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JP4768476B2 - Drive device for self-extinguishing semiconductor element - Google Patents

Drive device for self-extinguishing semiconductor element Download PDF

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JP4768476B2 JP2006058048A JP2006058048A JP4768476B2 JP 4768476 B2 JP4768476 B2 JP 4768476B2 JP 2006058048 A JP2006058048 A JP 2006058048A JP 2006058048 A JP2006058048 A JP 2006058048A JP 4768476 B2 JP4768476 B2 JP 4768476B2
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Description

本発明は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に代表されるMOS(Metal Oxide Semiconductor)ゲート自己消弧型半導体素子などの自己消弧型半導体素子の駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for a self-extinguishing semiconductor element such as a MOS (Metal Oxide Semiconductor) gate self-extinguishing semiconductor element represented by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

IGBTに代表されるMOSゲート自己消弧型半導体素子のゲートを駆動する場合、ゲート電荷を短時間に充放電させてMOSゲート自己消弧型半導体素子のスイッチングを高速化するためには、ゲートを駆動するゲート駆動回路の出力電流、すなわちゲート駆動回路が前記ゲートに与える電流が充分に大きい必要がある。   When driving the gate of a MOS gate self-extinguishing semiconductor device typified by IGBT, in order to charge and discharge the gate charge in a short time and to increase the switching speed of the MOS gate self-extinguishing semiconductor device, The output current of the gate drive circuit to be driven, that is, the current that the gate drive circuit gives to the gate needs to be sufficiently large.

このためゲート駆動回路の出力段には、バイポーラトランジスタを用いる場合では、出力インピーダンスの低い相補型エミッタフォロワ回路が使用され、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:略称FET)を用いる場合には、相補型ソースフォロワ回路が使用されている(たとえば非特許文献1参照)。   Therefore, a complementary emitter follower circuit with low output impedance is used for the output stage of the gate drive circuit when a bipolar transistor is used, and a complementary type is used when a field effect transistor (abbreviated as FET) is used. A source follower circuit is used (for example, see Non-Patent Document 1).

在田保信,森敏,由宇義珍共著「改訂電力制御回路設計ノウハウ」CQ出版社、1997年6月1日、pp.84−85"Revised power control circuit design know-how" co-authored by Yasunobu Saita, Satoshi Mori and Yoshinori Yuu, CQ Publishing Company, June 1, 1997, pp. 84-85

ゲート駆動回路の出力段に補型エミッタフォロワ回路または相補型ソースフォロワ回路を用いると、電源利用率が低下するという問題がある。   When a complementary emitter follower circuit or a complementary source follower circuit is used at the output stage of the gate drive circuit, there is a problem in that the power supply utilization rate decreases.

電源電圧の利用効率を向上させるには、NチャネルのFETのドレインとPチャネルのFETとドレインとを接続して、ゲート駆動回路の出力段を構成することが考えられるが、NチャネルのFETのドレインとPチャネルのFETとドレインとを接続すると、スイッチングの過渡時に2つのFETを通る短絡電流が流れやすいという問題がある。2つのFETのゲート駆動回路に、ゲートに流入する電流を制限する抵抗器を接続することによってスイッチングの過渡時に2つのFETを通る短絡電流の発生を防止することができるが、前記抵抗器を接続することによってゲート駆動回路によるFETのスイッチング速度が低下してしまうという問題がある。またNチャネルのFETとPチャネルのFETとを駆動するためには、直流電圧の平均レベルの異なる2つの同相信号を供給するレベル変換回路が必要である。このようなレベル変換回路は、たとえばエミッタ接地回路によって実現することができるが、レベル変換回路をエミッタ接地回路によって実現すると、信号の遅れ時間が大きく、この遅れ時間によって2つのFETの駆動タイミングが揃いにくく、前記短絡電流を助長してしまうという問題がある。この結果、さらに前記抵抗器の抵抗を大きくする必要があり、さらにスイッチング速度を低下させるという問題がある。   In order to improve the use efficiency of the power supply voltage, it is conceivable to connect the drain of the N-channel FET and the drain of the P-channel FET and the drain to configure the output stage of the gate drive circuit. When the drain and the P-channel FET are connected to the drain, there is a problem that a short-circuit current passing through the two FETs easily flows during a switching transient. By connecting a resistor that limits the current flowing into the gate to the gate drive circuit of the two FETs, it is possible to prevent the occurrence of a short-circuit current through the two FETs during a switching transient. As a result, there is a problem that the switching speed of the FET by the gate drive circuit is lowered. In order to drive an N-channel FET and a P-channel FET, a level conversion circuit that supplies two in-phase signals having different average levels of DC voltages is required. Such a level conversion circuit can be realized by, for example, a grounded-emitter circuit. However, if the level conversion circuit is realized by a grounded-emitter circuit, the signal delay time is large, and the drive timings of the two FETs are aligned by this delay time. There is a problem that it is difficult to promote the short-circuit current. As a result, there is a problem that it is necessary to further increase the resistance of the resistor and further reduce the switching speed.

本発明の目的は、電源利用率を向上させることができ、出力段の電界効果トランジスタにおける短絡電流を防止し、かつ駆動する自己消弧型半導体素子のスイッチング速度を向上させることができる自己消弧型半導体素子の駆動装置を提供することである。   An object of the present invention is to improve power supply utilization, prevent a short-circuit current in a field effect transistor in an output stage, and improve the switching speed of a driving self-extinguishing semiconductor device. Type semiconductor device drive device.

本発明は、駆動信号を入力する信号入力部と、
第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各ゲートが前記信号入力部と接続され、第1のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタが正極側電圧源に接続され、第1のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタが負極側電圧源に接続される第1の相補型エミッタフォロワ回路と、
第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタ、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタと第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタとを接続するエミッタ負荷抵抗器、第2のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタと正極側電圧源とを接続する正極側コレクタ負荷抵抗器、ならびに第2のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタと負極側電圧源とを接続する負極側コレクタ負荷抵抗器を有し、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続される相補型ベース接地回路と、
第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタのゲートが正極側コレクタ負荷抵抗器を介して正極側電圧源に接続され、第3のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタが正極側電圧源に接続され、第3のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタがグランドに接続される第2の相補型エミッタフォロワ回路と、
第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各ゲートが負極側コレクタ負荷抵抗器を介して負極側電圧源に接続され、第4のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタがグランドに接続され、第4のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタが負極側電圧源に接続される第3の相補型エミッタフォロワ回路と、
PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタを有し、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの各ドレインが接続され、Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートが第3のNPN型バイポーラトランジスタのエミッタと接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートが第4のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタと接続され、Pチャネルの電界効果トランジスタのソースが正極側電圧源に接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのソースが負極側電圧源に接続され、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの各ドレインに自己消弧型半導体素子の制御端子が接続される相補型電界効果トランジスタ回路とを含むことを特徴とする自己消弧型半導体素子の駆動装置である。
The present invention includes a signal input unit for inputting a drive signal;
The first NPN type and the first PNP type bipolar transistor, each emitter of the first NPN type and the first PNP type bipolar transistor is connected, and the first NPN type and the first PNP type bipolar transistor Are connected to the signal input unit, the collector of the first NPN bipolar transistor is connected to the positive voltage source, and the collector of the first PNP bipolar transistor is connected to the negative voltage source. A complementary emitter follower circuit of
Connecting the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors, the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors and the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Connecting the collector of the second NPN bipolar transistor and the positive voltage source, and connecting the collector and negative voltage source of the second PNP bipolar transistor. A complementary base ground circuit having a negative collector load resistor and connected to the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors;
A third NPN type and a third PNP type bipolar transistor, each emitter being connected to the third NPN type and the third PNP type bipolar transistor; Is connected to the positive voltage source via the positive collector load resistor, the collector of the third NPN bipolar transistor is connected to the positive voltage source, and the collector of the third PNP bipolar transistor is connected to the ground. A second complementary emitter follower circuit connected;
A fourth NPN-type and a fourth PNP-type bipolar transistor, each emitter being connected to the fourth NPN-type and the fourth PNP-type bipolar transistor; Are connected to the negative voltage source via the negative collector load resistor, the collector of the fourth NPN bipolar transistor is connected to the ground, and the collector of the fourth PNP bipolar transistor is connected to the negative voltage source. A third complementary emitter follower circuit connected to
P-channel and N-channel field effect transistors are provided, the drains of the P-channel and N-channel field effect transistors are connected, and the gate of the P-channel field effect transistor is connected to the emitter of the third NPN bipolar transistor. The gate of the N-channel field effect transistor is connected to the emitter of the fourth PNP-type bipolar transistor, the source of the P-channel field effect transistor is connected to the positive voltage source, and the source of the N-channel field effect transistor is the negative electrode A self-extinguishing field effect transistor circuit connected to the side voltage source and connected to the drain of each of the P-channel and N-channel field effect transistors and the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element. Type semiconductor device drive device.

本発明に従えば、信号入力部から入力される駆動信号は、第1の相補型エミッタフォロワを構成する第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各ゲートに与えられる。第1の相補型エミッタフォロワおよび第1の相補型エミッタフォロワの出力信号が入力される相補型ベース接地回路では、第1のNPN型バイポーラトランジスタが動作する、すなわち第1のNPN型バイポーラトランジスタがオン(ON)状態となり、第1のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタおよびエミッタ間に電流が流れるとき、第2のPNP型バイポーラトランジスタが動作し、すなわち第2のNPN型バイポーラトランジスタがON状態となり、第2のPNP型バイポーラトランジスタコレクタおよびエミッタ間に電流が流れる。また第1のPNP型バイポーラトランジスタが動作する、すなわち第1のPNP型バイポーラトランジスタがON状態となり、第1のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタおよびエミッタ間に電流が流れるとき、第2のNPN型バイポーラトランジスタが動作し、すなわち第2のNPN型バイポーラトランジスタがON状態となり、第2のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタおよびエミッタ間に電流が流れる。すなわち、第1のPNP型および第1のNPN型バイポーラトランジスタは、一方がON状態のときは他方はオフ(OFF)状態となり、第2のPNP型および第2のNPN型バイポーラトランジスタは、一方がON状態のときは他方はOFF状態となる。また第1のPNP型および第2のPNP型バイポーラトランジスタは、一方がON状態のときは他方はOFF状態となり、第1のNPN型および第2のNPN型バイポーラトランジスタは、一方がON状態のときは他方はOFF状態となる。   According to the present invention, the drive signal input from the signal input unit is applied to each gate of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors constituting the first complementary emitter follower. In the first complementary emitter follower and the complementary base ground circuit to which the output signal of the first complementary emitter follower is input, the first NPN bipolar transistor operates, that is, the first NPN bipolar transistor is turned on. The second PNP bipolar transistor operates when the current flows between the collector and the emitter of the first NPN bipolar transistor, that is, the second NPN bipolar transistor is turned on, and the second NPN bipolar transistor is turned on. A current flows between the collector and emitter of the PNP type bipolar transistor. When the first PNP type bipolar transistor operates, that is, when the first PNP type bipolar transistor is turned on and current flows between the collector and emitter of the first PNP type bipolar transistor, the second NPN type bipolar transistor Operates, that is, the second NPN type bipolar transistor is turned on, and a current flows between the collector and emitter of the second NPN type bipolar transistor. That is, when one of the first PNP type and the first NPN type bipolar transistor is in the ON state, the other is in the OFF state, and one of the second PNP type and the second NPN type bipolar transistor is When in the ON state, the other is in the OFF state. Further, when one of the first PNP type and the second PNP type bipolar transistor is in an ON state, the other is in an OFF state. When one of the first NPN type and the second NPN type bipolar transistor is in an ON state, The other is in the OFF state.

