專利名稱：用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
電壓驅(qū)動(dòng)型元件是一種能夠用驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)發(fā)揮特定功能的元件，其被廣泛地應(yīng)用于各種用途。在電壓驅(qū)動(dòng)型元件的一個(gè)示例中，已知一種具備絕緣柵的電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件。電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件為，根據(jù)被供給至絕緣柵的柵極電壓(驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)示例)而對(duì)電流值進(jìn)行控制的元件，其例如被應(yīng)用于將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器裝置中。在電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件的一個(gè)示例中，列舉了包括IGBTansulated Gate Bipolar Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET (Metal Oxide semiconductor Field Effect Transisitor :金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件。為了對(duì)這種電壓驅(qū)動(dòng)型元件供給驅(qū)動(dòng)電壓，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件上連接有驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)成為，對(duì)供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行控制。例如，驅(qū)動(dòng)裝置能夠根據(jù)用于指示電壓驅(qū)動(dòng)型元件的導(dǎo)通、斷開的控制信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)裝置還能夠根據(jù)表示電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)、或者表示外部環(huán)境狀態(tài)的信號(hào)，而對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行控制。在這種驅(qū)動(dòng)裝置中，期待開發(fā)出一種能夠生成高精度的驅(qū)動(dòng)電壓的技術(shù)。當(dāng)在驅(qū)動(dòng)裝置中所生成的驅(qū)動(dòng)電壓的精度較低時(shí)，則必須要考慮其驅(qū)動(dòng)電壓的精度而對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)條件進(jìn)行設(shè)定。因此，在驅(qū)動(dòng)電壓的精度較低時(shí)，則無(wú)法用最佳的條件來(lái)驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件。其結(jié)果為，將會(huì)發(fā)生例如電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓的增大、或者電壓驅(qū)動(dòng)型元件的電力損失的惡化等問(wèn)題。在日本特開2006-3M963號(hào)公報(bào)中，公開了能夠生成高精度驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)示例。該驅(qū)動(dòng)裝置具備第1連接部、第2連接部、開關(guān)元件、控制部。第1連接部被構(gòu)成為，與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部相連接。第2連接部被構(gòu)成為，與驅(qū)動(dòng)電源相連接。 開關(guān)元件的輸出端子被連接在第1連接部上，而輸入端子被連接在第2連接部上?？刂撇勘贿B接在開關(guān)元件的控制端子，并對(duì)輸入開關(guān)元件的電壓進(jìn)行控制。該驅(qū)動(dòng)裝置的控制部的特征在于，對(duì)開關(guān)元件的輸出電壓進(jìn)行反饋控制。具體而言，驅(qū)動(dòng)裝置的控制部被構(gòu)成為，將開關(guān)元件的輸出電壓與高精度的參照電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果而對(duì)輸入至開關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制。由此，使得開關(guān)元件的輸出電壓被維持于所希望的值，從而第1連接部被供給高精度的驅(qū)動(dòng)電壓。由于電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部中被供給高精度的驅(qū)動(dòng)電壓，因而能夠高精度地控制電壓型驅(qū)動(dòng)元件。由于該驅(qū)動(dòng)裝置能夠生成高精度的驅(qū)動(dòng)電壓，因而能夠在多種用途中提供有效的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，有時(shí)需要更高精度的驅(qū)動(dòng)電壓。在日本特開2006-3M963號(hào)公報(bào)的驅(qū)動(dòng)裝置中，用于切換控制部的導(dǎo)通/斷開的開關(guān)用的晶體管，被配置在開關(guān)元件的輸出端子與第1連接部之間。因此，在該驅(qū)動(dòng)裝置中，被供給至第1連接部的驅(qū)動(dòng)電壓的大小為，從開關(guān)元件的輸出電壓減去由開關(guān)用的晶體管的電壓降所引起的電壓所得的值。一般情況下，已知晶體管的通態(tài)電阻在各個(gè)元件上的誤差較大。因此，在該驅(qū)動(dòng)裝置中，即使通過(guò)反饋控制而使開關(guān)元件的輸出電壓被高精度地控制，但由于依賴于開關(guān)用的晶體管的通態(tài)電阻的誤差從而開關(guān)用的晶體管的電壓降會(huì)產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致被供給至第1連接部的驅(qū)動(dòng)電壓也會(huì)產(chǎn)生誤差。在本申請(qǐng)說(shuō)明書中所公開的技術(shù)的目的在于，提供一種生成高精度的驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)裝置。用于解決課題的辦法在本申請(qǐng)說(shuō)明書中所公開的驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，用于切換控制部的導(dǎo)通/ 斷開的開關(guān)，被配置在開關(guān)元件的控制端子與第2連接部之間。因此，在本說(shuō)明書中所公開的驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)成為，能夠直接對(duì)第1連接部的電壓進(jìn)行反饋控制。由此，由于被供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部的驅(qū)動(dòng)電壓本身被進(jìn)行反饋控制，因而被供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部的驅(qū)動(dòng)電壓被高精度地控制。


