源301u，将输出电压降低至不受由高dv/dt引起的电压变动的影响的电 压。接着，Vg_ul变化为接通状态(图中的t3时刻)。于是，由于Vg_ul不是直接 驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vds_ul的 电压值开始下降，与此同步，Ids_ul的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终， Vg_ul几乎与电池1的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t3')。若为此状态，则接
通动作结束。在此，Vds_ul的电压值通过上臂侧主端子电压检测电路207u而被检测出，并在上臂侧第一判定电路203u内判定是否低于第IA的基准值，当低于时，从上臂侧第一判定 电路203u向上臂侧断开电压控制电路306u输出判定信号(未图示)。接着，根据判断信 号，从上臂侧断开电压控制电路306u向上臂侧栅极驱动电源301u输出的Vg_off(u2)信 号成为断开状态。在上臂侧第一判定电路203u的内部，关于判定中使用的第IA的基准值，优选为 在上臂的断开时所施加的电池1的电压值的10%以下。通过这样的设定，能够正确地检 测出上臂的接 通动作结束时刻，所以可谋求提高开关元件的可靠性。此后，Vg_ul为接通状态并且Vg_u2为断开状态的情况经过一段时间之后，Vg_ ul变化为断开状态(图中的t4时刻)。于是，由于Vg_ul不是直接驱动臂的驱动信号， 而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vds_ul的电压值开始上升，与 此同步，Ids_ul的电流值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vds_ul几乎与电池1 的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t4'时刻)。若成为这样的状态，则断开动作结束。Vds_ul的电压值，通过上臂侧主端子电 压检测电路207u而被检测出，并在上臂侧第一判定电路203u内判定是否超过了规定值， 当超过时，从上臂侧第一判定电路203u向上臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号 (未图示)。接着，根据判定信号，从上臂侧断开电压控制电路206u向上臂侧栅极驱动 电源201u输出的Vg_off(ul)信号成为接通状态(图中的t5时刻)。在此，t5时刻可以 在t4'时刻以后，也可以是几乎相同的时刻。而且，输入了 Vg_off(ul)信号的上臂侧栅 极驱动电源20Iu,将输出电压降低至不受由高dv/dt引起的电压变动的影响的电压。接着，Vg_u2变化为接通状态(图中的t6时刻)。于是，由于Vg_u2不是直接 驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vds_u2的 电压值开始下降，与此同步，Ids_u2的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终， Vds_u2几乎与电池1的电压值相等，Ids_u2几乎为0(图中的t6'时刻)。若成为此状 态，则接通动作结束。在此，Vds_u2的电压值通过下臂侧主端子电压检测电路307u而被检测出，并在 下臂侧第一判定电路303u内判定是否低于第IB的基准值，当低于时，从下臂侧第一判定 电路303u向下臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信 号，从下臂侧断开电压控制电路206u向下臂侧栅极驱动电源201u输出的Vg_off(ul)信 号成为断开状态。在下臂侧第一判定电路303u的内部，关于判定中使用的第IB的基准值，优选为 在下臂的断开时所施加的电池1的电压值的10%以下。通过这样的设定，能够正确地检 测出下臂的接通动作结束时刻，所以可谋求提高开关元件的可靠性。所以，能够实现抑制了由使高dv/dt发生的高频开关动作等引起的上下臂短路动 作的高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比将臂维持在断开状态的 栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。(实施方式3)接着，针对本发明的其它实施方式，采用图8来进行说明。图8是用于详细说明图5中的桥臂250u的电路图。与图6不同的点在于，将上臂 侧主端子电压检测电路207u、下臂侧主端子电压检测电路307u置换为上臂侧主端子电流检测电路217u、下臂侧主端子电流检测电路317u，而且，将上臂侧第一判定电路203u、 下臂侧第一判定电路303u置换为上臂侧第二判定电路213u、下臂侧第二判定电路313u。 除此以外的结构，与图6相同，所以省略说明。
上臂侧主端子电流检测电路217u、下臂侧主端子电流检测电路317u，检测上臂 侧栅极驱动电路200u、下臂侧栅极驱动电路300u分别对应的臂的主端子间电流，并将与 检测出的值对应的信号输出给上臂侧第二判定电路213u、下臂侧第二判定电路313u。上 臂侧第二判定电路213u、下臂侧第二判定电路313u，根据对上臂21u、下臂22u的开关动 作进行控制的控制信号Vg_ul、Vg_u2和上臂侧主端子电流检测电路213u、下臂侧主端 子电流检测电路313u的输出信号，向上臂侧断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控 制电路306u输出信号。上臂侧断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u， 根据上臂侧第二判定电路213u、下臂侧第二判定电路313u的输出信号，向上臂侧栅极驱 动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u输出Vg_off(ul)、Vg_off(u2)信号，且上臂侧栅 极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u的输出电压变化为任意的值。