第1のPNP型バイポーラトランジスタと、第2のNPN型バイポーラトランジスタとがON状態になると、正極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れるので、正極側コレクタ負荷抵抗器の電圧効果によって、第2の相補型エミッタフォロワ回路を構成する第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタの各ベース電位が、正極側電源の電位から低下する。これによって第3のPNP型バイポーラトランジスタが動作し、すなわち第3のPNP型バイポーラトランジスタがON状態となる。これによって、抵抗器を介してPNP型バイポーラトランジスタのエミッタと接続されるPチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位が低下する。Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位が低下すると、Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートとソース間に所定の電位差が生じて、Pチャネルの電界効果トランジスタがON状態となり、Pチャネルの電界効果トランジスタのソースとドレインとに電流が流れ、ドレインに接続される自己消弧型半導体素子の制御端子に、正極側電圧源の電位を与えることができる。   When the first PNP-type bipolar transistor and the second NPN-type bipolar transistor are turned on, a current flows through the positive collector load resistor, so that the second complementary is caused by the voltage effect of the positive collector load resistor. The base potentials of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors constituting the type emitter follower circuit are lowered from the potential of the positive-side power supply. As a result, the third PNP bipolar transistor operates, that is, the third PNP bipolar transistor is turned on. As a result, the potential of the gate of the P-channel field effect transistor connected to the emitter of the PNP-type bipolar transistor via the resistor is lowered. When the gate potential of the P-channel field effect transistor decreases, a predetermined potential difference is generated between the gate and source of the P-channel field effect transistor, the P-channel field effect transistor is turned on, and the P-channel field effect transistor is turned on. A current flows through the source and drain of the transistor, and the potential of the positive voltage source can be applied to the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element connected to the drain.

また第1のNPN型バイポーラトランジスタと、第2のPNP型バイポーラトランジスタとがOFF状態であるとき、負極側コレクタ負荷抵抗器には、電流が流れないので、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各ベースの電位は、負極側電圧源の電位とほぼ等しくなる。このとき第4のNPN型バイポーラトランジスタはOFF状態であり、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位は、負極側電源Vssの電位(V−)となり、したがってNチャネルの電界効果トランジスタのゲートとソース間の電位差が、ほぼ0Vとなることによって、Nチャネルの電界効果トランジスタのオン電圧よりも小さくなるので、Nチャネルの電界効果トランジスタがOFF状態となっている。   Further, when the first NPN type bipolar transistor and the second PNP type bipolar transistor are in the OFF state, no current flows through the negative side collector load resistor, so that the fourth NPN type and the fourth PNP type The potential of each base of the bipolar transistor is substantially equal to the potential of the negative voltage source. At this time, the fourth NPN type bipolar transistor is in the OFF state, and the potential of the gate of the N-channel field effect transistor becomes the potential (V−) of the negative side power supply Vss. Therefore, the gate and source of the N-channel field effect transistor Since the potential difference between them becomes almost 0 V, the voltage becomes lower than the on-voltage of the N-channel field effect transistor, so that the N-channel field effect transistor is in the OFF state.

第1のNPN型バイポーラトランジスタと、第2のPNP型バイポーラトランジスタとがON状態になると、負極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れるので、負極側コレクタ負荷抵抗器の電圧効果によって、第2の相補型エミッタフォロワ回路を構成する第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各ベース電位が、負極側電源の電位から上昇する。これによって第4のNPN型バイポーラトランジスタのベースとエミッタ間に電圧が印加され、第4のNPN型バイポーラトランジスタが動作し、すなわち第4のNPN型バイポーラトランジスタがON状態となる。第4のNPN型バイポーラトランジスタがON状態になるのにともなって、抵抗器を介して第4のNPN型バイポーラトランジスタのエミッタと接続されるNチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位が上昇する。Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位が上昇すると、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートとソース間に所定の電位差が生じて、Nチャネルの電界効果トランジスタがON状態となり、Nチャネルの電界効果トランジスタのソースとドレインとに電流が流れ、ドレインに接続される自己消弧型半導体素子の制御端子に、負極側電圧源の電位を与えることができる。   When the first NPN-type bipolar transistor and the second PNP-type bipolar transistor are turned on, a current flows through the negative collector load resistor, so that the second complementary is caused by the voltage effect of the negative collector load resistor. The base potentials of the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors constituting the type emitter follower circuit rise from the potential of the negative power supply. As a result, a voltage is applied between the base and emitter of the fourth NPN type bipolar transistor, and the fourth NPN type bipolar transistor operates, that is, the fourth NPN type bipolar transistor is turned on. As the fourth NPN bipolar transistor is turned on, the potential of the gate of the N-channel field effect transistor connected to the emitter of the fourth NPN bipolar transistor through the resistor rises. When the gate potential of the N-channel field effect transistor increases, a predetermined potential difference is generated between the gate and source of the N-channel field effect transistor, the N-channel field effect transistor is turned on, and the N-channel field effect transistor is turned on. A current flows through the source and drain of the transistor, and the potential of the negative voltage source can be applied to the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element connected to the drain.

また第1のNPN型バイポーラトランジスタと、第2のPNP型バイポーラトランジスタとがON状態であるとき、正極側コレクタ負荷抵抗器には、電流が流れないので、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタの各ベースの電位は、正極側電圧源の電位とほぼ等しくなる。このとき第3のPNP型バイポーラトランジスタはOFF状態であり、Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートの電位は、正極側電源Vccの電位(V+)となり、したがってPチャネルの電界効果トランジスタのゲートとソース間の電位差が、ほぼ0Vとなることによって、Pチャネルの電界効果トランジスタのオン電圧よりも小さくなるので、Nチャネルの電界効果トランジスタがOFF状態となっている。   Further, when the first NPN type bipolar transistor and the second PNP type bipolar transistor are in the ON state, no current flows through the positive collector load resistor, so that the third NPN type and the third PNP type The potential of each base of the bipolar transistor is substantially equal to the potential of the positive voltage source. At this time, the third PNP-type bipolar transistor is in an OFF state, and the potential of the gate of the P-channel field effect transistor becomes the potential (V +) of the positive power supply Vcc, and therefore, between the gate and the source of the P-channel field effect transistor. Since the potential difference between the first and second transistors becomes approximately 0 V, the ON voltage of the P-channel field effect transistor becomes smaller, so that the N-channel field effect transistor is in the OFF state.

Pチャネルの電界効果トランジスタは、第3のPNP型および第3のNPN型バイポーラトランジスタのベースの電位が低下する過程でOFF状態からON状態に遷移し、第3のPNP型および第3のNPN型バイポーラトランジスタのベースの電位が上昇する過程でON状態からOFF状態に遷移する。すなわち第1のPNP型および第2のNPN型バイポーラトランジスタがON状態になることによって、正極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ出し、正極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が大きくなる過程で、Pチャネルの電界効果トランジスタは、OFF状態からON状態に遷移し、正極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が小さくなる過程で、Pチャネルの電界効果トランジスタは、ON状態からOFF状態に遷移する。したがって、Pチャネルの電界効果トランジスタは、正極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ、正極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となる。   The P-channel field effect transistor transitions from the OFF state to the ON state in the process of lowering the base potential of the third PNP type and the third NPN type bipolar transistor, and the third PNP type and the third NPN type In the process of increasing the potential of the base of the bipolar transistor, the state transits from the ON state to the OFF state. That is, when the first PNP type and the second NPN type bipolar transistor are turned on, a current flows to the positive collector load resistor, and the voltage drop due to the positive collector load resistor increases. The P-channel field effect transistor transitions from the ON state to the OFF state in the process in which the voltage drop due to the positive collector load resistor decreases. Accordingly, the P-channel field effect transistor is turned on only when a current flows through the positive collector load resistor and the voltage drop caused by the positive collector load resistor is equal to or higher than a predetermined voltage.

Nチャネルの電界効果トランジスタは、第4のPNP型および第4のNPN型バイポーラトランジスタのベースの電位が上昇する過程でOFF状態からON状態に遷移し、第4のPNP型および第4のNPN型バイポーラトランジスタのベースの電位が低下する過程でON状態からOFF状態に遷移する。すなわち第1のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタがON状態になることによって、負極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ出し、負極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が大きくなる過程で、Nチャネルの電界効果トランジスタは、OFF状態からON状態に遷移し、負極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が小さくなる過程で、Nチャネルの電界効果トランジスタは、ON状態からOFF状態に遷移する。したがって、Nチャネルの電界効果トランジスタは、負極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ、負極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となる。   The N-channel field effect transistor transitions from the OFF state to the ON state in the process of increasing the base potential of the fourth PNP type and the fourth NPN type bipolar transistor, and the fourth PNP type and the fourth NPN type Transition from the ON state to the OFF state in the process of lowering the potential of the base of the bipolar transistor. That is, when the first NPN-type and second PNP-type bipolar transistors are turned on, current flows into the negative collector load resistor, and the voltage drop due to the negative collector load resistor increases. The N-channel field effect transistor transitions from the ON state to the OFF state in the process in which the voltage drop due to the negative collector load resistor is reduced. Therefore, the N-channel field effect transistor is turned on only when a current flows through the negative collector load resistor and the voltage drop due to the negative collector load resistor is equal to or higher than a predetermined voltage.