圖1表示逆變器裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖2表示第1實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖3表示第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖4表示第3實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖5表示第4實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖6(A)表示第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖。圖6(B)表示電流調(diào)節(jié)信號(hào)的時(shí)序圖。圖 6(C)表示第1連接部的電壓與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的絕緣柵的電壓。圖7表示第5實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)。圖8(A)表示第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖。圖8(B)表示分壓調(diào)節(jié)信號(hào)的時(shí)序圖。圖 8(C)表示第1連接部的電壓與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的絕緣柵的電壓。
具體實(shí)施例方式在本說(shuō)明書中所公開的驅(qū)動(dòng)裝置，被應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件。在這里，電壓驅(qū)動(dòng)型元件為，能夠利用驅(qū)動(dòng)電壓而發(fā)揮特定功能的元件。電壓驅(qū)動(dòng)型元件可以是具有絕緣柵的電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件，尤其可以是功率半導(dǎo)體開關(guān)元件。功率半導(dǎo)體開關(guān)元件中包括IGBT、M0SFET、閘流晶體管。驅(qū)動(dòng)裝置具備第1連接部、第2連接部、開關(guān)元件以及控制部。第1連接部被構(gòu)成為，與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部相連接。第2連接部被構(gòu)成為， 與驅(qū)動(dòng)電源相連接。在驅(qū)動(dòng)電源的一個(gè)示例中，包括變壓器型的電源。開關(guān)元件中，第1輸入輸出端子被連接在第1連接部上，第2輸入輸出端子被連接在第2連接部上。在開關(guān)元件的一個(gè)示例中，包括具有絕緣柵的電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件。在開關(guān)元件中，優(yōu)選使用開關(guān)速度較快的元件。因此，在開關(guān)元件中，優(yōu)選使用M0SFET?？刂撇勘贿B接在開關(guān)元件的控制端子上，并對(duì)輸入至開關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制。控制部具有誤差放大器、參照電源以及開關(guān)。誤差放大器的一個(gè)輸入端子被連接在參照電源上，另一個(gè)輸入端子被連接在第1連接部上，輸出端子被連接在開關(guān)元件的控制端子上。優(yōu)選為，誤差放大器被構(gòu)成為， 對(duì)兩個(gè)輸入端子之間的誤差進(jìn)行放大并輸出。作為一個(gè)示例，誤差放大器中包括運(yùn)算放大器。此外，作為另一個(gè)示例，在誤差放大器中，包括由A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理電路、以及 D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的電路。開關(guān)的一端被連接在第2連接部上，另一端被連接在開關(guān)元件的控制端子上。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，由于開關(guān)元件的第2輸入輸出端子與控制端子為短路，因而開關(guān)元件為斷開。因此，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，將停止向電壓驅(qū)動(dòng)型元件供給驅(qū)動(dòng)電壓。另一方面，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，則開關(guān)元件成為導(dǎo)通，從而將進(jìn)行向電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)電壓的供給。在該驅(qū)動(dòng)裝置中，用于切換控制部的導(dǎo)通/斷開的開關(guān)被配置在，第2連接部與開關(guān)元件的控制端子之間。因此，在該驅(qū)動(dòng)裝置中，采用了能夠直接對(duì)第1連接部的電壓進(jìn)行反饋控制的結(jié)構(gòu)。由此，由于被供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部的驅(qū)動(dòng)電壓本身被反饋控制，從而使被供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部的驅(qū)動(dòng)電壓被高精度地控制。在本申請(qǐng)說(shuō)明書中所公開的驅(qū)動(dòng)裝置中，也可以構(gòu)成為，開關(guān)以與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的接通同步的方式而導(dǎo)通。在這里所稱的“同步”，在典型意義上包括，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件或驅(qū)動(dòng)裝置所要求的控制精度的范圍內(nèi)時(shí)間完全一致的情況。