上臂侧臂驱动 电路205u、下臂侧臂驱动电路305u，从上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源 301u被供给功率，经由上臂侧栅极电阻204u、下臂侧栅极电阻304u，以使上臂21u、下 臂2211进行开关动作的方式，输出与控制信号Vg_ul、Vg_u2对应的信号。优选上臂侧栅极驱动电路23u、23v、23w及下臂侧栅极驱动电路24u、24V、 24w是相同的电路结构。接着，对上臂侧栅极驱动电路200u和下臂侧栅极驱动电路300u的电路动作进行 说明。图7是用于说明电路动作的上臂侧栅极驱动电路200u和下臂侧栅极驱动电路300u 的时序图。在图7中，Vg_ul与Vg_u2是从控制电路4向上臂侧栅极驱动电路23u与下臂侧 栅极驱动电路24u输入的控制信号。Vds_ul及Vds_u2、Ids_ul及Ids_u2是在上臂2 lu、
下臂22u各个主端子间的主端子电压和主端子电流。Vg_off(ul)、Vg_off(u2)是上臂侧 断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u的输出信号。接着，针对本实施方式，以下对具体的动作进行说明。首先，从Vg_ul是断开状态并且Vg_u2是接通状态的情况开始，Vg_u2变化为 断开状态(图中的tl时刻)。于是，由于Vg_u2不是直接驱动臂的驱动信号，而是控制 信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vg_u2的电压值开始上升，与此同步， Ids_u2的电流值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vds_u2与电池1的电压值几乎 相等，Ids_u2几乎为0(图中的tl'时刻)。若成为这样的状态，则断开动作结束。Ids_ u2的电流值，通过下臂侧主端子电流检测电路317u而被检测出，并在下臂侧第二判定电 路313u内判定是否低于规定值，当低于时，从下臂侧第二判定电路313u向下臂侧断开电 压控制电路306u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信号，从下臂侧断开电压控 制电路306u向下臂侧栅极驱动电源301u输出的Vg_off(u2)信号成为接通状态(图中的β 时间)。在此，t2时刻可以在tl'时刻以后，也可以是几乎相同时刻。于是，输入Vg_ off(u2)信号的下臂侧栅极驱动电源301u，将输出电压降低至不受由高dv/dt引起的电压 变动的影响的电压。接着，Vg_ul变化为接通状态(图中的t3时间)。于是，由于Vg_ul不是直接驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vds_ul的 电压值开始下降，与此同步，Ids_ul的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终， Vds_ul几乎与电池1的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t3')。若为此状态，则接
通动作结束。在此，Ids_ul的电流值通过上臂侧主端子电流检测电路217u而被检测出，并在 上臂侧第二判定电路213u内判定是否超过了第2A的基准值，当超过时，从上臂侧第二判 定电路213u向下臂侧断开电压控制电路306u输出判定信号(未图示)。在上臂侧第二判定电路213u的内部，关于在判定中使用的第2A的基准值，优选 为上臂在断开时所施加的最大电流值的90%以上。通过这样设定，能够正确地检测出上 臂的接通动作结束时间，所以可谋求提高开关元件的可靠性。接着，根据判定信号，从下臂侧断开电压控制电路306u向下臂侧栅极驱动电源 301u输出的Vg_off(u2)信号成为断开状态。接着，Vg_ul为接通状态并且Vg_u2为断开 状态的情况经过一段时间之后，Vg_ul变化为断开状态(图中的t4时间)。于是，Vg_ul 不是直接驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后， Vds_ul的电压值开始上升，与它同步Ids_ul的电流值开始下降。而且，开关动作进行， 最终，Vds_ul几乎与电池1的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t4'时间)。若成为 这样的状态，则断开动作结束。Ids_ul的电流值，通过上臂侧主端子电流检测电路217u 被检测出，并在上臂侧第二判定电路213u内判定是否低于第2B的基准值，当低于时，从 上臂侧第二判定电路213u向上臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号(未图示)。在上臂侧第二判定电路213内部，关于在判定中使用的第2B的基准值，优选为 上臂在接通时所施加的最大电流值的10%以上。通过这样设定，能够正确地检测出上臂 的断开动作结束时刻，所以可谋求提高开关元件的可靠性。接着，根据判定信号，从上臂侧断开电压控制电路206u向上臂侧栅极驱动电源 201u输出的Vg_off(ul)信号成为接通状态(图中的t5时刻)。在此，t5时刻可以在t4' 时刻以后，也可以是几乎相同时刻。于是，输入了 Vg_off(ul)信号的上臂侧栅极驱动电 源201u，将输出电压降低至不受由高dv/dt引起的电压变动的影响的电压。接着，Vg_ u2变化为接通状态(图中的t6时刻)。于是，由于Vg_u2不是直接驱动臂的驱动信号， 而是控制信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vds_u2的电压值开始下降，与 此同步，Ids_u2的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终，Vds_u2几乎与电池1 的电压值相等，Ids_u2几乎为0(图中的t6'时刻)。若为此状态，则接通动作结束。在此，Ids_u2的电流值通过下臂侧主端子电流检测电路317u而被检测出，并在 下臂侧第二判定电路313u内判定是否超过了规定值，当超过时，从下臂侧第二判定电路 313u向断开电压控制电路206u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信号，从上臂 侧断开电压控制电路206u向上臂侧栅极驱动电源201u输出的Vg_off(ul)信号成为断开 状态。