Pチャネルの電界効果トランジスタは、正極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ、正極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となり、またNチャネルの電界効果トランジスタは、負極側コレクタ負荷抵抗器に電流が流れ、負極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となり、また第1の相補型エミッタフォロワ回路と相補型ベース接地回路とを前述のように接続することによって、正極側コレクタ負荷抵抗器および正極側コレクタ負荷抵抗器のいずれか一方に、選択的に電流を流すことができるので、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタのうちいずれか一方を選択的にON状態として、他方をOFF状態とすることができる。   The P-channel field effect transistor is turned on only when a current flows through the positive collector load resistor and the voltage drop caused by the positive collector load resistor is equal to or higher than a predetermined voltage. Only when the current flows through the negative collector load resistor and the voltage drop due to the negative collector load resistor is equal to or higher than a predetermined voltage, the ON state is established, and the first complementary emitter follower circuit and the complementary base ground circuit Are connected as described above, a current can be selectively passed through either the positive collector load resistor or the positive collector load resistor, so that a P-channel and an N-channel field effect transistor are connected. One of them can be selectively turned on and the other can be turned off.

またPチャネルの電界効果トランジスタがON状態となると、自己消弧型半導体素子の制御端子に、Pチャネルの電界効果トランジスタのソースに接続される正極側電圧源の電位まで与えることができ、Nチャネルの電界効果トランジスタがON状態となると、自己消弧型半導体素子の制御端子に、Nチャネルの電界効果トランジスタのソースに接続される負極側電圧源の電位まで与えることができる。   When the P-channel field effect transistor is turned on, the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element can be applied up to the potential of the positive voltage source connected to the source of the P-channel field effect transistor, When the field effect transistor is turned on, the potential of the negative voltage source connected to the source of the N-channel field effect transistor can be applied to the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element.

また前述したように第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタを接続することによって、第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタは、全て非飽和領域で動作し、すなわちコレクタおよびエミッタ間の電圧が0Vにならない。   As described above, the first to fourth NPN bipolar transistors and the first to fourth PNP bipolar transistors are all unsaturated by connecting the first to fourth NPN bipolar transistors and the first to fourth PNP bipolar transistors. It operates in the region, that is, the voltage between the collector and the emitter does not become 0V.

また本発明は、信号入力部は、フォトカプラを含み、このフォトカプラを介して駆動信号を第1のPNP型および第1のNPN型バイポーラトランジスタの各ベースに与えることを特徴とする。   According to the present invention, the signal input unit includes a photocoupler, and a drive signal is supplied to each base of the first PNP type and the first NPN type bipolar transistor through the photocoupler.

本発明に従えば、信号入力部がフォトカプラを介して駆動信号を第1のPNP型および第1のNPN型バイポーラトランジスタの各ベースに与えるので、駆動信号が入力される入力側と、自己消弧型半導体素子に接続される出力側との間で、信号ラインを電気的に絶縁することができる。   According to the present invention, the signal input unit applies the drive signal to the respective bases of the first PNP type and the first NPN type bipolar transistor through the photocoupler. The signal line can be electrically insulated from the output side connected to the arc type semiconductor element.

また本発明は、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間、ならびに第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間の少なくともいずれか一方に接続される電流制限用の抵抗器を含むことを特徴とする。   Further, the present invention is connected between the emitters of the third NPN type and the third PNP type bipolar transistor and at least one of the emitters of the fourth NPN type and the fourth PNP type bipolar transistor. A resistor for limiting the current is included.

本発明に従えば、前記第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間に電流制限の抵抗器R7が接続されることによって、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタがON状態とOFF状態との過渡状態のときに流れる短絡電流を小さくすることができる。また抵抗器R7によって、Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートの放電電流の大きさを調整できるので、Pチャネルの電界効果トランジスタがOFF状態からON状態へするときの応答速度を調整できる。電流制限用の抵抗器の抵抗値が大きくなるほど、Pチャネルの電界効果トランジスタのターンオン時間を大きくすることができる。また前記第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間に電流制限の抵抗器R8が接続されることによって、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタがON状態とOFF状態との過渡状態のときに流れる短絡電流を小さくすることができる。また抵抗器R8によって、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートの放電電流の大きさを調整できるので、Nチャネルの電界効果トランジスタがOFF状態からON状態へするときの応答速度を調整できる。電流制限の抵抗器の抵抗値が大きくなるほど、Nチャネルの電界効果トランジスタのターンオン時間を大きくすることができる。   According to the present invention, a current limiting resistor R7 is connected between the emitters of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors, so that the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors are connected. The short-circuit current that flows when the transistor is in a transient state between an ON state and an OFF state can be reduced. Further, since the magnitude of the discharge current of the gate of the P-channel field effect transistor can be adjusted by the resistor R7, the response speed when the P-channel field effect transistor is turned from the OFF state to the ON state can be adjusted. As the resistance value of the current limiting resistor increases, the turn-on time of the P-channel field effect transistor can be increased. Further, a current limiting resistor R8 is connected between the emitters of the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors, so that the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors are turned on. It is possible to reduce the short-circuit current that flows in the transient state with the OFF state. In addition, since the magnitude of the discharge current of the gate of the N-channel field effect transistor can be adjusted by the resistor R8, the response speed when the N-channel field effect transistor changes from the OFF state to the ON state can be adjusted. As the resistance value of the current limiting resistor increases, the turn-on time of the N-channel field effect transistor can be increased.

本発明によれば、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの各ドレインを接続して、駆動装置の出力段を構成することによって、NチャネルおよびPチャネルの電界効果トランジスタがレール・ツー・レールで動作する、すなわち自己消弧型半導体素子の制御端子に、正極側電圧源の電位から負極側電圧源の電位まで与えることができ、電源電圧の利用効率を向上させることができる。   According to the present invention, the drains of the P-channel and N-channel field effect transistors are connected to form the output stage of the driving device, so that the N-channel and P-channel field effect transistors are rail-to-rail. The operating terminal, that is, the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element can be supplied from the potential of the positive-side voltage source to the potential of the negative-side voltage source, and the power supply voltage utilization efficiency can be improved.

またPチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタのうちいずれか一方を選択的にON状態として、他方をOFF状態とすることができるので、PチャネルおよびNチャネル電界効果トランジスタのスイッチング動作が過渡状態にあるときに、PチャネルおよびNチャネル電界効果トランジスタの両者がON状態になってしまうことが防止され、正極側電圧源と負極側電圧源との短絡を防止して、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの破壊を防止することができる。   In addition, since one of the P-channel and N-channel field effect transistors can be selectively turned on and the other can be turned off, the switching operation of the P-channel and N-channel field effect transistors is in a transient state. Sometimes, both the P-channel and N-channel field effect transistors are prevented from being turned on, and a short circuit between the positive-side voltage source and the negative-side voltage source is prevented, and the P-channel and N-channel field effects are prevented. The breakdown of the transistor can be prevented.

また第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタは、全て非飽和領域で動作する、すなわち活性領域で動作するので、各バイポーラトランジスタにおける少数キャリアの蓄積効果による遅延時間を短くして各バイポーラトランジスタの動作速度を向上させることができる。これによって入力される駆動信号に基づく信号を自己消弧型半導体素子の制御端子に高速に与えて、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作を高速化することができる。   The first to fourth NPN bipolar transistors and the first to fourth PNP bipolar transistors all operate in the non-saturated region, that is, operate in the active region. Therefore, the delay time due to the minority carrier accumulation effect in each bipolar transistor is shortened. Thus, the operation speed of each bipolar transistor can be improved. As a result, a signal based on the input drive signal can be given to the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element at high speed, and the switching operation of the self-extinguishing semiconductor element can be speeded up.

また前述したようにPチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの両者が同時にON状態となってしまうことがないので、自己消弧型半導体素子の制御端子に与える電流を制限するための電流制限用の抵抗器を設ける場合であっても、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの両者が同時にON状態にならないことを目的として電流制限用の抵抗器の抵抗値を大きくする必要がないので、自己消弧型半導体素子のスイッチング速度を低下させてしまうことがない。   Further, as described above, since both the P-channel and N-channel field effect transistors are not turned on at the same time, a current limiting transistor for limiting the current applied to the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element is used. Even when a resistor is provided, it is not necessary to increase the resistance value of the current limiting resistor for the purpose of preventing both the P-channel and N-channel field effect transistors from being turned on simultaneously. The switching speed of the arc type semiconductor element is not reduced.

また本発明によれば、駆動信号が入力される入力側と、自己消弧型半導体素子に接続される出力側との間で、信号ラインを絶縁することができるので、入力側と出力側とで信号の電圧が異なる場合であっても、高電圧側の回路の影響を低電圧側の回路が受けにくく、低電圧側の回路を保護することができ、駆動装置の信頼性を向上させることができる。したがって、たとえばマイクロコンピュータなどから出力される信号を信号入力部から入力して、インバータ装置およびチョッパ装置などに用いられる大電流が流れ、高電圧が印加される自己消弧型半導体素子を安定して駆動することができる。   Further, according to the present invention, since the signal line can be insulated between the input side to which the drive signal is input and the output side connected to the self-extinguishing semiconductor element, the input side and the output side Even when the signal voltage is different, the low-voltage circuit is not easily affected by the high-voltage circuit, and the low-voltage circuit can be protected, improving the reliability of the drive device. Can do. Therefore, for example, when a signal output from a microcomputer or the like is input from a signal input unit, a large current used for an inverter device, a chopper device, or the like flows, and a self-extinguishing semiconductor element to which a high voltage is applied is stabilized. Can be driven.

また本発明によれば、電流制限用の抵抗器が接続されることによって、Pチャネルの電界効果トランジスタおよびPチャネルの電界効果トランジスタの少なくともいずれか一方のターンオン時間を調整することができるので、駆動する自己消弧型半導体素子の特性に応じて、電流制限用の抵抗器の抵抗値を選ぶことによって、設計の自由度を向上させることができる。   According to the present invention, since the current limiting resistor is connected, the turn-on time of at least one of the P-channel field effect transistor and the P-channel field effect transistor can be adjusted. The degree of freedom in design can be improved by selecting the resistance value of the current limiting resistor according to the characteristics of the self-extinguishing semiconductor element.

