電流駆動型半導体スイッチの駆動回路
【課題】従来の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路は、駆動回路における電力損失を抑制するためにスイッチやスイッチを制御するための手段が必要となり部品点数が増える。
【解決手段】電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のベース又はゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のコレクタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０を前記熱伝導部１１により熱が供給されるように配置する。
本発明により、簡単な構成で部品点数を増やすことなく駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【解決手段】電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のベース又はゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のコレクタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０を前記熱伝導部１１により熱が供給されるように配置する。
本発明により、簡単な構成で部品点数を増やすことなく駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流駆動型半導体スイッチの駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を図１１に示す。従来の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路は、電源１に接続された第１のスイッチング素子２と、接地された第２のスイッチング素子３との間にエネルギー蓄積用のインダクタ４を接続し、前記第１のスイッチング素子２とインダクタ４との間の接続点に逆バイアスとなって接地されるダイオード５を接続し、前記インダクタ４と第２のスイッチング素子３との間の接続点に電源６と負荷７を介してエミッタ又はドレイン接地された電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）を接続し、更には前記第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３をオンさせてインダクタ４にエネルギーを蓄積してから、該第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３をオフさせてインダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づく電流を前記電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）に供給した後、第２のスイッチング素子３をオンさせてインダクタ４を接地し、前記インダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づく電流がゼロとなってから、前記第１のスイッチング素子２をオンさせる制御信号を出力する制御部９を備える。
【０００３】
このように電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）に供給する電流は、電源１から抵抗を介さずに、制御部９で制御される第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３を用いてインダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づいて供給される。（特許文献１参照）
このように電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）への電流供給について、抵抗を介さずに行うことで電力損失を抑制した駆動回路を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４３９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路では、制御電極（ベース又はゲート）に供給する電流をインダクタ４に蓄積するために、ダイオード５や第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３、該スイッチング素子を駆動するための制御部９が必要となり部品点数が多くなる。更に、制御部９を動作させるための電力や第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３を駆動させるための電力が必要となることが課題であった。本発明は部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のエミッタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０は前記熱伝導部１１により熱を供給されるように配置するようにしたものである。
【０００７】
これにより部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路は、部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図２】本発明の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図３】本発明の実施例における第１の可変抵抗の温度特性を示す図
【図４】本発明の実施例における第２の可変抵抗の温度特性を示す図
【図５】本発明の実施例における第３の可変抵抗の温度特性を示す図
【図６】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの電気特性を示す図
【図７】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの電気特性を示す図
【図８】本発明の実施例におけるエアコン用電力変換装置の概略図
【図９】本発明の実施例におけるインバータ回路図
【図１０】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図１１】従来技術における電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給されるように配置されたことで電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１と第２の可変抵抗は第１の可変抵抗の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなるようにすることで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００１２】