所以，能够实现抑制了由使高dv/dt发生的高频开关动作等引起的上下臂短路动 作的高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比将臂维持在断开状态的 栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。(实施方式4)
接着，针对本发明的其它实施方式，采用图9来进行说明。图9是用于详细说明图5中的桥臂250u的电路图。与图6的不同点 在于，将上臂侧主端子电压检测电路207u、下臂侧主端子电压 检测电路307u置换为上臂侧控制端子电压检测电路227u、下臂侧327u，而且，将上臂侧 第一判定电路203u、下臂侧第一判定电路303u置换为上臂侧第三判定电路223u、下臂侧 第三判定电路323u。除此以外的结构，与图6相同，所以省略说明。上臂侧控制端子电压检测电路227u及下臂侧控制端子电压检测电路327u，检测 出上臂侧栅极驱动电路200u、下臂侧栅极驱动电路300分别对应的臂的控制端子间电压 (栅-源间电压Vgs)，并将与检测出的值对应的信号输出给上臂侧第三判定电路223u、下 臂侧第三判定电路323u。上臂侧第三判定电路223u、下臂侧第三判定电路323u根据对上 臂21u、下臂22u的开关动作进行控制的控制信号Vg_ul、Vg_u2和上臂侧控制端子电压 检测电路223u、下臂侧控制端子电压检测电路323u的输出信号，向上臂侧断开电压控制 电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u输出信号。上臂侧断开电压控制电路206u、下 臂侧断开电压控制电路306u，根据上臂侧第三判定电路223u、下臂侧第三判定电路323u 的输出信号，向上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u输出Vg_off(ul)、 Vg_off (u2),且上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电源301u的输出电压变化为 任意的值。上臂侧臂驱动电路205u、下臂侧臂驱动电路305u，从上臂侧栅极驱动电源 201u、下臂侧栅极驱动电源301u被供给功率，经由上臂侧栅极电阻204u、下臂侧栅极电 阻304u，以使上臂21u、下臂22u进行开关动作的方式，输出与控制信号Vg_ul、Vg_u2 对应的信号。优选上臂侧栅极驱动电路23u、23v、23w及下臂侧栅极驱动电路24u、24V、 24w是相同的电路结构。接着，对上臂侧栅极驱动电路200u与下臂侧栅极驱动电路300u的电路动作进 行说明。图10是用于说明电路动作的上臂侧栅极驱动电路200U和下臂侧栅极驱动电路 300u的动作时序图。在图10中，Vg_ul和Vg_u2是从控制电路4向上臂侧栅极驱动电路23u和下臂 侧栅极驱动电路24u输入的控制信号。Vgs_ul及Vgs_u2、Ids_ul及Ids_u2是上臂2 lu、
下臂22u各个控制端子电压和主端子电流。Vg_off(ul)、Vg_off(u2)是上臂侧断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控 制电路306u的输出信号。接着，针对本实施方式，以下对具体的动作进行说明。首先，从Vg_ul是断开状态并且Vg_u2是接通状态的情况开始，Vg_u2变化为 断开状态(图中的tl时刻)。于是，由于Vg_u2不是直接驱动臂的驱动信号，而是控制 信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vgs_u2的电压值开始上升，与此同步， Ids_u2的电流值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vgs_u2与接通用电源301u的 电压值几乎相等，Ids_u2几乎为0(图中的tl'时刻)。若成为这样的状态，则断开动作 结束。Vgs_u2的电压值，通过下臂侧控制端子电压检测电路327u而被检测出，并在下臂 侧第三判定电路323u内判定是否超过了规定值，当超过时，从下臂侧第三判定电路323u 向下臂侧断开电压控制电路306u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信号，从下臂侧断开电压控制电路306u向下臂侧栅极驱动电源301u输出的Vg_off (u2)信号成为接通 状态(图中的t2时刻)。在此，t2时刻可以在tl'时刻以后，也可以是几乎相同时刻。 于是，输入了 Vg_off(u2)信号的下臂侧栅极驱动电源301u，将输出电压降低至不受由高 dv/dt引起的电压变动的影响的电压。接着，Vg_ul变化为接通状态(图中的t3时刻)。于是，由于Vg_ul不是直接 驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vgs_ul的 电压值开始下降，与此同步，Ids_ul的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终， Vgs_ul几乎与接通电源201u的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t3'时刻)。若为 此状态，则接通动作结束。