而且，根據(jù)共通的信號(hào)而進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的情況，也包括在這里所稱的“同步”中。例如，用于指示開關(guān)的開閉的信號(hào)與用于指示電壓驅(qū)動(dòng)型元件的接通的信號(hào)為共通時(shí)的情況，也包括在這里所稱的“同步”中，只要是在信號(hào)共通的情況下，即使開關(guān)開閉的正時(shí)與電壓驅(qū)動(dòng)型元件接通的正時(shí)不一致，也被包括在這里所稱的“同步”中。電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓以及開關(guān)損失，對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度具有較強(qiáng)影響。因此，為了改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓以及開關(guān)損失， 在電壓驅(qū)動(dòng)型元件接通的正時(shí)，供給高精度的驅(qū)動(dòng)電壓是非常重要的。通過(guò)使開關(guān)以與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的接通同步的方式而導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)裝置能夠以與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的接通同步的方式供給高精度的驅(qū)動(dòng)電壓。其結(jié)果為，能夠改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓以及開關(guān)損失。在電壓驅(qū)動(dòng)型元件要處理較大電力的情況下，例如，其為被搭載在車輛用的逆變器裝置上的電壓驅(qū)動(dòng)型元件的情況下，則電壓驅(qū)動(dòng)型元件的電流容量將較大。為了在較短的時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件，從而需要使驅(qū)動(dòng)裝置的開關(guān)元件的電流容量也增加。如果開關(guān)元件的電流容量增加，則也必須使誤差放大器的壓擺率增加。但是，如果使誤差放大器的壓擺率增加，則誤差放大器的恒定損失將會(huì)增加。用于解決上述問(wèn)題的一種實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置可以構(gòu)成為，還具備電流放大電路，所述電流放大電路對(duì)從開關(guān)元件的第1輸入輸出端子輸出的輸出電流進(jìn)行放大并供給至第1連接部。通過(guò)設(shè)置電流放大電路，從而即使在不增加開關(guān)元件的電流容量的情況下， 也能夠以較短的時(shí)間來(lái)驅(qū)動(dòng)電流容量較大的電流驅(qū)動(dòng)型元件。其結(jié)果為，由于無(wú)需增加控制部的誤差放大器的壓擺率，從而也能夠避免誤差放大器的恒定損失的增加。在用于解決上述問(wèn)題的另一種實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置中，也可以構(gòu)成為，當(dāng)誤差放大器為運(yùn)算放大器時(shí)，還具備尾電流調(diào)節(jié)電路，所述尾電流調(diào)節(jié)電路對(duì)該運(yùn)算放大器的尾電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)。如上所述，運(yùn)算放大器需要較大的壓擺率的情況，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件為接通的正時(shí)的情況下較多。因此，通過(guò)在電壓驅(qū)動(dòng)型元件接通時(shí)使用尾電流調(diào)節(jié)電路而使運(yùn)算放大器的尾電流值增加，從而能夠在抑制運(yùn)算放大器的恒定損失的增大的同時(shí)，在必要時(shí)使運(yùn)算放大器的尾電流值增大，從而以較短時(shí)間來(lái)驅(qū)動(dòng)電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件。更優(yōu)選為，尾電流調(diào)節(jié)電路在電壓驅(qū)動(dòng)型元件接通時(shí)，(1)在第1連接部的電壓達(dá)到恒定狀態(tài)之前，使尾電流值增大，( 在第1連接部的電壓自恒定狀態(tài)減小之前，使尾電流值減小。為了改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓和開關(guān)損失之間的平衡關(guān)系，有時(shí)需要時(shí)效性地切換電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度。例如，在與浪涌電壓相比開關(guān)損失成為較嚴(yán)重問(wèn)題的期間內(nèi)，可通過(guò)使電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度高速化來(lái)抑制開關(guān)損失的增大，并且，在與開關(guān)損失相比浪涌電壓成為較嚴(yán)重的問(wèn)題的期間內(nèi)，可通過(guò)使電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度慢速化來(lái)抑制浪涌電壓。如此，通過(guò)時(shí)效性地切換電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度，從而能夠改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓與開關(guān)損失之間的平衡關(guān)系。為了滿足這樣的要求，可以將控制部構(gòu)成為，為了將第1連接部的電壓切換為不同大小的固定電壓，從而能夠?qū)斎胫灵_關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制。通過(guò)這種實(shí)施方式，使得被供給至電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部的驅(qū)動(dòng)電壓被切換。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓較大時(shí)，電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度被高速化，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓較小時(shí)，電壓驅(qū)動(dòng)型元件的開關(guān)速度被慢速化。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件的浪涌電壓與開關(guān)損失之間的平衡關(guān)系。