第３の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と正の温度特性を有する第３の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１及び第３の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１及び第３の可変抵抗は、前記熱伝導部により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１と第３の可変抵抗値の和が負の温度特性を有し、第１と第３の可変抵抗の和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗は、前記熱伝導部より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチのゲート電流が制限され、ドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有することで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じ
てゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができ、更に過電流抑制による負荷の保護も合わせて行うことができる。
【００１３】
第４の発明は、環境温度や電流駆動型半導体スイッチに流れるドレイン電流が条件により大きく変化する空気調和機に適用することで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができ、更に過電流抑制によりモータなどの負荷の保護も合わせて行うことができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図２は本発明における実施の形態における電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を示す。
【００１６】
電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のベース端子又はゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と正の温度特性を有する第２の可変抵抗１２と、正の温度特性を有する第３の可変抵抗１３と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のコレクタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０及び第３の可変抵抗１３は前記熱伝導部１１により熱を供給され、前記第２の可変抵抗１２は前記熱伝導部１１以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチ８の周辺部）より熱を供給されるように配置される。
【００１７】
前記第１の可変抵抗１０及び第３の可変抵抗１３は、前記熱伝導部１１により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１の可変抵抗１０と第３の可変抵抗１３の和が負の温度特性を有し、第１の可変抵抗１０と第３の可変抵抗１３との和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗１２の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗１３は、前記熱伝導部１１より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチ８のベース又はゲート電流が制限され、コレクタ又はドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有する。
【００１８】
以上のように構成された電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路において、以下にその動作と、作用を説明する。
【００１９】
まず、電流駆動型半導体スイッチ８に流れるコレクタ又はドレイン電流の動作損失により過熱される半導体デバイスを外装するパッケージあるいは半導体デバイスに相当する熱伝導部１１の温度をＴｃとし、該熱伝導部１１により供給される熱により抵抗値が変化する第１の可変抵抗１０及び、第３の可変抵抗１３の温度特性をそれぞれ図３、図５に示す。
【００２０】
第１の可変抵抗１０は図３に示すように電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃに対して負の温度特性を有し、第３の可変抵抗１３は図５に示すように電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃに対して正の温度特性を有し、特に熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃｌｉｍ以上ではベース又はゲート電流を制限しコレクタ又はドレイン電流を遮断する抵抗値になるようにする。また、電流駆動型半導体スイッチ８の周辺温度あるいは雰囲気温度Ｔａより供給される熱により抵抗値が変化する第２の可変抵抗１２の温度特性を図４に示す。第２の可変抵抗１２は図４に示すように雰囲気温度Ｔａに対して正の温度特性を有する。
【００２１】
例えば、電流駆動型半導体スイッチ８にワイドバンドギャップ型の化合物半導体であるＧａＮ（窒化ガリウム）を用いた場合、ゲート電流Ｉｇとドレイン電流Ｉｄには図６に示すような電気特性を有する。電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃａで固定されている場合、ゲート電流Ｉｇ＿ａ、Ｉｇ＿ｂ、Ｉｇ＿ｃの大小関係をＩｇ＿ａ＞Ｉｇ＿ｂ＞Ｉｇ＿ｃとすると、流すことのできる最大ドレイン電流はゲート電流ＩｇをＩｇ＿ａに設定したときに最大となり、ゲート電流ＩｇをＩｇ＿ｃに設定したときに最小となる。
【００２２】
また、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃとドレイン電流Ｉｄには図７に示すような電気特性がある。ゲート電流ＩｇがＩｇ＿ａで固定される場合、電流駆動型半導体スイッチ８の温度Ｔｃａ、Ｔｃｂ、Ｔｃｃの大小関係をＴｃａ＞Ｔｃｂ＞Ｔｃｃとすると、流すことのできる最大ドレイン電流は電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃをＴｃｃに設定したときに最大となり、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃをＴｃａに設定したときに最小となる。
【００２３】
ここで雰囲気温度Ｔａが等しく、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００２４】