在此，Vgs_ul的电压值通过上臂侧控制端子电压检测电路227u而被检测出，并 在上臂侧第三判定电路223u内判定是否低于规定值，当低于时，从上臂侧第三判定电路 223u向下臂侧断开电压控制电路306u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信号，从下臂侧断开电压控制电路306u向下臂侧栅极驱动电源 301u输出的Vg_off(u2)信号成为断开状态。接着，Vg_ul为接通状态并且Vg_u2为断开状态的情况经过一段时间之后，Vg_ ul变化为断开状态(图中的t4时刻)。于是，由于Vg_ul不是直接驱动臂的驱动信号， 而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vds_ul的电压值开始上升，与 此同步，Ids_ul的电流值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vgs_ul几乎与上臂侧 栅极驱动电源201u的电压值相等，Ids_ul几乎为0(图中的t4'时刻)。若成为这样的 状态，则断开动作结束。Vds_ul的电压值，通过上臂侧控制端子电压检测电路227u而 被检测出，并在上臂侧第三判定电路223u内判定是否超过了第3A的基准值，当超过时， 从上臂侧第三判定电路223u向上臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号(未图示)。在上臂侧第三判定电路223u的内部，关于在判定中使用的第3A的基准值，优 选为上臂在接通动作时所施加的控制端子的电压值的90%以上。通过这样设定，能够正 确地检测出上臂的接通动作结束时刻，所以可谋求提高开关元件的可靠性。而且，第3A 的基准值，优选根据与控制端子连接的栅极电阻值来设定。一般，栅极电阻值越大，开 关元件的接通或断开动作的时刻越会延迟于控制端子的接通或断开时刻。因此，优选与 控制端子连接的栅极电阻值越大，越将第3A的基准值设定为相对于电池1的电压值高的 比率。通过如此设定，可谋求提高开关元件的可靠性。接着，根据判定信号，从上臂侧断开电压控制电路206u向上臂侧栅极驱动电源 201u输出的Vg_off(ul)信号成为接通状态(图中的t5时刻)。在此，t5时刻可以在t4' 时刻以后，也可以是几乎相同时刻。于是，输入Vg_off(ul)信号的上臂侧断开用电源 202u,将输出电压降低至不受由高dv/dt引起的电压变动的影响的电压。接着，Vg_u2变化为接通状态(图中的t6时刻)。于是，由于Vg_u2不是直接 驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vgs_u2的 电压值开始下降，与此同步，Ids_u2的电流值开始上升。然后，开关动作进行，最终， Vgs_u2几乎与下臂侧栅极驱动电源301u的电压值相等，Ids_u2几乎为0(图中的t6'时 刻)。若为此状态，则接通动作结束。在此，Vgs_u2的电压值通过下臂侧控制端子电压检测电路327u而被检测出，并在下臂侧第三判定电路323u内判定是否低于第3B的基准值，当低于时，从下臂侧第三判 定电路323u向上臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定 信号，从上臂侧第三判定电路323u向上臂侧断开电压控制电路206u输出判定信号(未图 示)°在上 臂侧第三判定电路323u的内部，关于在判定中使用的第3B的基准值，优 选为上臂在断开动作时所施加的控制端子的电压值的10%以上。通过这样设定，能够正 确地检测出上臂的断开动作结束时刻，所以可谋求提高开关元件的可靠性。而且，第3B 的基准值，优选根据与控制端子连接的栅极电阻值来设定。一般，栅极电阻值越大，开 关元件的接通或断开动作的时刻越延迟于控制端子的接通或断开时刻。因此，优选与控 制端子连接的栅极电阻值越大，越将第3B的基准值设定为相对于电池1的电压值高的比 率。通过如此设定，可谋求提高开关元件的可靠性。接着，根据判定信号，从上臂侧断开电压控制电路206u向上臂侧栅极驱动电源 201u输出的Vg_off(ul)信号成为断开状态。所以，能够实现抑制了由使高dv/dt发生的高频开关动作等引起的上下臂短路动 作的高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比将臂维持在断开状态的 栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。(实施方式5)接着，针对本发明的其它实施方式，采用图11来进行说明。图11是用于详细说明图5中的桥臂250u的电路图。与图6的不同点在于，追 加了上臂侧主端子电压变化率检测电路208u、下臂侧主端子电压变化率检测电路308u， 且将上臂侧断开电压控制电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u置换为上臂侧第一断 开电压调整电路209u、下臂侧第一断开电压调整电路309u。除此以外的结构，与图6相 同，所以省略说明。技术方案中的“断开电压控制电路”，在本实施方式5中，与上臂 侧第一断开电压调整电路209u和下臂侧第一断开电压调整电路309u对应。上臂侧主端子电压变化率检测电路208u、下臂侧主端子电压变化率检测电路 308u,检测由上臂侧主端子电压检测电路207u、下臂侧主端子电压检测电路307u检测出 的主端子电压的时间变化率(即所谓dv/dt)。此外，上臂侧第一断开电压调整电路209u、下臂侧第一断开电压调整电路 309u,输入上臂侧第一判定电路203u、下臂侧第一判定电路303u和上臂侧主端子电压变 化率检测电路208u、下臂侧主端子电压变化率检测电路308u的两输出信号，根据这些信 号，来调整上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动电路301u的输出电压。接着，对上臂侧栅极驱动电路200u和下臂侧栅极驱动电路300u的电路动作进 行说明。图12是用于说明电路动作的上臂侧栅极驱动电路200u和下臂侧栅极驱动电路 300u的时序图。在图12中，Vg_ul与Vg_u2是从控制电路4向上臂侧栅极驱动电路23u和下臂 侧栅极驱动电路24u输入的控制信号。Vds_ul和Vds_u2分别是上臂21u、下臂22u的主