図1は、本発明の実施の一形態の自己消弧型半導体素子の駆動装置1を示す回路図である。図1には、自己消弧型半導体素子も示している。以後、自己消弧型半導体素子の駆動装置1を、単に駆動装置1と記載する。自己消弧型半導体素子は、IGBT、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)およびパワーMOSFETなどのMOS(Metal Oxide Semiconductor)ゲート自己消弧型半導体素子によって実現される。本実施の形態の駆動装置1は、後述するインバータ装置40を構成するIGBT素子10を駆動する。駆動装置1は、インバータ装置40を構成するIGBT素子10を駆動するための駆動信号であるPWM(Pulse Width Modulation)信号を入力し、この駆動信号に基づいて自己消弧型半導体素子であるIGBT素子10を駆動する。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a self-extinguishing semiconductor device driving apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 also shows a self-extinguishing semiconductor element. Hereinafter, the self-extinguishing semiconductor element driving device 1 is simply referred to as a driving device 1. The self-extinguishing type semiconductor element is realized by a MOS (Metal Oxide Semiconductor) gate self-extinguishing type semiconductor element such as an IGBT, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and a power MOSFET. The drive device 1 of the present embodiment drives an IGBT element 10 that constitutes an inverter device 40 described later. The drive device 1 inputs a PWM (Pulse Width Modulation) signal that is a drive signal for driving the IGBT device 10 constituting the inverter device 40, and an IGBT device that is a self-extinguishing semiconductor device based on the drive signal 10 is driven.

駆動装置1は、信号入力部であるフォトカプラ絶縁回路2と、フォトカプラ絶縁回路2からの出力電圧を電流に変換する電圧/電流変換回路3と、電圧/電流変換回路3からの出力電流に基づいてIGBTを駆動する信号出力部であるFET(Field Effect
Transistor)駆動回路4と、正極側電圧源Vccと接続される正極側導電路5と、負極側電圧源Vssと接続される負極側導電路6と、およびグランド(GND)と接続されるグランド導電路7とを含む。正極側電圧源Vccおよび負極側電圧源Vssは、直流電圧を出力する直流電圧源である。正極側電圧源Vccは、正極側導電路5にグランド電位よりも高い電位を与え、本実施の形態では、正の電位を与える。負極側電圧源Vssは、負極側導電路6にグランド電位よりも低い電位を与え、本実施の形態では、負の電位を与える。正極側電圧源Vccが正極側導電路5に与える正の電位をV+とし、負極側電圧源Vssが負極側導電路6に与える負の電位をV−とする。ここではグランド(GND)と接続されるグランド導電路7の電位は、たとえば零(0)ボルト(V)に選ばれ、前記V+は、たとえば15Vに選ばれ、V−は、たとえば−7.5Vに選ばれているとする。
The driving device 1 includes a photocoupler insulation circuit 2 that is a signal input unit, a voltage / current conversion circuit 3 that converts an output voltage from the photocoupler insulation circuit 2 into a current, and an output current from the voltage / current conversion circuit 3. FET (Field Effect) which is a signal output unit for driving IGBT based on
Transistor) drive circuit 4, positive side conductive path 5 connected to positive side voltage source Vcc, negative side conductive path 6 connected to negative side voltage source Vss, and ground conduction connected to ground (GND). Road 7 is included. The positive voltage source Vcc and the negative voltage source Vss are DC voltage sources that output a DC voltage. The positive side voltage source Vcc gives a potential higher than the ground potential to the positive side conductive path 5, and gives a positive potential in the present embodiment. The negative electrode side voltage source Vss applies a potential lower than the ground potential to the negative electrode side conductive path 6, and in this embodiment, applies a negative potential. A positive potential that the positive voltage source Vcc gives to the positive conductive path 5 is V +, and a negative potential that the negative voltage source Vss gives to the negative conductive path 6 is V−. Here, the potential of the ground conductive path 7 connected to the ground (GND) is selected to be, for example, zero (0) volts (V), the V + is selected to be, for example, 15V, and V− is, for example, −7.5V. Is selected.

正極側導電路5と、グランド導電路7とは、正電源側デカップリングコンデンサC1,Cp1を介して接続される。正電源側デカップリングコンデンサC1,Cp1は、容量の異なる2つのコンデンサを含んで構成される。正電源側デカップリングコンデンサC1,Cp1のうち、容量の大きな第1の正電源側デカップリングコンデンサC1は、たとえば電解コンデンサによって実現され、第1の正電源側デカップリングコンデンサC1よりも容量の小さな第2の正電源側デカップリングコンデンサCp1は、たとえばフィルムコンデンサによって実現される。正電源側デカップリングコンデンサC1,Cp1は、並列に接続される。正電源側デカップリングコンデンサC1,Cp1によって、正極側導電路5と、グランド導電路7との間の電圧の変動を抑制することができ、また広い周波数にわたって、正極側電圧源Vccのグランドに対するインピーダンスを低下させることができるので、駆動装置1を安定して動作させることができる。第1の正電源側デカップリングコンデンサC1の容量は、たとえば220μFに選ばれ、第2の正電源側デカップリングコンデンサCp1は、たとえば0.1μFに選ばれる。   The positive electrode side conductive path 5 and the ground conductive path 7 are connected via positive power supply side decoupling capacitors C1 and Cp1. Positive power supply side decoupling capacitors C1 and Cp1 are configured to include two capacitors having different capacities. Of the positive power supply side decoupling capacitors C1 and Cp1, the first positive power supply side decoupling capacitor C1 having a large capacity is realized by, for example, an electrolytic capacitor, and has a smaller capacity than the first positive power supply side decoupling capacitor C1. The two positive power supply side decoupling capacitors Cp1 are realized by, for example, a film capacitor. Positive power supply side decoupling capacitors C1 and Cp1 are connected in parallel. The positive power supply side decoupling capacitors C1 and Cp1 can suppress fluctuations in voltage between the positive electrode side conductive path 5 and the ground conductive path 7, and the impedance of the positive voltage source voltage source Vcc to the ground over a wide frequency range. Therefore, the driving device 1 can be operated stably. The capacity of the first positive power supply side decoupling capacitor C1 is selected to be 220 μF, for example, and the second positive power supply side decoupling capacitor Cp1 is selected to be 0.1 μF, for example.

負電位導電路6と、グランド導電路7とは、正電源側デカップリングコンデンサC2,Cp2とを介して接続される。負電源側デカップリングコンデンサC2,Cp2は、容量の異なる2つのコンデンサを含んで構成される。負電源側デカップリングコンデンサC2,Cp2のうち、容量の大きな第1の負電源側デカップリングコンデンサC2は、たとえば電界コンデンサによって実現され、容量の大きな第1の負電源側デカップリングコンデンサC2よりも容量の小さな第2の負電源側デカップリングコンデンサCp2は、たとえばフィルムコンデンサによって実現される。負電源側デカップリングコンデンサC2,Cp2は、並列に接続される。負電源側デカップリングコンデンサC2,Cp2によって、負電位導電路6と、グランド導電路7との間の電圧の変動を抑制することができ、また広い周波数にわたって、負極側電圧源Vssのグランドに対するインピーダンスを低下させることができるので、駆動装置1を安定して動作させることができる。第1の負電源側デカップリングコンデンサC2の容量は、たとえば220μFに選ばれ、第2の負電源側デカップリングコンデンサCp2は、たとえば0.1μFに選ばれる。   Negative potential conductive path 6 and ground conductive path 7 are connected via positive power supply side decoupling capacitors C2 and Cp2. Negative power supply side decoupling capacitors C2 and Cp2 are configured to include two capacitors having different capacities. Of the negative power supply side decoupling capacitors C2 and Cp2, the first negative power supply side decoupling capacitor C2 having a large capacity is realized by, for example, an electric field capacitor and has a capacity larger than that of the first negative power supply side decoupling capacitor C2 having a large capacity. The second negative power supply side decoupling capacitor Cp2 having a small size is realized by, for example, a film capacitor. Negative power supply side decoupling capacitors C2 and Cp2 are connected in parallel. The negative power supply side decoupling capacitors C2 and Cp2 can suppress fluctuations in the voltage between the negative potential conductive path 6 and the ground conductive path 7, and the impedance of the negative voltage source Vss to the ground over a wide frequency range. Therefore, the driving device 1 can be operated stably. The capacity of the first negative power supply side decoupling capacitor C2 is selected to be 220 μF, for example, and the second negative power supply side decoupling capacitor Cp2 is selected to be 0.1 μF, for example.

フォトカプラ絶縁回路2は、フォトカプラPC1と、第1抵抗器R1と、絶縁回路コンデンサCp3とを含んで構成される。フォトカプラPC1は、ダイオード11と、フォトダイオード12と、増幅器13と、絶縁回路バイポーラトランジスタ14とを含んで構成される。ダイオード11のアノードは、第1抵抗器R1を介してフォトカプラ絶縁回路電圧源Pccに接続される。ダイオード11のカソードには、信号入力端子15が接続され、この信号入力端子15にインバータ装置40の制御部からPWM信号が与えられる。ダイオード11は、PWM信号に基づいて発光し、ダイオード11の光はフォトダイオード12によって受光される。フォトダイオード12は、受光量に応じて電流を出力する。フォトダイオード12には、増幅器13が接続され、増幅器13はフォトダイオード12から出力される電流を増幅して絶縁回路バイポーラトランジスタ14のベースに与える。増幅器13は、正極側導電路5とグランド導電路7とに接続され、電力が供給されて動作する。絶縁回路コンデンサCp3は、増幅器13と並列接続されて、正極側導電路5とグランド導電路7とに接続される。絶縁回路コンデンサCp3によって、増幅器13に与えられる直流電圧の電圧変動を抑制することができ増幅器13を安定して動作させることができる。絶縁回路バイポーラトランジスタ14は、NPN型であり、エミッタがグランド導電路7に接続される。フォトカプラ絶縁回路2は、駆動信号を電圧信号として出力する。すなわち駆動信号に基づいて、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のエミッタの電位が変動する。   The photocoupler insulation circuit 2 includes a photocoupler PC1, a first resistor R1, and an insulation circuit capacitor Cp3. The photocoupler PC1 includes a diode 11, a photodiode 12, an amplifier 13, and an insulating circuit bipolar transistor 14. The anode of the diode 11 is connected to the photocoupler insulation circuit voltage source Pcc via the first resistor R1. A signal input terminal 15 is connected to the cathode of the diode 11, and a PWM signal is given to the signal input terminal 15 from the control unit of the inverter device 40. The diode 11 emits light based on the PWM signal, and the light of the diode 11 is received by the photodiode 12. The photodiode 12 outputs a current according to the amount of received light. An amplifier 13 is connected to the photodiode 12, and the amplifier 13 amplifies the current output from the photodiode 12 and supplies it to the base of the insulating circuit bipolar transistor 14. The amplifier 13 is connected to the positive-side conductive path 5 and the ground conductive path 7 and operates by being supplied with electric power. The insulating circuit capacitor Cp3 is connected in parallel with the amplifier 13 and connected to the positive electrode side conductive path 5 and the ground conductive path 7. The insulation circuit capacitor Cp3 can suppress the voltage fluctuation of the DC voltage applied to the amplifier 13, and the amplifier 13 can be operated stably. The insulating circuit bipolar transistor 14 is an NPN type, and an emitter is connected to the ground conductive path 7. The photocoupler insulation circuit 2 outputs a drive signal as a voltage signal. That is, the potential of the emitter of the insulating circuit bipolar transistor 14 varies based on the drive signal.

