パワーデバイスの駆動回路

【目的】パワーデバイスの駆動回路において、制御電源電圧がパワーデバイスのスイッチングにより変動しても誤動作しないようにする。
【構成】パワーデバイスの駆動回路において、パワーデバイス２のしきい値電圧（Ｖ_th）より十分大きな電圧が必要なドライブ回路１１には制御電源４を直接接続し、制御回路１２，保護回路１３には、制御電源４から降圧型のレギュレータ回路１５により制御電源４より低く安定化した電圧を供給するように構成する。さらに、レギュレータ回路１５による安定化した電圧をホトカプラ５による絶縁回路の電源として構成した。従って、パワーデバイス２のスイッチングによる制御電源電圧の変動や，パワーデバイス２のスイッチング時に発生するｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔによって、誤動作しないパワーデバイスの駆動回路が得られる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパワーデバイスの駆動回路に関し、特にＭＯＳ系デバイスの駆動回路における誤動作防止回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のパワーデバイスの駆動回路の一例を図４に示して説明する。この従来の駆動回路１０は、図４に示すように、パワーデバイス２のゲートを駆動するドライブ回路１１と、このパワーデバイス２の電流，電圧，温度などのセンサー１４より過電流，過電圧，過熱を検出しパワーデバイスを保護するための信号を出力する保護回路１３と、外部からの信号入力ＩＮ₁と保護回路１３よりの信号よりパワーデバイス２をオン・オフさせる信号をドライブ回路１１に出力する制御回路１２から構成されている。この時、外部の制御電源４はドライブ回路１１，制御回路１２，保護回路１３に接続されて電源電圧を供給しており、この制御電源４の電源電圧は、パワーデバイス２を十分にオンさせるためのパワーデバイスのしきい値電圧Ｖ_thより十分大きく設定されている。
【０００３】ところで、パワーデバイスの駆動回路はモノリシックＩＣやハイブリッドＩＣによって構成される場合が多く、さらに、パワーデバイス２，駆動回路１０，制御電源４は、入力信号を発生する回路部分とは電気的に絶縁されている。図５は、入力信号ＩＮに対しホトカプラを用いて絶縁を行った従来の回路である。図５において、ホトカプラ５のカソード端子５_K，エミッタ端子５_Eはそれぞれ制御電源４の正極，負極に、そしてコレクタ端子５_Cは駆動回路１０の信号入力端子１０₁に接続され、ホトカプラ５のカソード端子５_Kとエミッタ端子５_E間には負荷抵抗６が接続されている。なお、図中２はパワーデバイス１の負荷、１６はそのゲート抵抗である。また５ａ，５ｂはホトカプラ５の１次側入力端子であり、５１はホトカプラ５を構成する発光素子、５２および５３は同じくその受光用ダイオード，トランジスタである。但しＶ_Dは主電源を表わす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のパワーデバイスの駆動回路は以上のように構成されているので、パワーデバイスをオン・オフするときに発生するゲート容量の充放電電流による制御電源電圧の配線による電圧降下による変動と、パワーデバイスのスイッチング時に発生する大きなｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔの影響により制御電源電圧の変動が発生する。そのため、この制御電源電圧の変動により駆動回路の中の制御回路，保護回路が誤動作するという問題があった。
【０００５】また、ホトカプラによる絶縁回路において、その電源を駆動回路の制御電源と共用しているためホトカプラの電源としては電源電圧が高く、そのために負荷抵抗６の抵抗値を大きくしなければならず、ホトカプラの絶縁回路の出力インピーダンスが大きくなり、パワーデバイスのスイッチング時に発生する大きなｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔの影響により絶縁回路が誤動作するという問題があった。