例えば雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴがΔＴ＝２０℃（Ｔｃ＝４０℃）を条件（ａ）とし、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴがΔＴ＝４０℃（Ｔｃ＝６０℃）を条件（ｂ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をＲｇ２（２０℃）、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をそれぞれＲｇ１（４０℃）、Ｒｇ３（４０℃）とＲｇ１（６０℃）、Ｒｇ３（６０℃）とすると条件（ａ）、条件（ｂ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ａ）、Ｒｇ（ｂ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ａ）＝Ｒｇ１（４０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（４０℃）
Ｒｇ（ｂ）＝Ｒｇ１（６０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（６０℃）
ここでＲｇ１とＲｇ３の抵抗値の和は負の温度特性を有するように予め選択すればＲｇ（ａ）とＲｇ（ｂ）の大小関係は
Ｒｇ（ａ）＞Ｒｇ（ｂ）
となり、ドレイン電流Ｉｄの大きい駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆にドレイン電流Ｉｄの小さい駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００２５】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、ドレイン電流が大きい場合（条件（ｂ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｂ）、ドレイン電流が小さい場合（条件（ａ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ａ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｂ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００２６】
次に電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが等しく、雰囲気温度Ｔａ、ドレイン電流Ｉｄが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００２７】
例えば電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝６０℃を条件（ｃ）とし、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃、雰囲気温度Ｔａ＝６０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃を条件（ｄ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第
３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をＲｇ１（８０℃）、Ｒｇ３（８０℃）、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をＲｇ２（２０℃）、Ｒｇ２（６０℃）とすると条件（ｃ）、条件（ｄ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ｃ）、Ｒｇ（ｄ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ｃ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
Ｒｇ（ｄ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（６０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
ここでＲｇ２の抵抗値は正の温度特性を有するためＲｇ（ｃ）とＲｇ（ｄ）の大小関係は
Ｒｇ（ｃ）＜Ｒｇ（ｄ）
となり、ドレイン電流Ｉｄの大きい駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆にドレイン電流Ｉｄの小さい駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００２８】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、ドレイン電流が大きい場合（条件（ｃ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｃ）、ドレイン電流が小さい場合（条件（ｄ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｄ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｃ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００２９】
次にドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴが等しく、雰囲気温度Ｔａ、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００３０】
例えばドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝４０℃を条件（ｅ）とし、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃、雰囲気温度Ｔａ＝６０℃、熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃を条件（ｆ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をそれぞれＲｇ１（４０℃）、Ｒｇ３（４０℃）とＲｇ１（８０℃）、Ｒｇ３（８０℃）、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をそれぞれＲｇ２（２０℃）、Ｒｇ２（６０℃）とすると条件（ｃ）、条件（ｄ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ｃ）、Ｒｇ（ｄ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ｅ）＝Ｒｇ１（４０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（４０℃）
Ｒｇ（ｆ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（６０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
ここでＲｇ１とＲｇ３の抵抗値の和は負の温度特性を有し、Ｒｇ１とＲｇ３の抵抗値の和についての温度に対する負の傾きよりＲｇ２の抵抗値の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなるように予め選択すればＲｇ（ｅ）とＲｇ（ｆ）の大小関係は