端子电压。Vg_off(ul)、Vg_off(u2)是上臂侧第一断开电压调整电路209u、下臂侧第一断 开电压调整电路309u的输出信号。
在此，针对本实施方式，以下对具体的动作进行说明。首先，首先，从Vg_ul是断开状态并且Vg_u2是接通状态的情况，Vg_u2变化
为断开状态(图中的tl时间)。于是，由于Vg_u2不是直接驱动臂的驱动信号，而是控 制信号，所以从Vg_u2经过规定的延迟时间之后，Vds_u2的电压值开始上升。然后，开 关动作进行，最终Vds_u2与下臂侧栅极驱动电源301u的电压值几乎相等(图中的tl'时 刻)。若成为这样的状态，则断开动作结束。在此，通过下臂侧主端子电压变化率检测 电路308u，检测主端子电压的变化率，并输出检测信号dVds/dt_u2。检测信号dVds/dt_ u2的输出值取决于主端子电压的变化率。在下臂侧第一判定电路303u内判定Vds_u2的电压值是否超过了规定值，当超过 时，从下臂侧第一判定电路303u向下臂侧第一断开电压调整电路309u输出判定信号(未 图示)。接着，根据判定信号，从下臂侧第一断开电压调整电路309u向下臂侧栅极驱动 电源301u输出的Vg_off(u2)信号成为接通状态(图中的t2时刻)。在此，t2时刻可以 在tl'时刻以后，也可以是几乎相同时刻。此外，Vg_off(u2)信号的输出电压值，作为与下臂侧主端子电压变化率检测电 路308u的输出信号dVds/dt_u2的输出电压值对应的值(在图中，dVds/dt_u2信号为dV/ dt_sl 时，Vg_off(u2)信号设为 Vg_off(u2)_sl)。接着，Vg_ul变化为接通状态(图中的t3时刻)。于是，由于Vg_ul不是直接 驱动臂的驱动信号，而是控制信号，所以从Vg_ul经过规定的延迟时间之后，Vds_ul的 电压值开始下降。然后，开关动作进行，最终，Vds_ul几乎与电池1的电压值相等(图 中的t3')。若为此状态，则接通动作结束。在此，Vds_ul的电压值通过上臂侧主端子电压检测电路207u而被检测出，并 在上臂侧第一判定电路203u内判定是否低于规定值，当低于时，从上臂侧第一判定电路 203u向下臂侧第一断开电压调整电路309u输出判定信号(未图示)。接着，根据判定信 号，从下臂侧第一断开电压调整电路309u向下臂侧栅极驱动电源302u输出的Vg_off(u2) 信号成为断开状态。所以，能够实现抑制了由使高dv/dt发生的高频开关动作等引起的上下臂短路动 作的高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比将臂维持在断开状态的 栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。此外，能够设定为与主端子电压的变化率对应的所要最低限度的断开电压，所 以能够进一步提高上述效果。此外，虽然对利用主端子的电压变化率来调整断开电源的输出电压的示例进行 了说明，但利用主端子电流的变化率也能够取得相同的效果。(实施方式6)接着，针对本发明的其它实施方式，采用图13来进行说明。图13是用于说明电路动作的上臂侧栅极驱动电路200u与下臂侧栅极驱动电路 300u的时序图。图中的信号，与图12相同，所以省略说明。在此，当下臂侧主端子电压变化率检测电路308u的输出信号dVds/dt_u2的输出 电压值小于规定的基准值dV/dt_0时，停止下臂侧第一断开电压调整电路309U的输出信号。
所以，能够实现抑制了由使高dv/dt发生的高频开关动作等引起的上下臂短路动 作的高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比将臂维持在断开状态的 栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。此外，当主端子电压的变化率小于基准值时，能够抑制施加比规定的断开电压 低的电压，所以能够更提高上述效果。(实施方式7)接着，针对本发明的实施方式7，采用图14来进行说明。图14是用于详细说明图5中的桥臂250u的电路图。与图6的不同点在于，追 加了上臂侧臂温度检测电路210u、下臂侧臂温度检测电路310u，和将上臂侧断开电压控 制电路206u、下臂侧断开电压控制电路306u置换为上臂侧第二断开电压调整电路219U、 下臂侧第二断开电压调整电路319u。除此以外的结构，与图6相同，所以省略说明。技 术方案中的“断开电压控制电路”，在本实施方式7中，与上臂侧第二断开电压调整电 路219u和下臂侧第二断开电压调整电路319u对应。臂温度检测电路210u、310u,检测各个臂21u、22u的温度，并将检测出的值输 出给上臂侧第二断开电压调整电路219U、下臂侧第二断开电压调整电路319u。上臂侧第二断开电压调整电路219u、下臂侧第二断开电压调整电路319u，根据 上臂21u、下臂22u检测出的臂温度，来调整上臂侧栅极驱动电源201u、下臂侧栅极驱动 电源301u的输出电压。在此，针对作为臂的开关元件的温度与阈值电压的关系进行说明。图15是在一般的开关元件中将横轴作为开关元件的温度且将纵轴作为阈值电压 的图。由该图可见，随着开关元件的温度升高，阈值电压逐渐降低。因此，当开关元件 处于高温状态时，即使在比较低的控制端子电压中，也存在接通动作的可能性。因此，通过对臂的温度进行检测，并根据检测出的值，将上臂侧栅极驱动电源 201u、下臂侧栅极驱动电源301u的输出电压调整为低于阈值电压降低的值以上的值，能 够解决该问题。此外，检测出的开关元件的温度，优选结温(junction temperature)，除此以外也