【０００６】本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、制御電源電圧が、パワーデバイスのスイッチングにより変動しても、誤動作しないパワーデバイスの駆動回路を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパワーデバイスの駆動回路は、パワーデバイスのゲートを駆動するドライブ回路と、そのパワーデバイスを保護する保護回路と、制御回路と、降圧型のレギュレータ回路からなり、パワーデバイスのしきい値電圧Ｖ_thより十分大きな電圧が必要なドライブ回路には外部の制御電源を直接接続し、その他の制御回路および保護回路部には、外部の制御電源から降圧型レギュレータ回路によりその制御電源より低く安定化した電圧を供給するようにしたものである。また、本発明の別の発明に係る駆動回路は、上記のものにおいて、レギュレータ回路による安定化した電圧をホトカプラによる絶縁回路の電源として用いるようにしたものである。
【０００８】
【作用】本発明におけるパワーデバイスの駆動回路は、降圧型のレギュレータ回路により制御電源より低く安定化した電圧を制御回路，保護回路に供給するようにしたので、制御電源電圧がパワーデバイスのスイッチングにより変動した場合、降圧型のレギュレータ回路により安定化された電圧が制御回路，保護回路に供給される。そのため、制御電源電圧が変動しても、パワーデバイスの駆動回路は誤動作しない。
【０００９】また、本発明の別の発明においては、ホトカプラによる絶縁回路の電源として降圧型のレギュレータ回路により制御電源より低く安定化した電圧を用いることにより、絶縁回路の出力インピーダンスを小さくすることができ、絶縁回路の誤動作を防止できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図である。この実施例の駆動回路１は、図１に示すように、パワーデバイス２のゲートを駆動するドライブ回路１１と、このパワーデバイス２の電流，電圧，温度などのセンサー１４より過電流，過電圧，過熱などを検出しパワーデバイス２を保護するための信号を出力する保護回路１３と、外部からの信号入力ＩＮ₁ と保護回路１３よりの信号よりパワーデバイス２をオン・オフさせる信号をドライブ回路１１に出力する制御回路１２と、外部の制御電源４よりその第１の電圧より低い第２の電圧を発生させる降圧型のレギュレータ回路１５から構成されている。
【００１１】そして外部の制御電源４は、ドライブ回路１１には直接接続されている。制御回路１２および保護回路１３には、外部の制御電源４から降圧型のレギュレータ回路１５を通して電源を供給している。この場合、制御電源４の電源電圧は、ドライブ回路１１を通してパワーデバイス２を十分にオンさせるためパワーデバイスのしきい値電圧Ｖ_thより十分大きく設定されている。降圧型のレギュレータ回路１５の出力電圧は、制御電源４より低く安定化した電圧で、制御回路１２，保護回路１３に供給するものとなっている。
【００１２】このように上記実施例構成の駆動回路によると、パワーデバイス２をオン・オフするときに発生するゲート容量の充放電電流による制御電源電圧の配線による電圧降下による変動と、パワーデバイス２のスイッチング時に発生する大きなｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔの影響により制御電源電圧の変動が発生するが、制御電源４の変動は降圧型のレギュレータ回路１５により吸収され、このレギュレータ回路１５の出力電圧は制御電源４より低く安定化した電圧となり、制御回路１２，保護回路１３に供給されている。従って、この制御電源電圧が変動しても、パワーデバイスの駆動回路は誤動作しない。
【００１３】図２は、降圧型のレギュレータ回路１５の制御電源４より低く安定化した出力電圧をホトカプラ５による絶縁回路の電源として用いた例である。図２において、ホトカプラ５の２次側カソード端子５_K は降圧型のレギュレータ回路１５の出力が印加される出力電圧端子１₂に、そのエミッタ端子５_Eは制御電源４の負極側に、コレクタ端子５_Cは駆動回路１の信号入力端子１₁に接続され、ホトカプラ５のカソード端子５_K，エミッタ端子５_E間には負荷抵抗６が接続されている。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示している。
【００１４】このように図２の実施例によると、パワーデバイス２のスイッチング時に発生する大きなｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔの影響は、ホトカプラ５のカソード端子５_Kを降圧型のレギュレータ回路１５の出力に接続したことにより、絶縁回路の電源が制御電源４を用いた場合に比べて電圧が低くなる。そのため、負荷抵抗６の抵抗値を小さい値に設定できるので、絶縁回路の出力インピーダンスを小さくすることが可能になり、絶縁回路の誤動作を防止できる。