Ｒｇ（ｅ）＞Ｒｇ（ｆ）
となり、ドレイン電流Ｉｄが等しい場合、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが高くなる駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆に雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが低くなる駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００３１】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが高くなる場合（条件（ｆ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｆ）、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが低くなる場合（条件（ｅ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｅ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｆ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００３２】
更に電流駆動型半導体スイッチ８の熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃｌｉｍ以上となる場
合について説明する。ドレイン電流Ｉｄがほぼ遮断されるゲート電流ＩｇがＩｇｌｉｍ以下である場合、電流駆動型半導体スイッチ８あるいは負荷７の最大許容以上のドレイン電流が流れた場合の熱伝導部１１の温度をＴｃｌｉｍ、このときの第３の可変抵抗１３の抵抗値をＲｇ３（Ｔｃｌｉｍ）とし、以下の関係を満たすように第３の可変抵抗１３を予め設定する。
Ｅｃ＜｛Ｉｇｌｉｍ×Ｒｇ３（Ｔｃｌｉｍ）｝
これにより電流駆動型半導体スイッチ８あるいは負荷７において、過電流に対する機械的な装置を不要にした保護手段となり、他の保護装置と組み合わせることでより高い信頼性を実現することができる。
【００３３】
また、図２に示す駆動回路をエアコン等の圧縮機駆動用インバータ回路に適用した場合について説明する。図８はエアコン用電力変換装置の概略図、図９にインバータ回路を示す。交流電源１４はリアクタ１５を介してダイオードブリッジ１６に入力整流され、整流電圧をコンデンサ１７で平滑化する。平滑化された電圧をインバータ回路１８に入力し、交流電力に変換して負荷７である圧縮機モータ１９に電力を伝える。ここでインバータ回路１８はパワー半導体として６個（ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬ）の電流駆動型半導体スイッチ８であるＧａＮ半導体スイッチで構成する。
【００３４】
一般的にエアコン等の圧縮機駆動用インバータ回路では６個のパワー半導体が１つのモジュール２０に配置される構成をとる。図１０は該モジュール２０におけるＵ相の上下アームのパワー半導体スイッチ（ＱＵＨ、ＱＵＬ）と上アーム側の電流駆動型半導体スイッチ８であるパワー半導体スイッチ（ＱＵＨ）の駆動回路を示す。
【００３５】
ここでモジュール２０を熱伝導部１１として考えれば、第１および第３の可変抵抗（１０、１３）をモジュール２０の内に配置して、第２の可変抵抗１２をモジュール２０の外に配置すれば、電流駆動型半導体スイッチ８（パワー半導体）を流れるドレイン電流やパワー半導体の雰囲気温度の変化に伴い、前述したようにゲート電流が調整され駆動回路における動作損失を抑制する。
【００３６】
特にインバータエアコン等のようにインバータ回路１８が設置される環境温度、雰囲気温度が季節（夏冬）や時間帯（昼夜）により大きく変動し、更にインバータ運転によりインバータ動作電流が大きく変動する場合において、常時最大ドレイン電流値や最もドレイン電流を流しにくい条件（温度）を想定してゲート電流を設定する必要がなく、ドレイン電流や温度により必要となる電流値に調整されたゲート電流を供給することで駆動回路における動作損失を抑制することができる。
【００３７】
なお、第３の可変抵抗１３はなくても構わない。
【００３８】
また、エアコン用インバータ回路への適用について説明したが、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など温度や電流値の変動のある各種インバータ回路においても同様の効果が期待できる。
【００３９】
以上のように温度により抵抗値が変化する可変抵抗を用いて、電流駆動型半導体スイッチ８の熱伝導部１１の温度Ｔｃ（デバイスケース温度）や雰囲気温度Ｔａ、ドレイン電流Ｉｄに応じてゲート電流を調整することにより駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明は従来の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路と比較して、特に環境温度や動作電流の変化の大きなインバータ機器において、部品点数の少ない簡単な
構成で駆動回路における電力損失の抑制を実現することができるためエアコンや冷蔵庫、洗濯機をはじめ様々なインバータ機器への応用が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 電源（制御側）
２ 第１のスイッチング素子
３ 第２のスイッチング素子
４ インダクタ
５ ダイオード
６ 電源（負荷側）
７ 負荷
８ 電流駆動型半導体スイッチ
９ 制御部
１０ 第１の可変抵抗
１１ 熱伝導部
１２ 第２の可変抵抗
１３ 第３の可変抵抗
１４ 交流電源
１５ リアクタ
１６ ダイオードブリッジ
１７ コンデンサ
１８ インバータ回路
１９ モータ
２０ モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流駆動型半導体スイッチの駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を図１１に示す。従来の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路は、電源１に接続された第１のスイッチング素子２と、接地された第２のスイッチング素子３との間にエネルギー蓄積用のインダクタ４を接続し、前記第１のスイッチング素子２とインダクタ４との間の接続点に逆バイアスとなって接地されるダイオード５を接続し、前記インダクタ４と第２のスイッチング素子３との間の接続点に電源６と負荷７を介してエミッタ又はドレイン接地された電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）を接続し、更には前記第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３をオンさせてインダクタ４にエネルギーを蓄積してから、該第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３をオフさせてインダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づく電流を前記電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）に供給した後、第２のスイッチング素子３をオンさせてインダクタ４を接地し、前記インダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づく電流がゼロとなってから、前記第１のスイッチング素子２をオンさせる制御信号を出力する制御部９を備える。