電圧/電流変換回路3は、第1の相補型エミッタフォロワ回路21と、相補型ベース接地回路22と、第2抵抗器R2と、第1ダイオードD1と、第1および第2ツェナダイオードZD1,ZD2と、第1および第2コンデンサCp4,Cp5とを含んで構成される。   The voltage / current conversion circuit 3 includes a first complementary emitter follower circuit 21, a complementary base ground circuit 22, a second resistor R2, a first diode D1, and first and second Zener diodes ZD1, ZD2. And first and second capacitors Cp4 and Cp5.

第1の相補型エミッタフォロワ回路21は、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2を有する。第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2は、コンプリメンタリである。第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のエミッタE1と、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2の各エミッタE2とは、接続される。第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のゲートG1と、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のゲートG2とは、接続される。第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2は、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタと接続される。第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のコレクタC1は、正極側電圧源Vccに接続され、すなわちコレクタC1は、正極側導電路5に接続される。第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のコレクタC2が負極側電圧源Vssに接続され、すなわちコレクタC2は、負極側導電路6に接続される。第1の相補型エミッタフォロワ回路21は、いわゆるプッシュプル型エミッタフォロワ回路である。   The first complementary emitter-follower circuit 21 includes first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2. The first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2 are complementary. The emitter E1 of the first NPN type bipolar transistor Q1 and each emitter E2 of the first PNP type bipolar transistor Q2 are connected. The gate G1 of the first NPN bipolar transistor Q1 and the gate G2 of the first PNP bipolar transistor Q2 are connected. The gates G 1 and G 2 of the first NPN type and first PNP type bipolar transistors Q 1 and Q 2 are connected to the collector of the insulating circuit bipolar transistor 14. The collector C1 of the first NPN bipolar transistor Q1 is connected to the positive side voltage source Vcc, that is, the collector C1 is connected to the positive side conductive path 5. The collector C2 of the first PNP bipolar transistor Q2 is connected to the negative side voltage source Vss, that is, the collector C2 is connected to the negative side conductive path 6. The first complementary emitter follower circuit 21 is a so-called push-pull type emitter follower circuit.

正極側導電路5と、グランド導電路7との間には、正極側導電路5およびグランド導電路7に、第2抵抗器R2、第1ツェナダイオードZD1および第2ツェナダイオードZD2が直列に接続される。第2抵抗器R2は、正極側導電路5と第1ツェナダイオードZD1とを接続する。第1ツェナダイオードZD1のカソードが第2抵抗器R2に接続され、第1ツェナダイオードZD1のアノードが、第2ツェナダイオードZD2のカソードに接続される。第2ツェナダイオードZD2のアノードは、グランド導電路7に接続される。第1ツェナダイオードZD1と第2ツェナダイオードZD2とは、同じ特性を有し、その降伏電圧VZDは、グランド電位と正極側電圧源Vccの電位V+との電位差の1/3に選ばれる。第2抵抗器R2は、第1および第2ツェナダイオードZD1,ZD2に過剰な電圧が印加されてしまうことを防止する。 Between the positive electrode side conductive path 5 and the ground conductive path 7, the second resistor R2, the first Zener diode ZD1, and the second Zener diode ZD2 are connected in series to the positive electrode side conductive path 5 and the ground conductive path 7. Is done. The second resistor R2 connects the positive-side conductive path 5 and the first Zener diode ZD1. The cathode of the first Zener diode ZD1 is connected to the second resistor R2, and the anode of the first Zener diode ZD1 is connected to the cathode of the second Zener diode ZD2. The anode of the second Zener diode ZD2 is connected to the ground conductive path 7. The first Zener diode ZD1 and the second Zener diode ZD2 have the same characteristics, and the breakdown voltage V ZD is selected to be 1/3 of the potential difference between the ground potential and the potential V + of the positive voltage source Vcc. The second resistor R2 prevents an excessive voltage from being applied to the first and second Zener diodes ZD1, ZD2.

第1ツェナダイオードZD1には、第1コンデンサCp4が並列に接続され、第2ツェナダイオードZD2には第2コンデンサCp5が並列に接続される。第1および第2コンデンサCp4,Cp5は、第2抵抗器R2とグランド導電路7との間で、直列に接続される。第1コンデンサCp4によって第1ツェナダイオードZD1のアノードおよびカソード間の電圧の変動を防止し、第2コンデンサCp5によって第2ツェナダイオードZD2のアノードおよびカソード間の急激な電圧の変動を防止することができる。   A first capacitor Cp4 is connected in parallel to the first Zener diode ZD1, and a second capacitor Cp5 is connected in parallel to the second Zener diode ZD2. The first and second capacitors Cp4 and Cp5 are connected in series between the second resistor R2 and the ground conductive path 7. The first capacitor Cp4 can prevent voltage fluctuation between the anode and the cathode of the first Zener diode ZD1, and the second capacitor Cp5 can prevent sudden voltage fluctuation between the anode and the cathode of the second Zener diode ZD2. .

第1ツェナダイオードZD1のカソードと第2抵抗器R2との接続部位には、第1ダイオードD1のカソードが接続される。第1ダイオードD1のアノードは、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタと、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2とに接続される。第1ダイオードD1と、第1および第2ツェナダイオードZD1,ZD2とによって、絶縁回路バイポーラトランジスタ14がオフ(OFF)状態のとき、すなわちコレクタおよびエミッタ間に電流が流れていないときの第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2の電位V1が決定される。前記電位V1は、グランド電位から、第1および第2ツェナダイオードZD1,ZD2の降伏電圧VZDと、第1ダイオードD1の順方向降下電圧VD1とを加算した電圧分だけ高い電位である。 The cathode of the first diode D1 is connected to the connection portion between the cathode of the first Zener diode ZD1 and the second resistor R2. The anode of the first diode D1 is connected to the collector of the insulating circuit bipolar transistor 14 and the gates G1, G2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2. The first NPN when the insulating circuit bipolar transistor 14 is in the OFF state, that is, when no current flows between the collector and the emitter, by the first diode D1 and the first and second Zener diodes ZD1 and ZD2. The potential V1 of each of the gates G1 and G2 of the type and first PNP type bipolar transistors Q1 and Q2 is determined. The potential V1 from the ground potential, and the breakdown voltage V ZD of the first and second Zener diodes ZD1, ZD2, a voltage of as high a potential obtained by adding the forward voltage drop V D1 of the first diode D1.

第3抵抗器R3は、正極側導電路5と、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタならびに第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2とを接続する。第3抵抗器R3は、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1をONさせるためのベース電流を供給するためのものである。   The third resistor R3 connects the positive-side conductive path 5 to the collector of the insulating circuit bipolar transistor 14 and the gates G1, G2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2. The third resistor R3 is for supplying a base current for turning on the first NPN bipolar transistor Q1.

相補型ベース接地回路22は、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4と、エミッタ負荷抵抗器R4と、正極側コレクタ負荷抵抗器R5と、負極側コレクタ負荷抵抗器R6とを有する。第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4は、コンプリメンタリである。第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4は、接続される。エミッタ負荷抵抗器R4は、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2と第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4とを接続する。すなわち第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4が、エミッタ負荷抵抗器R4の一端に接続され、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2がエミッタ負荷抵抗器R4の他端に接続される。正極側コレクタ負荷抵抗器R5は、第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のコレクタC3および正極側電圧源Vccを接続する、すなわちコレクタC3および正極側導電路5を接続する。負極側コレクタ負荷抵抗器R6は、第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4のコレクタC4および負極側電圧源Vssを接続する、すなわちコレクタC4および負極側導電路7を接続する。   The complementary base ground circuit 22 includes second NPN and second PNP bipolar transistors Q3 and Q4, an emitter load resistor R4, a positive collector load resistor R5, and a negative collector load resistor R6. Have The second NPN type and second PNP type bipolar transistors Q3 and Q4 are complementary. The emitters E3 and E4 of the second NPN type and second PNP type bipolar transistors Q3 and Q4 are connected. The emitter load resistor R4 includes emitters E1, E2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2, and emitters E3 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3, Q4. , E4. That is, the emitters E3 and E4 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3 and Q4 are connected to one end of the emitter load resistor R4, and the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistor Q1. , Q2 are connected to the other end of the emitter load resistor R4. The positive collector load resistor R5 connects the collector C3 of the second NPN bipolar transistor Q3 and the positive voltage source Vcc, that is, connects the collector C3 and the positive conductive path 5. The negative collector load resistor R6 connects the collector C4 of the second PNP bipolar transistor Q4 and the negative voltage source Vss, that is, connects the collector C4 and the negative conductive path 7.

エミッタ負荷抵抗器R4の抵抗値は、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2とのコレクタ電流、および第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4とのコレクタ電流と同程度の大きさの電流が、エミッタ負荷抵抗器R4に流れるように選ばれる。   The resistance value of the emitter load resistor R4 is the collector current of the first NPN type bipolar transistor Q1 and the first PNP type bipolar transistor Q2, and the second NPN type bipolar transistor Q3 and the second PNP type bipolar transistor Q4. Is selected so that a current of the same magnitude as the collector current flows through the emitter load resistor R4.

第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各ベースB3,B4は、第1ツェナダイオードZD1および第2ツェナダイオードZD2の接続部位と、コンデンサCp4およびコンデンサCp5の接続部位とに接続される。したがって、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各ベースB3,B4の電位V2は、グランドの電位から、第2ツェナダイオードZD2の降伏電圧VZD分だけ高い電位となる。 The bases B3 and B4 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3 and Q4 are connected to the connection portion of the first Zener diode ZD1 and the second Zener diode ZD2 and the connection portion of the capacitor Cp4 and the capacitor Cp5. Connected. Accordingly, the potential V2 of each of the bases B3 and B4 of the second NPN type and second PNP type bipolar transistors Q3 and Q4 is higher than the ground potential by the breakdown voltage V ZD of the second Zener diode ZD2. .