(實(shí)施例)以下，參照附圖對(duì)各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。并且，對(duì)于在各個(gè)實(shí)施例中共通的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)記相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。(第1實(shí)施例)在圖1中，圖示了被搭載在車輛上的逆變器裝置100的基本結(jié)構(gòu)。逆變器裝置100 具備直流電源101、平滑電容器102、逆變器部103。逆變器部103具備六個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)型元件加 2f ；六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置Ia lf，其用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)型元件加 2f。在電壓驅(qū)動(dòng)型元件加 2f中應(yīng)用了 IGBT。六個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)型元件加 2f構(gòu)成了三相橋式連接。 在電壓驅(qū)動(dòng)型元件h 2f上，分別反并聯(lián)有還流用的二極管。通過(guò)對(duì)自直流電源101起經(jīng)由平滑電容器102而被供給的直流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而將該直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并供給至交流電動(dòng)機(jī)104。由于六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置Ia If均具有等效的電路結(jié)構(gòu)，因而在以下說(shuō)明中，以不特別區(qū)分的方式對(duì)六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置Ia If進(jìn)行說(shuō)明。在圖2中，圖示了用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的驅(qū)動(dòng)裝置1的基本結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)裝置1具備一對(duì)柵極電阻部Rl、R2，其被連接于電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵上；一對(duì)晶體管 M1、M2 ；第1控制部10，其用于控制第1晶體管Ml ；第2控制部20 ；其用于控制第2晶體管 M2 ；控制單元30，其用于控制第1控制部10以及第2控制部20 ；變壓器型的驅(qū)動(dòng)電源40。第1柵極電阻部Rl為固定電阻元件，其一端被連接在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵上，另一端被連接在第ι連接部11上。第1柵極電阻部Rl決定了電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電流的充電速度。第2柵極電阻部R2為固定電阻元件，其一端被連接在電壓驅(qū)動(dòng)型元件 2的絕緣柵上，另一端被連接在第2晶體管M2上。第2柵極電阻部R2決定了電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電流的放電速度。第1晶體管Ml為ρ型的M0SFET，其被設(shè)置在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2與驅(qū)動(dòng)電源40之間。更詳細(xì)而言，第1晶體管Ml中，漏極端子經(jīng)由第1連接部11而被連接在第1柵極電阻部Rl上，源極端子經(jīng)由第2連接部12而被連接在驅(qū)動(dòng)電源40的高電位一側(cè)配線上。通過(guò)在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通時(shí)，使第1晶體管Ml為接通，從而經(jīng)由第1晶體管Ml而從驅(qū)動(dòng)電源40向電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵供給正驅(qū)動(dòng)電壓。第2晶體管M2為η型的M0SFET，其被設(shè)置在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2與接地端子之間。 通過(guò)在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2被斷開時(shí)，使第2晶體管Μ2接通，從而經(jīng)由第2晶體管Μ2而向電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵供給接地電壓?？刂茊卧?0根據(jù)由未圖示的電子控制單元(ECU)所供給的控制信號(hào)，從而向第1 控制部10輸出第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)S10，并向第2控制部20輸出第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)S20。第1控制部10具有運(yùn)算放大器0P1、參照電源Ekefi、以及開關(guān)SW1。運(yùn)算放大器 OPl的非反轉(zhuǎn)輸入端子被連接在參照電源Ekefi上，反轉(zhuǎn)輸入端子被連接在第1控制部11上， 輸出端子被連接在第1晶體管Ml的控制端子上。開關(guān)SWl的一端被連接在第2連接部12 上，另一端被連接在第1晶體管Ml的控制端子上。接下來(lái)，對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置1的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在第1控制部10中，當(dāng)根據(jù)由控制單元 30輸出的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO從而使開關(guān)SWl導(dǎo)通時(shí)，則第1晶體管Ml成為導(dǎo)通。此時(shí)，在第2控制部20中，根據(jù)由控制單元30輸出的第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)S20從而第2晶體管M2為斷開。 當(dāng)?shù)?晶體管Ml導(dǎo)通時(shí)，將從驅(qū)動(dòng)電源40起經(jīng)由第1晶體管Ml而向第1連接部11供給正驅(qū)動(dòng)電壓。