【０００３】
このように電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）に供給する電流は、電源１から抵抗を介さずに、制御部９で制御される第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３を用いてインダクタ４に蓄積されたエネルギーに基づいて供給される。（特許文献１参照）
このように電流駆動型半導体スイッチ８の制御電極（ベース又はゲート）への電流供給について、抵抗を介さずに行うことで電力損失を抑制した駆動回路を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４３９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路では、制御電極（ベース又はゲート）に供給する電流をインダクタ４に蓄積するために、ダイオード５や第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３、該スイッチング素子を駆動するための制御部９が必要となり部品点数が多くなる。更に、制御部９を動作させるための電力や第１のスイッチング素子２、第２のスイッチング素子３を駆動させるための電力が必要となることが課題であった。本発明は部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のエミッタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０は前記熱伝導部１１により熱を供給されるように配置するようにしたものである。
【０００７】
これにより部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路は、部品点数の少ない簡単な構成で且つ電力損失を抑えた電流駆動型半導体スイッチ駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図２】本発明の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図３】本発明の実施例における第１の可変抵抗の温度特性を示す図
【図４】本発明の実施例における第２の可変抵抗の温度特性を示す図
【図５】本発明の実施例における第３の可変抵抗の温度特性を示す図
【図６】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの電気特性を示す図
【図７】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの電気特性を示す図
【図８】本発明の実施例におけるエアコン用電力変換装置の概略図
【図９】本発明の実施例におけるインバータ回路図
【図１０】本発明の実施例における電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【図１１】従来技術における電流駆動型半導体スイッチの駆動回路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給されるように配置されたことで電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１と第２の可変抵抗は第１の可変抵抗の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなるようにすることで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００１２】
第３の発明は、電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と正の温度特性を有する第３の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、前記第１及び第３の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１及び第３の可変抵抗は、前記熱伝導部により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１と第３の可変抵抗値の和が負の温度特性を有し、第１と第３の可変抵抗の和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗は、前記熱伝導部より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチのゲート電流が制限され、ドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有することで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じ
てゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができ、更に過電流抑制による負荷の保護も合わせて行うことができる。
【００１３】
第４の発明は、環境温度や電流駆動型半導体スイッチに流れるドレイン電流が条件により大きく変化する空気調和機に適用することで、電流駆動型半導体スイッチの周囲温度を考慮したドレイン電流に応じてゲート電流の調整を行うことが可能になり、駆動回路における電力損失を抑制することができ、更に過電流抑制によりモータなどの負荷の保護も合わせて行うことができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図２は本発明における実施の形態における電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路を示す。
【００１６】
電源１と電流駆動型半導体スイッチ８のベース端子又はゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗１０と正の温度特性を有する第２の可変抵抗１２と、正の温度特性を有する第３の可変抵抗１３と、前記電流駆動型半導体スイッチ８のコレクタ又はドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部１１を備え、前記第１の可変抵抗１０及び第３の可変抵抗１３は前記熱伝導部１１により熱を供給され、前記第２の可変抵抗１２は前記熱伝導部１１以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチ８の周辺部）より熱を供給されるように配置される。
【００１７】