第3ツェナダイオードDZ3は、正極側コレクタ負荷抵抗器R5に並列に接続される。第3ツェナダイオードDZ3のカソードは、正極側導電路5に接続され、アノードは、第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のコレクタC3に接続される。第4ツェナダイオードDZ4は、負極側コレクタ負荷抵抗器R6に並列に接続される。第4ツェナダイオードDZ4のカソードは、第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4のコレクタC3に接続され、アノードは、負極側導電路6に接続される。第3および第4ツェナダイオードDZ3,DZ4は、同じ特性を有する。本実施の形態では、第3および第4ツェナーダイオードDZ3、DZ4の降伏電圧は、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がONするときのゲートソース間電圧になるよう選ばれる。   The third Zener diode DZ3 is connected in parallel to the positive collector load resistor R5. The cathode of the third Zener diode DZ3 is connected to the positive-side conductive path 5, and the anode is connected to the collector C3 of the second NPN bipolar transistor Q3. The fourth Zener diode DZ4 is connected in parallel with the negative collector load resistor R6. The cathode of the fourth Zener diode DZ4 is connected to the collector C3 of the second PNP bipolar transistor Q4, and the anode is connected to the negative-side conductive path 6. The third and fourth Zener diodes DZ3, DZ4 have the same characteristics. In the present embodiment, the breakdown voltages of the third and fourth Zener diodes DZ3 and DZ4 are selected to be the gate-source voltages when the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are turned on. .

FET駆動回路4は、第2の相補型エミッタフォロワ回路31と、第3の相補型エミッタフォロワ回路32と、相補型電界効果トランジスタ回路33と、正極側電流制限用抵抗器R7と、負極側電流制限用抵抗器R8と、IGBT素子10の制御端子に接続される信号出力端子34と、第1および第2出力抵抗器RG1,RG2とを含んで構成される。 The FET drive circuit 4 includes a second complementary emitter follower circuit 31, a third complementary emitter follower circuit 32, a complementary field effect transistor circuit 33, a positive current limiting resistor R7, and a negative current. The limiting resistor R8, the signal output terminal 34 connected to the control terminal of the IGBT element 10, and the first and second output resistors R G1 and R G2 are configured.

第2の相補型エミッタフォロワ回路31は、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6を有する。第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6は、コンプリメンタリである。第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5と、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6とは、電気的に接続される。第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6の各ゲートG5,G6は、正極側コレクタ負荷抵抗器R5を介して正極側電圧源Vccに接続され、すなわち各ゲートG5,G6は、第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のコレクタC3に接続される。   The second complementary emitter follower circuit 31 includes third NPN type and third PNP type bipolar transistors Q5 and Q6. The third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors Q5 and Q6 are complementary. The emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5 and the emitter E6 of the third PNP bipolar transistor Q6 are electrically connected. The gates G5 and G6 of the third NPN type and third PNP type bipolar transistors Q5 and Q6 are connected to the positive voltage source Vcc via the positive collector load resistor R5, that is, the gates G5 and G6 are connected to each other. Are connected to the collector C3 of the second NPN bipolar transistor Q3.

正極側電流制限用抵抗器R7は、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5と、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6と間に設けられ、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5と、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6とを接続する。第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のコレクタC5は、正極側電圧源Vccに接続され、すなわちコレクタC5は正極側導電路5に接続される。第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のコレクタC6は、グランドに接続され、すなわちコレクタC6はグランド導電路7に接続される。第2の相補型エミッタフォロワ回路31は、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さいという特性を有する。   The positive-side current limiting resistor R7 is provided between the emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5 and the emitter E6 of the third PNP bipolar transistor Q6, and the emitter of the third NPN bipolar transistor Q5. E5 is connected to the emitter E6 of the third PNP bipolar transistor Q6. The collector C5 of the third NPN bipolar transistor Q5 is connected to the positive side voltage source Vcc, that is, the collector C5 is connected to the positive side conductive path 5. The collector C6 of the third PNP bipolar transistor Q6 is connected to the ground, that is, the collector C6 is connected to the ground conductive path 7. The second complementary emitter follower circuit 31 has a characteristic that the input impedance is large and the output impedance is small.

第3の相補型エミッタフォロワ回路32は、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタQ7,Q8を有する。第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタQ7,Q8は、コンプリメンタリである。第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のエミッタE7と、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8とは、電気的に接続される。第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタQ7,Q8の各ゲートG7,G8は、負極側コレクタ負荷抵抗器R6を介して負極側電圧源に接続され、すなわち各ゲートG7,G8は、第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4のコレクタC4に接続される。   The third complementary emitter follower circuit 32 includes fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors Q7 and Q8. The fourth NPN type and fourth PNP type bipolar transistors Q7 and Q8 are complementary. The emitter E7 of the fourth NPN bipolar transistor Q7 and the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8 are electrically connected. The gates G7, G8 of the fourth NPN type and fourth PNP type bipolar transistors Q7, Q8 are connected to the negative voltage source via the negative collector load resistor R6, that is, the gates G7, G8 are Connected to the collector C4 of the second PNP type bipolar transistor Q4.

負極側電流制限用抵抗器R8は、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のエミッタE7と、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタQ8との間に設けられ、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のエミッタE7と、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタQ8とを接続する。   The negative side current limiting resistor R8 is provided between the emitter E7 of the fourth NPN type bipolar transistor Q7 and the emitter Q8 of the fourth PNP type bipolar transistor Q8, and is connected to the fourth NPN type bipolar transistor Q7. The emitter E7 is connected to the emitter Q8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8.

第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のコレクタC7は、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のコレクタC6と接続されて、グランドに接続され、すなわちコレクタC7は、グランド導電路7に接続される。第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のコレクタC8は、負極側電圧源Vssに接続され、すなわちコレクタC8は、負極側導電路6に接続される。第3の相補型エミッタフォロワ回路32は、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さいという特性を有する。   The collector C7 of the fourth NPN bipolar transistor Q7 is connected to the collector C6 of the third PNP bipolar transistor Q6 and connected to the ground, that is, the collector C7 is connected to the ground conductive path 7. The collector C8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8 is connected to the negative side voltage source Vss, that is, the collector C8 is connected to the negative side conductive path 6. The third complementary emitter follower circuit 32 has a characteristic that the input impedance is large and the output impedance is small.

相補型電界効果トランジスタ回路33は、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2を有する。PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2は、コンプリメンタリである。また本実施の形態では、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2は、エンハンスメント型である。Pチャネルの電界効果トランジスタM1のドレインD1と、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のドレインD2とは、接続される。Pチャネルの電界効果トランジスタM1のゲートG1が、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5と正極側電流制限用抵抗器R7との接続部位、すなわち第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5と接続される。Nチャネルの電界効果トランジスタM2のゲートG2が、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8と負極側電流制限用抵抗器R8との接続部位、すなわち第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8と接続される。Pチャネルの電界効果トランジスタM1のソースS1は、正極側電圧源Vccに接続され、すなわちソースS1が正極側導電路5に接続される。Nチャネルの電界効果トランジスタM2のソースS2は、負極側電圧源Vssに接続され、すなわちソースS2が負極側導電路7に接続される。   The complementary field effect transistor circuit 33 includes P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2. P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 are complementary. In the present embodiment, the P-channel and N-channel field effect transistors M1, M2 are enhancement type. The drain D1 of the P-channel field effect transistor M1 and the drain D2 of the N-channel field effect transistor M2 are connected. The gate G1 of the P-channel field effect transistor M1 is connected to the connection portion between the emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5 and the positive current limiting resistor R7, that is, the emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5. Connected. The gate G2 of the N-channel field effect transistor M2 is connected to the connection portion between the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8 and the negative current limiting resistor R8, that is, the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8. Connected. The source S 1 of the P-channel field effect transistor M 1 is connected to the positive side voltage source Vcc, that is, the source S 1 is connected to the positive side conductive path 5. The source S2 of the N-channel field effect transistor M2 is connected to the negative side voltage source Vss, that is, the source S2 is connected to the negative side conductive path.

PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2の各ドレインD1,D2に、IGBT素子10の制御端子であるIGBT素子ゲートG0が電気的に接続される。具体的にはPチャネルの電界効果トランジスタM1のドレインD1が、第1出力抵抗器RG1を介して信号出力端子34に接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のドレインD2が、第2出力抵抗器RG2を介して信号出力端子34に接続される。PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2の各ドレインD1,D2間に、第1および第2出力抵抗器RG1,RG2は、直列に接続される。信号出力端子34は、IGBT素子ゲートGに接続される。第1および第2出力抵抗器RG1,RG2の抵抗値は小さく、1Ω程度に選ばれる。第1および第2出力抵抗器RG1,RG2は、IGBT素子10のゲート電流を制限するためのものであり、またPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がON状態とOFF状態との過渡状態のときに流れる短絡電流を小さくするためのものである。第1および第2出力抵抗器RG1,RG2は、予め定める抵抗値を有し、その予め定める抵抗値は、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がON状態の時のドレイン電流がこれらPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2の最大許容電流よりも小さくなり、なおかつIGBT素子10のON/OFFの応答速度が遅くならないようにするように選ばれる。 An IGBT element gate G0, which is a control terminal of the IGBT element 10, is electrically connected to the drains D1, D2 of the P-channel and N-channel field effect transistors M1, M2. Specifically the drain D1 of the field-effect transistor M1 of the P-channel, is connected via a first output resistor R G1 to the signal output terminal 34, the drain D2 of the field-effect transistor M2 of N channel, the second output resistor Connected to the signal output terminal 34 via the device RG2 . The first and second output resistors R G1 and R G2 are connected in series between the drains D1 and D2 of the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2. The signal output terminal 34 is connected to the IGBT element gate G. The resistance values of the first and second output resistors R G1 and R G2 are small and are selected to be about 1Ω. The first and second output resistors R G1 and R G2 are for limiting the gate current of the IGBT element 10, and the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are in the ON state. This is to reduce the short-circuit current that flows in the transient state with the OFF state. The first and second output resistors R G1 and R G2 have predetermined resistance values, which are determined when the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are in the ON state. The drain current is selected to be smaller than the maximum allowable current of the P-channel field-effect transistor M1 and the N-channel field-effect transistor M2, and the ON / OFF response speed of the IGBT element 10 is not slowed down. .