在運(yùn)算放大器OPl的反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入有第1連接部11的電壓VII，而非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入有參照電源Ekefi的參照電壓VKEF1。因此，第1控制部10將第1連接部 11的電壓Vll與參照電壓Vkefi進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果而對(duì)輸入至第1晶體管Ml的柵極電壓Vg進(jìn)行控制。其結(jié)果為，第1連接部11的電壓Vll被維持為，與參照電源EkefiW 參照電壓Vkefi相一致。由于第1連接部11的電壓Vll被高精度地控制，因此，由被直接連接在該第1連接部11上第1柵極電阻部Rl所決定的柵極電流的充電速度也被高精度的控制。已知由于變壓器型的驅(qū)動(dòng)電源40的電源精度較低，因而驅(qū)動(dòng)電源40的輸出電壓會(huì)在數(shù)V的范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)。因此，在不使用本實(shí)施例的技術(shù)的情況下，若驅(qū)動(dòng)電源40的輸出電壓變動(dòng)得較低，則柵極電流的充電速度將比設(shè)定值更慢速化，從而使得接通電壓驅(qū)動(dòng)型元件2所需要的時(shí)間變長(zhǎng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致開關(guān)損失增加。另一方面，如果驅(qū)動(dòng)電源40的輸出電壓變動(dòng)得較大，則柵極電流的充電速度將比設(shè)定值更高速化，從而使得接通電壓驅(qū)動(dòng)型元件2時(shí)所需要的電流變化率增大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致發(fā)生浪涌電壓。在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1中，通過(guò)利用高精度的參照電源Ekefi對(duì)第1連接部11的電壓Vll進(jìn)行反饋控制，從而能夠在不受驅(qū)動(dòng)電源40的輸出電壓的變動(dòng)影響的條件下，極高精度地控制第1連接部11的電壓VII。而且，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1中，由于第1連接部11與第1柵極電阻部Rl直接連接，因而第1柵極電阻部Rl的端部常時(shí)被供給受到高精度控制的驅(qū)動(dòng)電壓。因此，由于本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1能夠高精度地控制由第1柵極電阻部Rl所決定的柵極電流的充電速度，并能夠高精度地驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件2，因而其能夠抑制浪涌電壓的不慎產(chǎn)生及開關(guān)損失的增加。(第2實(shí)施例)在圖3中，圖示了第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的基本結(jié)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)裝置1的特征在于，在第2控制部20中也設(shè)置有對(duì)電壓進(jìn)行高精度控制的電路。此時(shí)，第2晶體管M2中，漏極端子經(jīng)由第3連接部21而被連接在第2柵極電阻部R2上，源極端子經(jīng)由第4連接部22
7而被連接在驅(qū)動(dòng)電源40的負(fù)電位一側(cè)配線上。第2控制部20具有第2運(yùn)算放大器0P2、 第2參照電源EKEF2、以及第2開關(guān)SW2。第2運(yùn)算放大器0P2中，非反轉(zhuǎn)輸入端子被連接在第2參照電源Ekef2上、反轉(zhuǎn)輸入端子被連接在第3連接部21上，輸出端子被連接在第2晶體管M2的控制端子上。第2開關(guān)SW2的一端被連接在第4連接部22上，而另一端被連接在第2晶體管M2的控制端子上。在第2控制部20中，當(dāng)根據(jù)從控制單元30所輸出的第2驅(qū)動(dòng)信號(hào)S20從而開關(guān) SW2導(dǎo)通時(shí)，第2晶體管M2將成為導(dǎo)通。此時(shí)，在第1控制部10中，根據(jù)從控制單元30輸出的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO從而第1晶體管Ml為斷開。當(dāng)?shù)?晶體管M2導(dǎo)通時(shí)，將自驅(qū)動(dòng)電源40經(jīng)由第2晶體管M2而向第3連接部21供給負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓。第2運(yùn)算放大器0P2的反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入有第3連接部21的電壓V21，非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入有第2參照電源Ekef2 的參照電壓VKEF2。由此，第2控制部20將第3連接部21的電壓V21與參照電壓Vkef2進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果而對(duì)輸入至第2晶體管M2的柵極電壓Vg進(jìn)行控制。其結(jié)果為，第 3連接部21的電壓V21被維持為，與第2參照電源Ekef2的參照電壓Vkef2相一致。由于第3 連接部21的電壓V21被高精度地控制，因而由直接連接在該第3連接部21上的第2柵極電阻部R2所決定的柵極電流的放電速度，也被高精度地控制。(第3實(shí)施例)在圖4中，圖示了第3實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的基本結(jié)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)裝置1的特征在于，具備電流放大電路50，所述電流放大電路50對(duì)從第1晶體管Ml的漏極端子輸出的輸出電流進(jìn)行放大，并供給至第1連接部11。電流放大電路50具備雙極型晶體管Trll以及電阻部52。雙極型晶體管Trll為 npn型，并且發(fā)射極端子被連接在第1連接部11上，集電極端子被連接在第2連接部12上， 基極端子被連接在第1晶體管Ml的漏極端子上。電阻部52的一端被連接在第1連接部11 上，另一端被連接在第1晶體管Ml的漏極端子以及雙極型晶體管Trll的基極端子上。電流放大電路50構(gòu)成了射極跟隨電路。并且，在電流放大電路50中，也可以使用具有絕緣柵的晶體管來(lái)代替雙極型晶體管Trll。被搭載在車輛用的逆變器裝置100(參照?qǐng)D1)上的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2由于需要處理較大電流，因而其電流容量較大。