前記第１の可変抵抗１０及び第３の可変抵抗１３は、前記熱伝導部１１により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１の可変抵抗１０と第３の可変抵抗１３の和が負の温度特性を有し、第１の可変抵抗１０と第３の可変抵抗１３との和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗１２の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗１３は、前記熱伝導部１１より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチ８のベース又はゲート電流が制限され、コレクタ又はドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有する。
【００１８】
以上のように構成された電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路において、以下にその動作と、作用を説明する。
【００１９】
まず、電流駆動型半導体スイッチ８に流れるコレクタ又はドレイン電流の動作損失により過熱される半導体デバイスを外装するパッケージあるいは半導体デバイスに相当する熱伝導部１１の温度をＴｃとし、該熱伝導部１１により供給される熱により抵抗値が変化する第１の可変抵抗１０及び、第３の可変抵抗１３の温度特性をそれぞれ図３、図５に示す。
【００２０】
第１の可変抵抗１０は図３に示すように電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃに対して負の温度特性を有し、第３の可変抵抗１３は図５に示すように電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃに対して正の温度特性を有し、特に熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃｌｉｍ以上ではベース又はゲート電流を制限しコレクタ又はドレイン電流を遮断する抵抗値になるようにする。また、電流駆動型半導体スイッチ８の周辺温度あるいは雰囲気温度Ｔａより供給される熱により抵抗値が変化する第２の可変抵抗１２の温度特性を図４に示す。第２の可変抵抗１２は図４に示すように雰囲気温度Ｔａに対して正の温度特性を有する。
【００２１】
例えば、電流駆動型半導体スイッチ８にワイドバンドギャップ型の化合物半導体であるＧａＮ（窒化ガリウム）を用いた場合、ゲート電流Ｉｇとドレイン電流Ｉｄには図６に示すような電気特性を有する。電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃａで固定されている場合、ゲート電流Ｉｇ＿ａ、Ｉｇ＿ｂ、Ｉｇ＿ｃの大小関係をＩｇ＿ａ＞Ｉｇ＿ｂ＞Ｉｇ＿ｃとすると、流すことのできる最大ドレイン電流はゲート電流ＩｇをＩｇ＿ａに設定したときに最大となり、ゲート電流ＩｇをＩｇ＿ｃに設定したときに最小となる。
【００２２】
また、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃとドレイン電流Ｉｄには図７に示すような電気特性がある。ゲート電流ＩｇがＩｇ＿ａで固定される場合、電流駆動型半導体スイッチ８の温度Ｔｃａ、Ｔｃｂ、Ｔｃｃの大小関係をＴｃａ＞Ｔｃｂ＞Ｔｃｃとすると、流すことのできる最大ドレイン電流は電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃをＴｃｃに設定したときに最大となり、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度ＴｃをＴｃａに設定したときに最小となる。
【００２３】
ここで雰囲気温度Ｔａが等しく、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００２４】
例えば雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴがΔＴ＝２０℃（Ｔｃ＝４０℃）を条件（ａ）とし、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴがΔＴ＝４０℃（Ｔｃ＝６０℃）を条件（ｂ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をＲｇ２（２０℃）、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をそれぞれＲｇ１（４０℃）、Ｒｇ３（４０℃）とＲｇ１（６０℃）、Ｒｇ３（６０℃）とすると条件（ａ）、条件（ｂ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ａ）、Ｒｇ（ｂ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ａ）＝Ｒｇ１（４０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（４０℃）
Ｒｇ（ｂ）＝Ｒｇ１（６０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（６０℃）
ここでＲｇ１とＲｇ３の抵抗値の和は負の温度特性を有するように予め選択すればＲｇ（ａ）とＲｇ（ｂ）の大小関係は
Ｒｇ（ａ）＞Ｒｇ（ｂ）
となり、ドレイン電流Ｉｄの大きい駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆にドレイン電流Ｉｄの小さい駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００２５】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、ドレイン電流が大きい場合（条件（ｂ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｂ）、ドレイン電流が小さい場合（条件（ａ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ａ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｂ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００２６】
次に電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが等しく、雰囲気温度Ｔａ、ドレイン電流Ｉｄが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００２７】
例えば電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝６０℃を条件（ｃ）とし、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃、雰囲気温度Ｔａ＝６０℃、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃を条件（ｄ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第