可以是在开关元件附近并且与阈值电压相关的温度。以上，对本发明的各实施方式进行了具体地说明。然而，在所述实施方式2 7中，虽然是在上臂在接通动作时，以对下臂施加比规定断开电压低的电压的方式进行控 制，并且，在下臂进行接通动作时，以对上臂施加比规定的断开电压低的电压的方式进 行控制，但当然，本发明也可以适用于仅其中任意一种情况。此外，在实施方式2 7中，虽然在一方的臂进行接通动作时，仅以对上下臂的 另一方的臂施加比规定的断开电压低的电压的方式进行控制，但另外，例如，也可以在 上臂的接通动作时，以在相同时刻，不是仅对与其属于相同桥臂的下臂，而是对属于其 它桥臂的全部下臂施加比规定断开电压低的电压的方式进行控制。若如此，能够在逆变 器电路中抑制其它相的开关动作的影响，能够实现高可靠性的栅极电路。而且，由于能 够大幅缩短施加比维持断开的栅极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。而且，当以对属于其它桥臂的全部下臂施加比规定断开电压低的电压的方式进 行控制时，可以对这些下臂分别调整断开电压。若如此，则当由其它种类的设备构成各桥臂的下臂时，能够按照构成各桥臂的下臂的设备的每个种类，施加最合适的断开电 压，能够实现高可靠性的栅极驱动电路。而且，由于能够大幅缩短施加比维持断开的栅 极电压低的电压的时间，所以能够延长设备寿命。除此之外，比规定的断开电压低的电压，可以根据施加于设备的电压及电流任 意地改变。若如此，则能够抑制在不同的电压及电流下的开关动作的影响，能够更可靠 地抑制误动作。因此，能够实现高可靠性的栅极驱动电路。此外，构成逆变器的六个上臂及下臂，不需要由全部相同的开关元件构成。此 时，可以仅在进行高速开关动作并能够引起基于高dv/dt的误动作的栅极驱动电路中适用 本发明。而且，构成逆变器的上臂及下臂中的至少一个，可以是MOSFET。 一般的 MOSFET的开关动作高速并且寄生电容很大，所以易于引起基于高dv/dt的误动作，但通 过在驱动MOSFET的栅极驱动电路中适用本发明而能够提供可靠性高的功率变换电路。除此之外，构成逆变器的上臂及下臂中的至少一个，可以是包括碳化硅或氮化 镓的宽带隙半导体(wide band-gap semiconductor)。由于宽带隙半导体在材料及构造上， 比一般的硅半导体具有高速开关动作并且寄生电容很大，所以易于引起基于高dv/dt的误 动作，但通过在驱动宽带隙半导体的栅极驱动电路中适用本发明而能够提供可靠性高的 功率变换电路。此外，在宽带隙半导体中，由于控制端子的可靠性是重要的课题，所以如在本 发明中所实施的那样，通过大幅缩短在控制端子上施加对设备寿命影响过大的电压的时 间，能够延长设备寿命，能够提供可靠性高的功率转换器。(产业上的利用可能性)如以上所说明，本发明能够实现抑制了伴随进行高频驱动的逆变器或转换器等 的功率转换电路的高速开关(高dv/dt)的上下短路动作的高可靠性的栅极驱动电路，并 且，能够大幅缩短施加比将臂维持断开状态的栅极电压低的电压的时间，能够延长设备 寿命，所以在包括强烈要求小型化的混合电力汽车及电动汽车、电动压缩机、电动动力 转向装置、电梯的所有电动机驱动系统，以及同样强烈希望小型化的风力发电系统等的 发电系统等中都很有用。
权利要求
1.一种功率转换电路，具有与高电压侧连接的上臂以及与低电压侧连接的下臂； 和驱动所述上臂的上臂侧栅极驱动电路以及驱动所述下臂的下臂侧栅极驱动电路，其特 征在于，所述上臂侧栅极驱动电路以及所述下臂侧栅极驱动电路，分别具有上臂侧栅极驱 动电源以及下臂侧栅极驱动电源；和上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，所述上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源，向自己的所述上臂或下臂的控 制端子供给电压，所述上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，接收对自己的所述上臂或下臂进行 控制的控制信号，并根据该控制信号输出臂驱动信号，而且，所述下臂侧栅极驱动电路，具有信号输出电路；和断开电压控制电路， 所述信号输出电路，输出与所述下臂的接通动作的结束以及所述上臂的接通动作的 结束对应的电压调整信号，所述断开电压控制电路，接收所述信号输出电路的电压调整信号，在从所述下臂的 接通动作的结束到所述上臂的接通动作开始为止的期间，生成比满足所述下臂的断开状 态的第一电压低的第二电压，并且在所述上臂的接通动作结束以后，以从所述第二电压 返回到所述第一电压的方式控制所述下臂侧栅极驱动电源的输出电压。
2.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于， 所述信号输出电路，具有定时电路，所述定时电路，接收所述上臂以及下臂的两个控制信号，并输出定时信号，该定时 信号在该两个控制信号都为断开的所述下臂以及上臂都处于断开状态的期间成为接通动 作，在所述上臂的接通动作结束以后经过所述接通动作的规定期间之后成为断开动作，所述断开电压控制电路，接收所述定时电路的定时信号，并根据该定时信号来控制 所述下臂侧栅极驱动电源的输出电压。
3.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测 电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测电路，分别检测自己的 所述上臂或者所述下臂的主端子电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，接收由所述自己的上臂侧主端子电压检 测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号，并根据该主端子电压信 号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
4.根据权利要求3所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收由自己的所述上臂侧主端子电 压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号，并根据该主端子电 压信号的电压值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