因此，為了抑制開關(guān)損失的增大，從而需要以較短時(shí)間使電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通，為此需要較大的柵極充電電流。例如，在未設(shè)置第1實(shí)施例這樣的電流放大電路50的驅(qū)動(dòng)裝置1中，為了獲得較大的柵極充電電流，則需要增加第1晶體管Ml的電流容量。若增加第1晶體管Ml的電流容量，則也必須增加第1 控制部10的運(yùn)算放大器OPl的壓擺率。但是，若增加第1控制部10的運(yùn)算放大器OPl的壓擺率，則由于運(yùn)算放大器OPl的尾電流也會(huì)增加，從而運(yùn)算放大器OPl的恒定損失將會(huì)增加。如本實(shí)施例所示，具有電流放大電路50的驅(qū)動(dòng)裝置1，能夠?qū)牡?晶體管Ml的漏極端子輸出的輸出電流進(jìn)行放大，并供給至第ι連接部11。通過(guò)設(shè)置電流放大電路50， 從而即使不增加第1晶體管Ml的電流容量，也能夠獲得較大的柵極充電電流。其結(jié)果為， 由于無(wú)需增加第1控制部10的運(yùn)算放大器OPl的壓擺率，因而能夠?qū)⑦\(yùn)算放大器OPl的尾電流控制得較低，進(jìn)而能夠抑制運(yùn)算放大器OPl的穩(wěn)定損失的增加。而且，當(dāng)制作對(duì)輸出不同的多個(gè)交流電動(dòng)機(jī)104進(jìn)行控制的逆變器裝置100時(shí)，優(yōu)選為，使電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的電流容量在每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)104上均不同。此時(shí)，優(yōu)選為，在輸出較大的交流電動(dòng)機(jī)104中使用電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2，而在輸出較小的交流電動(dòng)機(jī)104中，使用電流容量較小的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2。如此，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的電流容量各自不同時(shí)，優(yōu)選為，根據(jù)該電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的電流容量的大小而使用驅(qū)動(dòng)裝置1 的電流容量也不同的產(chǎn)品。在這種情況下，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1是有用的。即，如果對(duì)用于驅(qū)動(dòng)電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的驅(qū)動(dòng)裝置1，使用連接有電流放大電路50的驅(qū)動(dòng)裝置，并對(duì)用于驅(qū)動(dòng)電流容量較小的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的驅(qū)動(dòng)裝置1，使用未連接有電流放大電路50的驅(qū)動(dòng)裝置，則能夠使第1晶體管Ml與控制部10共通化。若采用這種的結(jié)構(gòu)， 則能夠使第1晶體管Ml與控制部10單片化，從而能夠有助于驅(qū)動(dòng)裝置1的低成本化。(第4實(shí)施例)在圖5中，圖示了第4實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的基本結(jié)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)裝置1的特征在于，具備尾電流調(diào)節(jié)電路60，所述尾電流調(diào)節(jié)電流60對(duì)第1控制部10的運(yùn)算放大器OPl的尾電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)。尾電流調(diào)節(jié)電流60具有第1恒流源61、第2恒流源62以及開關(guān)63。 第1恒流源61的一端被連接在運(yùn)算放大器OPl上，另一端被接地。第1恒流源61生成第1 恒定電流II。第2恒流源62的一端被連接在開關(guān)63上，另一端被接地。第2恒流源62生成第2恒定電流12。第1恒定電流Il與第2恒定電流12可以為相同大小，也可以為不同大小。開關(guān)63的一端被連接在運(yùn)算放大器OPl上，另一端被連接在第2恒流源62上。開關(guān)63被構(gòu)成為，可根據(jù)從控制單元30輸出的電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60而進(jìn)行開閉。被供給至運(yùn)算放大器OPl的尾電流值根據(jù)開關(guān)63的開閉，而在由第1恒流源61生成的第1恒定電流 II、與由第1恒流源61生成的第1恒定電流Il和由第2恒流源62生成的第2恒定電流12 的合計(jì)電流(11+12)之間被切換。在圖6中，圖示了第3實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的時(shí)序圖。圖6(A)圖示了輸入至第1 控制部10的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO ；圖6(B)圖示了輸入至尾電流調(diào)節(jié)電路60的電流調(diào)節(jié)信號(hào) S60 ；圖6(C)圖示了第1連接部11的電壓Vll以及電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵的柵極電壓 V2。如圖6㈧所示，第1控制部10的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t4下降。如上所述，第1晶體管Ml以與第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的上升同步的方式而導(dǎo)通，并以與第1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的下降同步的方式而斷開。由此，如圖6(C)表示，第1連接部11的電壓Vll 與電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電壓V2均在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t4下降。如圖6(B)所示，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t2下降。如上所述，尾電流調(diào)節(jié)電路60僅在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通的期間內(nèi)，將第1恒流源61和第2恒流源62 的合計(jì)電流(11+1 供給至運(yùn)算放大器0P1。