３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をＲｇ１（８０℃）、Ｒｇ３（８０℃）、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をＲｇ２（２０℃）、Ｒｇ２（６０℃）とすると条件（ｃ）、条件（ｄ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ｃ）、Ｒｇ（ｄ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ｃ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
Ｒｇ（ｄ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（６０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
ここでＲｇ２の抵抗値は正の温度特性を有するためＲｇ（ｃ）とＲｇ（ｄ）の大小関係は
Ｒｇ（ｃ）＜Ｒｇ（ｄ）
となり、ドレイン電流Ｉｄの大きい駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆にドレイン電流Ｉｄの小さい駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００２８】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、ドレイン電流が大きい場合（条件（ｃ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｃ）、ドレイン電流が小さい場合（条件（ｄ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｄ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｃ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００２９】
次にドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴが等しく、雰囲気温度Ｔａ、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃが異なる場合の駆動回路の電力損失について説明する。
【００３０】
例えばドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃、雰囲気温度Ｔａ＝２０℃、電流駆動型半導体スイッチ８における熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝４０℃を条件（ｅ）とし、ドレイン電流Ｉｄによる温度上昇ΔＴ＝２０℃、雰囲気温度Ｔａ＝６０℃、熱伝導部１１の温度Ｔｃ＝８０℃を条件（ｆ）とした場合、ドレイン電流Ｉｄにより必要なゲート電流が流れるように予め温度特性が考慮された第１から第３の可変抵抗（１０、１２、１３）を用い、熱伝導部１１の温度Ｔｃに依存する第１、第３の可変抵抗（１０、１３）の抵抗値をそれぞれＲｇ１（４０℃）、Ｒｇ３（４０℃）とＲｇ１（８０℃）、Ｒｇ３（８０℃）、雰囲気温度Ｔａに依存する第２の可変抵抗１２の抵抗値をそれぞれＲｇ２（２０℃）、Ｒｇ２（６０℃）とすると条件（ｃ）、条件（ｄ）それぞれのゲート抵抗Ｒｇ（ｃ）、Ｒｇ（ｄ）は以下のようになる。
Ｒｇ（ｅ）＝Ｒｇ１（４０℃）＋Ｒｇ２（２０℃）＋Ｒｇ３（４０℃）
Ｒｇ（ｆ）＝Ｒｇ１（８０℃）＋Ｒｇ２（６０℃）＋Ｒｇ３（８０℃）
ここでＲｇ１とＲｇ３の抵抗値の和は負の温度特性を有し、Ｒｇ１とＲｇ３の抵抗値の和についての温度に対する負の傾きよりＲｇ２の抵抗値の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなるように予め選択すればＲｇ（ｅ）とＲｇ（ｆ）の大小関係は
Ｒｇ（ｅ）＞Ｒｇ（ｆ）
となり、ドレイン電流Ｉｄが等しい場合、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが高くなる駆動回路のゲート電流が大きくなるように調整され、逆に雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが低くなる駆動回路のゲート電流が小さくなるように調整される。
【００３１】
よってゲート駆動用電源電圧Ｅｃとすると、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが高くなる場合（条件（ｆ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｆ）、雰囲気温度Ｔａ、熱伝導部１１の温度Ｔｃが低くなる場合（条件（ｅ））の駆動回路の電力損失はＥｃ２／Ｒｇ（ｅ）（＜Ｅｃ２／Ｒｇ（ｆ））となり、ドレイン電流Ｉｄの必要に応じたゲート電流を供給することで駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【００３２】
更に電流駆動型半導体スイッチ８の熱伝導部１１の温度ＴｃがＴｃｌｉｍ以上となる場
合について説明する。ドレイン電流Ｉｄがほぼ遮断されるゲート電流ＩｇがＩｇｌｉｍ以下である場合、電流駆動型半導体スイッチ８あるいは負荷７の最大許容以上のドレイン電流が流れた場合の熱伝導部１１の温度をＴｃｌｉｍ、このときの第３の可変抵抗１３の抵抗値をＲｇ３（Ｔｃｌｉｍ）とし、以下の関係を満たすように第３の可変抵抗１３を予め設定する。
Ｅｃ＜｛Ｉｇｌｉｍ×Ｒｇ３（Ｔｃｌｉｍ）｝
これにより電流駆動型半導体スイッチ８あるいは負荷７において、過電流に対する機械的な装置を不要にした保護手段となり、他の保護装置と組み合わせることでより高い信頼性を実現することができる。
【００３３】
また、図２に示す駆動回路をエアコン等の圧縮機駆動用インバータ回路に適用した場合について説明する。図８はエアコン用電力変換装置の概略図、図９にインバータ回路を示す。交流電源１４はリアクタ１５を介してダイオードブリッジ１６に入力整流され、整流電圧をコンデンサ１７で平滑化する。平滑化された電圧をインバータ回路１８に入力し、交流電力に変換して負荷７である圧縮機モータ１９に電力を伝える。ここでインバータ回路１８はパワー半導体として６個（ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬ）の電流駆動型半導体スイッチ８であるＧａＮ半導体スイッチで構成する。
【００３４】
一般的にエアコン等の圧縮機駆動用インバータ回路では６個のパワー半導体が１つのモジュール２０に配置される構成をとる。図１０は該モジュール２０におけるＵ相の上下アームのパワー半導体スイッチ（ＱＵＨ、ＱＵＬ）と上アーム側の電流駆動型半導体スイッチ８であるパワー半導体スイッチ（ＱＵＨ）の駆動回路を示す。
【００３５】