IGBT素子10には、IGBT素子10のコレクタC0およびエミッタE0に並列に整流ダイオードD0が接続される。整流ダイオードD0のカソードとIGBT素子10のコレクタC0が接続され、整流ダイオードD0のアノードとIGBT素子10のエミッタE0とが接続される。IGBT素子10のエミッタE0は、グランド導電路7に接続される。IGBT素子10のコレクタC0およびエミッタE0間には、たとえば1000V程度の予め定める高電圧が印加される。   A rectifier diode D0 is connected to the IGBT element 10 in parallel with the collector C0 and the emitter E0 of the IGBT element 10. The cathode of rectifier diode D0 and collector C0 of IGBT element 10 are connected, and the anode of rectifier diode D0 and emitter E0 of IGBT element 10 are connected. The emitter E 0 of the IGBT element 10 is connected to the ground conductive path 7. A predetermined high voltage of about 1000 V, for example, is applied between the collector C0 and the emitter E0 of the IGBT element 10.

IGBT素子10は駆動装置1から見ると、容量性の負荷とみなすことができ、すなわちIGBT素子10のゲートG0とエミッタE0間にコンデンサが形成されていると見なすことができる。駆動装置1は、IGBT素子10をオン(ON)状態にする、すなわちIGBT素子10のコレクタC0およびエミッタE0間に所定の電流を流すためには、IGBT素子10のゲートG0とエミッタE0間に電荷を蓄積する、つまり充電する。駆動装置1は、IGBT素子10をOFF状態にする、IGBT素子10のコレクタC0およびエミッタE0間に電流を流さないようにするには、IGBT素子10のゲートG0およびエミッタE0間の電荷を放出する、つまり放電する。   The IGBT element 10 can be regarded as a capacitive load when viewed from the driving device 1, that is, it can be regarded as a capacitor formed between the gate G0 and the emitter E0 of the IGBT element 10. In order for the driving device 1 to turn on the IGBT element 10, that is, to allow a predetermined current to flow between the collector C 0 and the emitter E 0 of the IGBT element 10, a charge is generated between the gate G 0 and the emitter E 0 of the IGBT element 10. Store, that is, charge. The driving device 1 releases the electric charge between the gate G0 and the emitter E0 of the IGBT element 10 in order to turn off the IGBT element 10 and prevent the current from flowing between the collector C0 and the emitter E0 of the IGBT element 10. That is, it discharges.

駆動装置1では、PWM信号に基づいて、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2が選択的にON状態となり、すなわちPチャネルの電界効果トランジスタM1のソースS1およびドレインD1間に電流が流れるか、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のソースS2およびドレインD2間に電流が流れる。Pチャネルの電界効果トランジスタM1がON状態となると、Pチャネルの電界効果トランジスタM1から第1出力抵抗器RG1に電流が流れる。第1出力抵抗器RG1に流れる電流の大きさをIpとする。Nチャネルの電界効果トランジスタM2がON状態となると、第2出力抵抗器RG2からNチャネルの電界効果トランジスタM2に電流が流れる。第2出力抵抗器RG2に流れる電流の大きさをInとする。信号出力端子34からは、IGBT素子10のゲートG0に駆動電流が与えられ、この駆動電流の大きさをIgとすると、Ig=Ipまたは−Inとなる。 In the driving apparatus 1, the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 are selectively turned on based on the PWM signal, that is, a current flows between the source S1 and the drain D1 of the P-channel field effect transistor M1. Alternatively, a current flows between the source S2 and the drain D2 of the N-channel field effect transistor M2. When the field effect transistor M1 of the P-channel is turned ON, a current flows from the field effect transistor M1 of the P-channel to the first output resistor R G1. The magnitude of the current flowing through the first output resistor R G1 is Ip. When the N-channel field effect transistor M2 is turned on, a current flows from the second output resistor RG2 to the N-channel field effect transistor M2. The magnitude of the current flowing through the second output resistor R G2 and In. A drive current is applied from the signal output terminal 34 to the gate G0 of the IGBT element 10, and Ig = Ip or −In, where Ig is the magnitude of this drive current.

第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタQ1,Q3,Q5,Q7は、同じ特性を有し、第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタQ2,Q4,Q6,Q8は、同じ特性を有する。第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタQ1〜Q8は、本実施の形態では、シリコン(Si)によって形成される。   The first to fourth NPN type bipolar transistors Q1, Q3, Q5, Q7 have the same characteristics, and the first to fourth PNP type bipolar transistors Q2, Q4, Q6, Q8 have the same characteristics. In the present embodiment, the first to fourth NPN type bipolar transistors and the first to fourth PNP type bipolar transistors Q1 to Q8 are formed of silicon (Si).

図2(1)〜(9)は、駆動装置1を動作させたときの、駆動装置1の各部の電位を表す波形図である。図2(1)〜(9)において、横軸は時刻を表し、縦軸は電位を表す。   2 (1) to (9) are waveform diagrams showing potentials of respective parts of the driving device 1 when the driving device 1 is operated. 2 (1) to (9), the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential.

図2(1)は、フォトカプラPC1のダイオード11のカソードと信号入力端子15との接続部位(図1のA点)における電位を表す。以後、フォトカプラPC1のダイオード11のカソードと信号入力端子15との接続部位をA点と記載する。   FIG. 2 (1) shows the potential at the connection site (point A in FIG. 1) between the cathode of the diode 11 of the photocoupler PC1 and the signal input terminal 15. FIG. Hereinafter, the connection part between the cathode of the diode 11 of the photocoupler PC1 and the signal input terminal 15 is referred to as point A.

図2(2)は、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタと、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2との接続部位(図1のB点)における電位を表す。以後、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタと、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各ゲートG1,G2との接続部位を、B点と記載する。   FIG. 2B is a connection portion (point B in FIG. 1) between the collector of the insulating circuit bipolar transistor 14 and the gates G1 and G2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1 and Q2. Represents potential. Hereinafter, a connection site between the collector of the insulating circuit bipolar transistor 14 and the gates G1, G2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2 will be referred to as point B.

図2(3)は、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2と、エミッタ負荷抵抗器R4との接続部位(図1のC点)における電位を表す。以後、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2と、エミッタ負荷抵抗器R4との接続部位を、C点と記載する。   FIG. 2 (3) shows the potential at the connection site (point C in FIG. 1) between the emitters E1 and E2 of the first NPN type and first PNP type bipolar transistors Q1 and Q2 and the emitter load resistor R4. To express. Hereinafter, the connection site between the emitters E1, E2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2 and the emitter load resistor R4 will be referred to as point C.

図2(4)は、エミッタ負荷抵抗器R4と、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4との接続部位(図1のD点)における電位を表す。以後、エミッタ負荷抵抗器R4と、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4との接続部位を、D点と記載する。   FIG. 2 (4) shows the potential at the connection site (point D in FIG. 1) between the emitter load resistor R4 and the emitters E3 and E4 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3 and Q4. To express. Hereinafter, a connection site between the emitter load resistor R4 and each of the emitters E3 and E4 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3 and Q4 is referred to as a D point.

図2(5)は、正極側コレクタ負荷抵抗器R5と、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6の各ゲートG5,G6との接続部位(図1のE点)における電位を表す。以後、正極側コレクタ負荷抵抗器R5と、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6の各ゲートG5,G6との接続部位を、E点と記載する。   FIG. 2 (5) shows a connection portion (point E in FIG. 1) between the positive collector load resistor R5 and the gates G5 and G6 of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors Q5 and Q6. Represents potential. Hereinafter, a connection site between the positive collector load resistor R5 and the gates G5 and G6 of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors Q5 and Q6 is referred to as an E point.

図2(6)は、負極側コレクタ負荷抵抗器R6と、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタQ7,Q8の各ゲートG7,G8との接続部位(図1のF点)における電位を表す。以後、負極側コレクタ負荷抵抗器R6と、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタQ7,Q8の各ゲートG7,G8との接続部位を、F点と記載する。   FIG. 2 (6) shows a connection portion (point F in FIG. 1) between the negative collector load resistor R6 and the gates G7, G8 of the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors Q7, Q8. Represents potential. Hereinafter, a connection site between the negative collector load resistor R6 and the gates G7 and G8 of the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors Q7 and Q8 is referred to as an F point.

図2(7)は、Pチャネルの電界効果トランジスタM1のゲートG1と、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5との接続部位(図1のG点)における電位を表す。以後、Pチャネルの電界効果トランジスタM1のゲートG1と、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5のエミッタE5との接続部位を、G点と記載する。   FIG. 2 (7) shows the potential at the connection site (point G in FIG. 1) between the gate G1 of the P-channel field effect transistor M1 and the emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5. Hereinafter, a connection site between the gate G1 of the P-channel field effect transistor M1 and the emitter E5 of the third NPN bipolar transistor Q5 is referred to as a point G.

図2(8)は、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のゲートG2と、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8との接続部位(図1のH点)における電位を表す。以後、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のゲートG2と、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8との接続部位を、H点と記載する。   FIG. 2 (8) shows the potential at the connection site (point H in FIG. 1) between the gate G2 of the N-channel field effect transistor M2 and the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8. Hereinafter, a connection site between the gate G2 of the N-channel field effect transistor M2 and the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8 is referred to as an H point.

図2(9)は、信号出力端子34の電位、すなわち第1および第2出力抵抗器RG1,RG2と、IGBT素子ゲートGとの接続部位(図1のI点)における電位を表す。以後、第1および第2出力抵抗器RG1,RG2と、IGBT素子ゲートGとの接続部位を、I点と記載する。 FIG. 2 (9) shows the potential of the signal output terminal 34, that is, the potential at the connection portion (point I in FIG. 1) between the first and second output resistors R G1 and R G2 and the IGBT element gate G. Hereinafter, a connection site between the first and second output resistors R G1 and R G2 and the IGBT element gate G is referred to as an I point.

まずIGBT素子10を、OFF状態からON状態に遷移させるときの駆動装置1の動作について説明する。時刻t0では、IGBT素子10がOFF状態であり、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4と第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7とがON状態であり、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がON状態であり、IGBT素子10のIGBT素子ゲートGが、負極側電源Vssの電位V−によって逆バイアスされている。このとき、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3と第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6とは、OFF状態になっており、Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、OFF状態となっている。時刻t0では、IGBT素子10をOFF状態にするゲートOFF指令を表すPWM信号が、信号入力端子15に与えられている。   First, the operation of the driving device 1 when the IGBT element 10 is transitioned from the OFF state to the ON state will be described. At time t0, the IGBT element 10 is in an OFF state, the first NPN bipolar transistor Q1, the second PNP bipolar transistor Q4, and the fourth NPN bipolar transistor Q7 are in an ON state, and an N-channel electric field is generated. The effect transistor M2 is in the ON state, and the IGBT element gate G of the IGBT element 10 is reverse-biased by the potential V− of the negative power supply Vss. At this time, the first PNP bipolar transistor Q2, the second NPN bipolar transistor Q3, the third NPN bipolar transistor Q5, and the third PNP bipolar transistor Q6 are in the OFF state, and the P channel The field effect transistor M1 is in an OFF state. At time t0, a PWM signal representing a gate OFF command for turning off the IGBT element 10 is given to the signal input terminal 15.