【００１５】一方、上記実施例のパワーデバイスの駆動回路部分は、モノリシックＩＣやハイブリッドＩＣによって構成される場合が多く、降圧型のレギュレータ回路１５は、容易に追加することが可能である。しかし、ホトカプラによる絶縁回路の電源として降圧型のレギュレータ回路１５の出力電圧を用いた場合、モノリシックＩＣやハイブリッドＩＣの端子数の増加が必要となる。
【００１６】図３は、ホトカプラによる絶縁回路の電源として降圧型のレギュレータ回路の出力電圧を用いた場合において、モノリシックＩＣやハイブリッドＩＣの端子数の増加を伴わない場合の実施例である。図３において、ホトカプラ５の２次側カソード端子５_K，エミッタ端子５_Eはそれぞれ制御電源４の正極，負極側に、さらにコレクタ端子５_C は駆動回路１の信号入力端子１₁ に接続されている。そして負荷抵抗６は駆動回路１内で、その信号入力端子１₁ とレギュレータ回路１５の出力間に接続されている。このように負荷抵抗６を、駆動回路１内で、その信号入力端子１₁ とレギュレータ回路１５の出力間に接続した場合においても、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、パワーデバイスの駆動回路において、パワーデバイスのしきい値電圧Ｖ_thより十分大きな電圧が必要なドライブ回路には制御電源を直接接続し、制御回路，保護回路には、制御電源から降圧型のレギュレータ回路により制御電源より低く安定化した電圧を供給するように構成し、さらに、レギュレータ回路による安定化した電圧をホトカプラによる絶縁回路の電源として構成したので、パワーデバイスのスイッチングによる制御電源電圧の変動や、パワーデバイスのスイッチング時に発生するｄＶ／ｄｔ，ｄＩ／ｄｔによって、誤動作しないパワーデバイスの駆動回路が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるパワーデバイスの駆動回路のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるホトカプラ絶縁回路のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例によるホトカプラ絶縁回路のブロック図である。
【図４】従来のパワーデバイスの駆動回路のブロック図である。
【図５】従来のホトカプラ絶縁回路のブロック図である。
【符号の説明】
２パワーデバイス
３負荷
４制御電源
５ホトカプラ
６負荷抵抗
１１ドライブ回路
１２制御回路
１３保護回路
１５降圧型レギュレータ回路

【特許請求の範囲】
【請求項１】パワーデバイスのゲートに接続されたドライブ回路と、前記パワーデバイスの異常状態を検出しそのパワーデバイスの保護を行う保護回路と、入力信号と前記保護回路の出力より前記パワーデバイスの制御を行う制御回路と、外部の第１電源よりその第１の電圧より低い第２の電圧を発生させる降圧型のレギュレータ回路とを備え、前記ドライブ回路は、前記第１電源より第１の電圧を印加して動作させ、前記制御回路及び保護回路は、前記レギュレータ回路を介して前記第１電源の第１の電圧より低い第２の電圧を印加して動作させるようにしたことを特徴とするパワーデバイスの駆動回路。
【請求項２】請求項１記載のパワーデバイスの駆動回路において、パワーデバイスのゲート駆動における入力信号の電気的絶縁回路はホトカプラからなり、このホトカプラの２次側カソード端子はレギュレータ回路より第２の電圧を印加し、そのエミッタ端子は第１電源の負極側に、さらにコレクタ端子は前記パワーデバイスの駆動回路の信号入力端子にそれぞれ接続し、前記ホトカプラのカソード端子，エミッタ端子間に抵抗を接続したことを特徴とするパワーデバイスの駆動回路。
【請求項３】請求項１記載のパワーデバイスの駆動回路において、パワーデバイスのゲート駆動における入力信号の電気的絶縁回路はホトカプラからなり、このホトカプラの２次側カソード端子は第１電源の正極に、そのエミッタ端子は第１電源の負極に、さらにコレクタ端子は前記パワーデバイスの駆動回路の信号入力端子にそれぞれ接続し、該パワーデバイスの駆動回路の信号入力端子に、抵抗を通してレギュレータ回路より第２の電圧を印加したことを特徴とするパワーデバイスの駆動回路。

【図１】