ここでモジュール２０を熱伝導部１１として考えれば、第１および第３の可変抵抗（１０、１３）をモジュール２０の内に配置して、第２の可変抵抗１２をモジュール２０の外に配置すれば、電流駆動型半導体スイッチ８（パワー半導体）を流れるドレイン電流やパワー半導体の雰囲気温度の変化に伴い、前述したようにゲート電流が調整され駆動回路における動作損失を抑制する。
【００３６】
特にインバータエアコン等のようにインバータ回路１８が設置される環境温度、雰囲気温度が季節（夏冬）や時間帯（昼夜）により大きく変動し、更にインバータ運転によりインバータ動作電流が大きく変動する場合において、常時最大ドレイン電流値や最もドレイン電流を流しにくい条件（温度）を想定してゲート電流を設定する必要がなく、ドレイン電流や温度により必要となる電流値に調整されたゲート電流を供給することで駆動回路における動作損失を抑制することができる。
【００３７】
なお、第３の可変抵抗１３はなくても構わない。
【００３８】
また、エアコン用インバータ回路への適用について説明したが、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など温度や電流値の変動のある各種インバータ回路においても同様の効果が期待できる。
【００３９】
以上のように温度により抵抗値が変化する可変抵抗を用いて、電流駆動型半導体スイッチ８の熱伝導部１１の温度Ｔｃ（デバイスケース温度）や雰囲気温度Ｔａ、ドレイン電流Ｉｄに応じてゲート電流を調整することにより駆動回路における電力損失を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明は従来の電流駆動型半導体スイッチ８の駆動回路と比較して、特に環境温度や動作電流の変化の大きなインバータ機器において、部品点数の少ない簡単な
構成で駆動回路における電力損失の抑制を実現することができるためエアコンや冷蔵庫、洗濯機をはじめ様々なインバータ機器への応用が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 電源（制御側）
２ 第１のスイッチング素子
３ 第２のスイッチング素子
４ インダクタ
５ ダイオード
６ 電源（負荷側）
７ 負荷
８ 電流駆動型半導体スイッチ
９ 制御部
１０ 第１の可変抵抗
１１ 熱伝導部
１２ 第２の可変抵抗
１３ 第３の可変抵抗
１４ 交流電源
１５ リアクタ
１６ ダイオードブリッジ
１７ コンデンサ
１８ インバータ回路
１９ モータ
２０ モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給されるように配置されたことを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項２】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１と第２の可変抵抗は第１の可変抵抗の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなることを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項３】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と正の温度特性を有する第３の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１及び第３の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１及び第３の可変抵抗は、前記熱伝導部により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１と第３の可変抵抗値の和が負の温度特性を有し、第１と第３の可変抵抗の和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗は、前記熱伝導部より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチのゲート電流が制限され、ドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有することを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項４】
出力可変型の空気調和機に適用したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項１】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と、前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給されるように配置されたことを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項２】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１と第２の可変抵抗は第１の可変抵抗の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さくなることを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項３】
電源と電流駆動型半導体スイッチのゲート端子の間に直列に接続される負の温度特性を有する第１の可変抵抗と正の温度特性を有する第２の可変抵抗と正の温度特性を有する第３の可変抵抗と、
前記電流駆動型半導体スイッチのドレイン電流による動作損失により過熱される熱伝導部を備え、
前記第１及び第３の可変抵抗は前記熱伝導部により熱を供給され、前記第２の可変抵抗は前記熱伝導部以外（例えば前記電流駆動型半導体スイッチの周辺部）より熱を供給されるように配置され、前記第１及び第３の可変抵抗は、前記熱伝導部により供給される熱量が所定値未満の場合、前記第１と第３の可変抵抗値の和が負の温度特性を有し、第１と第３の可変抵抗の和の温度に対する抵抗値の負の傾きより第２の可変抵抗の温度に対する抵抗値の正の傾きが小さく、前記第３の可変抵抗は、前記熱伝導部より供給される熱量が所定値を超過した場合、前記電流駆動型半導体スイッチのゲート電流が制限され、ドレイン電流が概ね遮断される抵抗値になるような温度特性を有することを特徴とする電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【請求項４】
出力可変型の空気調和機に適用したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電流駆動型半導体スイッチの駆動回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２１５８３（Ｐ２０１３−２１５８３Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４５３７（Ｐ２０１１−１５４５３７）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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