尾電流調(diào)節(jié)電路60在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的接通期間以外的期間內(nèi)，將第1恒流源61的第1恒定電流Il供給至運(yùn)算放大器0P1。如上所述，由于第1控制部10的運(yùn)算放大器OPl需要較大的壓擺率，因而處于電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通的期間內(nèi)的情況較多。在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2為接通的期間以外，第1 控制部10的運(yùn)算放大器OPl不需較大的壓擺率。由此，通過(guò)僅在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通的期間內(nèi)使用尾電流調(diào)節(jié)電路60來(lái)增加運(yùn)算放大器OPl的尾電流值，從而能夠在抑制運(yùn)算放大器OPl的穩(wěn)定損失的增加的同時(shí)，在必要時(shí)使運(yùn)算放大器OPl的尾電流值增加進(jìn)而以較短時(shí)間驅(qū)動(dòng)電流容量較大的電壓驅(qū)動(dòng)型元件2。
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并且，在上述示例中，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60是在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t2下降的。這只是一個(gè)示例，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60也可以在其它的正時(shí)上升、下降。優(yōu)選為，電流調(diào)節(jié)信號(hào) S60的上升被設(shè)置在，第1連接部11的電壓Vll達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的正時(shí)之前的范圍內(nèi)。更優(yōu)選為，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60的上升被設(shè)置在，輸入至第1控制部10的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的上升之前的范圍內(nèi)。而且，優(yōu)選為，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60的下降被設(shè)置在，輸入至第1控制部10 的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的下降(參照t4)之前的范圍內(nèi)。更優(yōu)選為，電流調(diào)節(jié)信號(hào)S60的下降被設(shè)置在，電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電壓V2達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前的范圍內(nèi)(參照t3)。(第5實(shí)施例)在圖7中，圖示了第5實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的基本結(jié)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)裝置1的特征在于，具備分壓調(diào)節(jié)電路70，所述分壓調(diào)節(jié)電路70用于切換第1連接部11的電壓VII。分壓調(diào)節(jié)電路70具備分壓調(diào)節(jié)用的第1 第3電阻部72、74、76、和切換開關(guān)78。分壓調(diào)節(jié)用第1電阻部72為固定電阻元件，其一端被連接在第1連接部11上，另一端被連接在中間連接點(diǎn)73上。分壓調(diào)節(jié)用第2電阻部74為固定電阻元件，其被構(gòu)成為，一端可經(jīng)由切換開關(guān) 78而與中間連接點(diǎn)73相連接，另一端被接地。分壓調(diào)節(jié)用第3電阻部76為固定電阻元件， 其被構(gòu)成為，一端可經(jīng)由切換開關(guān)78而與中間連接點(diǎn)73相連接，另一端被接地。中間連接點(diǎn)73被連接在運(yùn)算放大器OPl的反轉(zhuǎn)輸入端子上。分壓調(diào)節(jié)用第2電阻部74的電阻值與分壓調(diào)節(jié)用第3電阻部76的電阻值是不同的。因此，當(dāng)切換開關(guān)78在分壓調(diào)節(jié)用第2電阻部74與分壓調(diào)節(jié)用第3電阻部76之間切換連接時(shí)，中間連接點(diǎn)73的分壓值將發(fā)生變化。其結(jié)果為，第1連接部11的電壓Vll也被切換。在圖8中，圖示了第5實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置1的時(shí)序圖。圖8(A)圖示了輸入至第 1控制部10的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO ；圖8(B)圖示了輸入至分壓調(diào)節(jié)電路70的分壓調(diào)節(jié)信號(hào) S70 ；圖8(C)圖示了第1連接部11的電壓Vll以及電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的絕緣柵的柵極電壓 V2。如圖8㈧所示，第1控制部10的第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t3下降。如上所述，第1晶體管Ml以與第1驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的上升同步的方式而導(dǎo)通，并以與第1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)SlO的下降同步的方式而斷開。因此，如圖8(C)所示，第1連接部11的電壓Vll 與電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電壓V2均在正時(shí)tl上升，在正時(shí)t3下降。如圖8(B)所示，分壓調(diào)節(jié)信號(hào)S70在正時(shí)t2上升，在正時(shí)t3下降。正時(shí)t2被設(shè)置在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的柵極電壓V2的密勒區(qū)間結(jié)束之后的范圍內(nèi)。如此，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通的期間內(nèi)，分壓調(diào)節(jié)電路70在該接通期間的前半部分將第1連接部11的電壓 Vll設(shè)定得較低，在該期間的后半部分將第1連接部11的電壓Vll設(shè)定得較高。