5.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测 电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测电路，分别检测自己的 所述上臂或者所述下臂的主端子电流值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，根据由所述自己的上臂侧主端子电流检 测电路或下臂侧主端子电流检测电路检测出的主端子电流信号，来检测自己的所述上臂 或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
6.根据权利要求5所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收来自所述上臂侧主端子电流检 测电路或下臂侧主端子电流检测电路的主端子电流信号，并根据该主端子电流信号的电 流值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
7.根据权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压 检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压检测电路，分别检测自 己的所述上臂或者所述下臂的控制端子的电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别根据由所述自己的上臂侧控制端子 电压检测电路或下臂侧控制端子电压检测电路检测出的控制端子电压信号，来检测自己 的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
8.根据权利要求7所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收由自己的臂的控制端子电压检 测电路检测出的控制端子电压信号，并根据该控制端子电压信号的电压与规定的基准电 压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
9.根据权利要求3所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，还具有下臂侧主端子电压变化率检测电路，所述下臂侧主端子电压变化率检测电路，检测自己的所述下臂的主端子电压的变化率，所述断开电压控制电路，接收所述下臂侧主端子电压变化率检测电路的检测结果， 并根据该检测结果来变更所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。
10.根据权利要求9所述的功率转换电路，其特征在于，所述下臂侧主端子电压的变化率越大，所述断开电压控制电路越将所述下臂侧栅极 驱动电源生成的第二电压的电压值调整为更低的电压值。
11.根据权利要求9所述的功率转换电路，其特征在于，当所述下臂侧主端子电压的变化率小于规定变化率时，所述断开电压控制电路将所 述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值维持在所述第一电压。
12.根据权利要求3所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，还具有下臂侧臂温度检测电路，所述下臂侧臂温度检测电路，检测自己的所述下臂的温度，所述断开电压控制电路，接收所述下臂侧臂温度检测电路的检测结果，并根据该检 测结果来变更所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。
13.根据权利要求12所述的功率转换电路，其特征在于，由所述下臂侧臂温度检测电路检测出的下臂的臂温度越高，所述断开电压控制电路 越将所述下臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压调整为更低的电压值。
14.一种功率转换电路，具有与高电压侧连接的上臂以及与低电压侧连接的下臂； 和驱动所述上臂的上臂侧栅极驱动电路以及驱动所述下臂的下臂侧栅极驱动电路，其特 征在于，所述上臂侧栅极驱动电路以及所述下臂侧栅极驱动电路，分别具有上臂侧栅极驱 动电源以及下臂侧栅极驱动电源；和上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，所述上臂侧栅极驱动电源以及下臂侧栅极驱动电源，向自己的所述上臂或下臂的控 制端子供给电压，所述上臂侧臂驱动电路以及下臂侧臂驱动电路，接收对自己的所述上臂或下臂进行 控制的控制信号，并根据该控制信号输出臂驱动信号，而且，所述上臂侧栅极驱动电路，具有信号输出电路；和断开电压控制电路， 所述信号输出电路，输出与所述上臂的断开动作的结束以及所述下臂的接通动作的 结束对应的电压调整信号，所述断开电压控制电路，接收所述信号输出电路的电压调整信号，在从所述上臂的 断开动作的结束到所述下臂的接通动作开始为止的期间，生成比满足所述上臂的断开状 态的第一电压低的第二电压，并且在所述下臂的接通动作结束以后，以从所述第二电压 返回到所述第一电压的方式控制所述上臂侧栅极驱动电源的输出电压。
15.根据权利要求14所述的功率转换电路，其特征在于， 所述信号输出电路，具有定时电路，所述定时电路，接收所述上臂以及下臂的两个控制信号，并输出定时信号，该定 时信号在该两个控制信号都为断开的所述下臂以及上臂都处于断开状态期间成为接通动 作，在所述下臂的接通动作结束以后经过所述接通动作的规定期间之后成为断开动作，所述断开电压控制电路，接收所述定时电路的定时信号，并根据该定时信号来控制 所述下臂侧栅极驱动电源的输出电压。
16.根据权利要求14所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测 电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧主端子电压检测电路以及下臂侧主端子电压检测电路，分别检测自己的 所述上臂或者所述下臂的主端子电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，接收由所述自己的上臂侧主端子电压检 测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号，并根据该主端子电压信 号，来检测自己的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