電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通期間內(nèi)的前半部分，浪涌電壓尤其成問(wèn)題。通過(guò)分壓調(diào)節(jié)電路70在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通期間內(nèi)的前半部分將電壓Vll設(shè)定得較低，從而抑制浪涌電壓。另一方面，在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通期間內(nèi)的后半部分，浪涌電壓不會(huì)再成為問(wèn)題。 因此，通過(guò)分壓調(diào)節(jié)電路70在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通期間內(nèi)的后半部分將電壓Vll設(shè)定得較高，從而在抑制開關(guān)損失的增大的同時(shí)，減小電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的導(dǎo)通電壓。如上所述， 分壓調(diào)節(jié)電路70通過(guò)時(shí)效性地對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的開關(guān)速度進(jìn)行切換，從而能夠改善電壓驅(qū)動(dòng)型元件2的浪涌電壓與開關(guān)損失之間的平衡關(guān)系。
并且，在上述示例中，分壓調(diào)節(jié)電路70是在電壓驅(qū)動(dòng)型元件2接通期間內(nèi)的前半部分將第1連接部11的電壓Vll設(shè)定得較低，而在后半部分將第1連接部11的電壓Vll 設(shè)定得較高。這只是一個(gè)示例，分壓調(diào)節(jié)電路70可以根據(jù)需要而利用各種大小以及正時(shí)， 對(duì)第1連接部11的電壓Vll進(jìn)行切換。以上，對(duì)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但這些僅為示例，而并不用于限定專利的權(quán)利要求范圍。在專利的權(quán)利要求中所記載的技術(shù)包括，對(duì)以上所示的具體示例進(jìn)行各種變形、變更后的內(nèi)容。另外，在本說(shuō)明書或者附圖中所說(shuō)明的技術(shù)要素，是單獨(dú)或者以各種組合的形式來(lái)發(fā)揮技術(shù)上的有用性的，其并不限定于申請(qǐng)時(shí)的各權(quán)利要求中記載的組合。另外，在本說(shuō)明書或者附圖中所例示的技術(shù)為，同時(shí)達(dá)成多個(gè)目的的技術(shù)，且達(dá)成其中一個(gè)目的本身也具有技術(shù)上的有用性。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其具備第1連接部，其被構(gòu)成為，與所述電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部相連接；第2連接部，其被構(gòu)成為，與驅(qū)動(dòng)電源相連接；開關(guān)元件，其第1輸入輸出端子被連接在所述第1連接部上，第2輸入輸出端子被連接在所述第2連接部上；控制部，其被連接在所述開關(guān)元件的控制端子上，并對(duì)輸入至所述開關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制，所述控制部具有誤差放大器、參照電源以及開關(guān)，所述誤差放大器的一個(gè)輸入端子被連接在所述參照電源上，另一個(gè)輸入端子被連接在所述第1連接部上，輸出端子被連接在所述開關(guān)元件的控制端子上，所述開關(guān)的一端被連接在所述第2連接部上，另一端被連接在所述開關(guān)元件的控制端子上。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述開關(guān)以與所述電壓驅(qū)動(dòng)型元件的接通同步的方式而導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，還具備電流放大電路，所述電流放大電路對(duì)從所述開關(guān)元件的第1輸入輸出端子輸出的輸出電流進(jìn)行放大，并供給至所述第1連接部。
4.如權(quán)利要求1 3中的任意一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述誤差放大器為運(yùn)算放大器，并且，所述驅(qū)動(dòng)裝置還具備尾電流調(diào)節(jié)電路，所述尾電流調(diào)節(jié)電路對(duì)該運(yùn)算放大器的尾電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述尾電流調(diào)節(jié)電路在所述電壓驅(qū)動(dòng)型元件接通時(shí)，(1)在所述第1連接部的電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前，使尾電流值增大，(2)在所述第1連接部的電壓自穩(wěn)定狀態(tài)起減小之前，使尾電流值減小。
6.如權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述控制部被構(gòu)成為，為了將所述第1連接部的電壓切換為不同大小的固定電壓，而能夠?qū)斎胫了鲩_關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制。
全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)型元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其具備第1連接部、第2連接部、開關(guān)元件以及控制部。第1連接部被構(gòu)成為，與電壓驅(qū)動(dòng)型元件的柵極電阻部相連接。第2連接部被構(gòu)成為，與驅(qū)動(dòng)電源相連接。開關(guān)元件中，第1輸入輸出端子被連接在第1連接部上，第2輸入輸出端子被連接在第2連接部上?？刂撇勘贿B接在開關(guān)元件的控制端子上，并對(duì)輸入至開關(guān)元件的控制端子的電壓進(jìn)行控制?？刂撇烤哂姓`差放大器、參照電源以及開關(guān)。誤差放大器的一個(gè)輸入端子被連接在參照電源上，另一個(gè)輸入端子被連接在第1連接部上，輸出端子被連接在開關(guān)元件的控制端子上。開關(guān)的一端被連接在第2連接部上，另一端被連接在開關(guān)元件的控制端子上。
文檔編號(hào)H02M1/08GK102439831SQ20108000276
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者早稻倉(cāng)真樹 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社