17.根据权利要求16所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收由自己的所述上臂侧主端子电 压检测电路或下臂侧主端子电压检测电路检测出的主端子电压信号，并根据该主端子电 压信号的电压值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
18.根据权利要求14所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测 电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧主端子电流检测电路以及下臂侧主端子电流检测电路，分别检测自己的 所述上臂或者所述下臂的主端子电流值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，根据由所述自己的上臂侧主端子电流检 测电路或下臂侧主端子电流检测电路检测出的主端子电流信号，来检测自己的所述上臂 或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
19.根据权利要求18所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收来自所述上臂侧主端子电流检 测电路或下臂侧主端子电流检测电路的主端子电流信号，并根据该主端子电流信号的电 流值与规定的基准电压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
20.根据权利要求14所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，具有上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压 检测电路；和上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，所述上臂侧控制端子电压检测电路以及下臂侧控制端子电压检测电路，分别检测自 己的所述上臂或者所述下臂的控制端子的电压值，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别根据由所述自己的上臂侧控制端子 电压检测电路或下臂侧控制端子电压检测电路检测出的控制端子电压信号，来检测自己 的所述上臂或下臂的断开动作以及接通动作的结束。
21.根据权利要求20所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧判定电路以及下臂侧判定电路，分别接收由自己的臂的控制端子电压检 测电路检测出的控制端子电压信号，并根据该控制端子电压信号的电压与规定的基准电 压的比较，来判定自己的臂的接通动作以及断开动作的结束。
22.根据权利要求16所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，还具有上臂侧主端子电压变化率检测电路，所述上臂侧主端子电压变化率检测电路，检测自己的所述上臂的主端子电压的变化率，所述断开电压控制电路，接收所述上臂侧主端子电压变化率检测电路的检测结果， 并根据该检测结果来变更所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。
23.根据权利要求22所述的功率转换电路，其特征在于，所述上臂侧主端子电压的变化率越大，所述断开电压控制电路越将所述上臂侧栅极 驱动电源生成的第二电压的电压值调整为更低的电压值。
24.根据权利要求22所述的功率转换电路，其特征在于，当所述上臂侧主端子电压的变化率小于规定变化率时，所述断开电压控制电路将所 述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值维持在所述第一电压。
25.根据权利要求16所述的功率转换电路，其特征在于，所述信号输出电路，还具有上臂侧臂温度检测电路，所述上臂侧臂温度检测电路，检测自己的所述上臂的温度，所述断开电压控制电路，接收所述上臂侧臂温度检测电路的检测结果，并根据该检测结果来变更所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压值。
26.根据权利要求25所述的功率转换电路，其特征在于，由所述上臂侧臂温度检测电路检测出的上臂的臂温度越高，所述断开电压控制电路 越将所述上臂侧栅极驱动电源生成的第二电压的电压调整为更低的电压值。
27.根据权利要求1 26所述的功率转换电路，其特征在于， 所述上臂以及下臂，由MOSFET构成。
28.根据权利要求1 26所述的功率转换电路，其特征在于， 所述上臂以及下臂，由含有碳化硅或氮化镓的宽带隙半导体构成。
全文摘要
本发明是提供一种功率转换电路。在进行高频动作的该功率转换电路中，下臂侧栅极驱动电路(24u)的断开电压控制电路(101u)，在从下臂(22u)的断开动作结束的时刻到上臂(21u)的接通动作开始为止的期间，使栅极驱动电源(103u)输出的电压变化为比规定的断开电压低的电压，之后，若上臂(21u)的接通动作结束，则立刻以将所述栅极驱动电源(103u)输出的电压返回到规定的断开电压的方式进行控制。因此，能够抑制由高电压变化dv/dt引起而发生的上下臂的短路动作，并且提高构成功率转换电路的开关元件的寿命，实现功率转换电路的高可靠性。
文档编号H02M7/537GK102017386SQ200980105239
公开日2011年4月13日 申请日期2009年12月16日 优先权日2008年12月17日
发明者北畠真, 田米正树, 风间俊 申请人:松下电器产业株式会社