信号入力端子15に、IGBT素子10をOFF状態にするゲートOFF指令を表すPWM信号が与えられると、A点の電位は、フォトカプラ絶縁回路電圧源Pccの電位Vpとなり、信号入力端子15に、IGBT素子10をON状態にするゲートON指令を表すPWM信号が与えられると、A点の電位は、グランド電位、ここでは0Vとなる。   When a PWM signal representing a gate OFF command for turning off the IGBT element 10 is applied to the signal input terminal 15, the potential at the point A becomes the potential Vp of the photocoupler insulation circuit voltage source Pcc. When a PWM signal indicating a gate ON command for turning on the IGBT element 10 is given, the potential at the point A becomes the ground potential, here 0V.

時刻t0におけるA点の電位は、フォトカプラ絶縁回路電圧源Pccの電位Vpである。時刻t0におけるB点の電位は、グランド導電路7の電位、言い換えるとグランド電位から、第1ツェナダイオードZD1および第2ツェナダイオードZD2の降伏電圧VZD、ならびに第1ダイオードD1の順方向降下電圧VD1を加算した電圧分だけ高い電位(V1)である。時刻t0におけるC点の電位は、正極性電圧源Vccの電位(V+)から、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のコレクタC1およびエミッタE1間の電圧分だけ低い電圧(V3)である。 The potential at point A at time t0 is the potential Vp of the photocoupler insulation circuit voltage source Pcc. The potential at point B at time t0 is the breakdown voltage V ZD of the first Zener diode ZD1 and the second Zener diode ZD2 and the forward drop voltage V of the first diode D1 from the potential of the ground conductive path 7, in other words, the ground potential. The potential (V1) is higher by the voltage obtained by adding D1 . The potential at point C at time t0 is a voltage (V3) that is lower than the potential (V +) of the positive voltage source Vcc by the voltage between the collector C1 and the emitter E1 of the first NPN bipolar transistor Q1.

時刻t0におけるD点の電位は、グランド電位から、第2ツェナダイオードZD2の降伏電圧に、第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4のベースB4およびエミッタE4間の電圧を加算した電圧分だけ高い電位(V4)である。時刻t0におけるE点の電位は、正極側電圧源Vccの電位(V+)である。時刻t0におけるF点の電位は、負極側電圧源Vssの電位に、第4ツェナダイオードZD4の降伏電圧を加算した電位(V5)である。時刻t0におけるG点の電位は、正極性電圧源Vccの電位(V+)である。時刻t0におけるH点の電位は、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のベースB8の電位から、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のベースB7およびエミッタE7間の電圧と、負極側電流制限用抵抗R8による降下電圧とを加算した電圧分だけ低い電位(V7)である。また時刻t0におけるI点の電位は、ほぼ負極側電圧源Vssの電位(V−)である。   The potential at point D at time t0 is higher than the ground potential by a voltage obtained by adding the voltage between the base B4 and the emitter E4 of the second PNP bipolar transistor Q4 to the breakdown voltage of the second Zener diode ZD2 (V4). ). The potential at point E at time t0 is the potential (V +) of the positive voltage source Vcc. The potential at point F at time t0 is a potential (V5) obtained by adding the breakdown voltage of the fourth Zener diode ZD4 to the potential of the negative voltage source Vss. The potential at point G at time t0 is the potential (V +) of the positive voltage source Vcc. The potential at the point H at time t0 is the voltage between the base B7 and the emitter E7 of the fourth NPN bipolar transistor Q7 and the negative current limiting resistor R8 from the potential of the base B8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8. The potential (V7) is lower by the voltage obtained by adding the voltage drop due to. The potential at the point I at time t0 is substantially the potential (V−) of the negative voltage source Vss.

時刻t0では、エミッタ負荷抵抗器R4において、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2から、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4に向かって、矢符X1で表す方向に、電流が流れている。   At time t0, in the emitter load resistor R4, the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3, Q2 from the emitters E1, E2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1, Q2, respectively. A current flows in the direction indicated by the arrow X1 toward the emitters E3 and E4 of Q4.

時刻t0が経過した後、時刻t1において、IGBT素子10をON状態にするゲートON指令を表すPWM信号が、信号入力端子15に与えられると、A点の電位は、グランド電位まで低下する。   When the PWM signal representing the gate ON command for turning on the IGBT element 10 is applied to the signal input terminal 15 at the time t1 after the time t0 has elapsed, the potential at the point A drops to the ground potential.

時刻t1においてA点の電位が低下すると、フォトカプラPC1の絶縁回路バイポーラトランジスタ14のベースに電流が流れて、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタおよびエミッタ間の電圧が低下して、時刻t1からB点の電位が徐々に低下し始める。B点の電位が低下すると、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のベースB1の電位が低下するので、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のエミッタE1の電位を表すC点の電位も時刻t1から低下し始める。またB点の電位が低下すると、C点の電位が低下することによって、C点とエミッタ負荷抵抗器R4を介して接続されているD点の電位も時刻t1から低下し始める。またB点の電位が低下すると、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4を介して流れる電流が小さくなるので、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による降下電圧が小さくなり、F点の電位も時刻t0から降下し始める。またF点の電位が低下すると、これにともなって第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のベースB7の電位が低下するので、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のエミッタE7に接続されるH点の電位も時刻t1から低下し始める。   When the potential at the point A decreases at time t1, a current flows through the base of the insulating circuit bipolar transistor 14 of the photocoupler PC1, and the voltage between the collector and emitter of the insulating circuit bipolar transistor 14 decreases. The potential begins to drop gradually. When the potential at the point B decreases, the potential at the base B1 of the first NPN bipolar transistor Q1 decreases, so the potential at the point C representing the potential of the emitter E1 of the first NPN bipolar transistor Q1 also decreases from time t1. Begin to. When the potential at point B decreases, the potential at point C decreases, and the potential at point D connected to point C via emitter load resistor R4 also begins to decrease from time t1. Further, when the potential at the point B decreases, the current flowing through the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 decreases, so that the voltage drop due to the negative collector load resistor R6 decreases. The potential at point F also begins to drop from time t0. Further, when the potential at the point F decreases, the potential at the base B7 of the fourth NPN type bipolar transistor Q7 decreases accordingly, so that the potential at the point H connected to the emitter E7 of the fourth NPN type bipolar transistor Q7. Starts to decrease at time t1.

C点、D点、F点およびH点の電位は、時刻t1からB点の電位に比例して低下する。また時刻t1では、E点の電位およびG点の電位は、変化しない。また時刻t1において、I点の電位は、ほぼ負極側電圧源Vssの電位(V−)である。したがって時刻t1では、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がOFF状態であり、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がON状態となっている。   The potentials at points C, D, F, and H drop in proportion to the potential at point B from time t1. At time t1, the potential at point E and the potential at point G do not change. At time t1, the potential at point I is substantially the potential (V−) of the negative voltage source Vss. Therefore, at time t1, the P-channel field effect transistor M1 is in the OFF state and the N-channel field effect transistor M2 is in the ON state.

時刻t1が経過して、F点の電位が徐々に低下すると、H点の電位も徐々に低下する。F点の電位が徐々に低下して、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7がOFF状態となり、H点の電位と負極側電圧源Vssの電位V−との電位差が、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のオン電圧を下回ると、時刻t2において、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がOFF状態となる。これによって時刻t1が経過した後、時刻t2において、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2の両者がOFF状態となる。Nチャネルの電界効果トランジスタM2のオン電圧は、4V程度である。時刻t2において、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がOFF状態になると、I点の電位が上昇して、GND電位のVmとなる。また時刻t2においても、E点の電位およびG点の電位は、変化しない。   When the potential at point F gradually decreases after time t1, the potential at point H also gradually decreases. The potential at the point F is gradually lowered, the fourth NPN bipolar transistor Q7 is turned off, and the potential difference between the potential at the point H and the potential V− of the negative voltage source Vss is the N-channel field effect transistor M2. Below the ON voltage, the N-channel field effect transistor M2 is turned off at time t2. Thus, after time t1 has elapsed, at time t2, both the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are turned off. The on-voltage of the N-channel field effect transistor M2 is about 4V. At time t2, when the N-channel field effect transistor M2 is turned off, the potential at the point I rises to Vm of the GND potential. Also at time t2, the potential at point E and the potential at point G do not change.

時刻t2が経過し、D点の電位が、V2まで低下した時刻t3で、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4との両者がON状態からOFF状態に遷移する。D点の電位がV2以下になると、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のベースB2およびエミッタE2間、および第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のベースE3およびエミッタE2間にそれぞれ電圧が印加され、これによって、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3との両者がOFF状態からON状態に遷移する。時刻t3で、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3とがON状態になると、エミッタ負荷抵抗器R4に流れる電流の向きが反転し、すなわち第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4の各エミッタE3,E4から第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2に向かって、矢符X2で表す方向に、電流が流れる。第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4との両者がON状態からOFF状態に遷移してから、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3との両者がOFF状態からON状態に遷移するまでの間には、実際にはわずかな時間があるが、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4とのON状態からOFF状態への遷移と、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3とのOFF状態からON状態への遷移とは、ほぼ同時に起こっているとみなせる。   At time t3 when the time t2 has elapsed and the potential at the point D has dropped to V2, both the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 transition from the ON state to the OFF state. When the potential at the point D becomes V2 or less, voltages are applied between the base B2 and the emitter E2 of the first PNP bipolar transistor Q2 and between the base E3 and the emitter E2 of the second NPN bipolar transistor Q3. Thus, both the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 transition from the OFF state to the ON state. When the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 are turned on at time t3, the direction of the current flowing through the emitter load resistor R4 is reversed, that is, the second NPN type and the second NPN type In the direction indicated by the arrow X2 from the emitters E3 and E4 of the two PNP-type bipolar transistors Q3 and Q4 toward the emitters E1 and E2 of the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors Q1 and Q2, Current flows. After both the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 transition from the ON state to the OFF state, the first PNP bipolar transistor Q2, the second NPN bipolar transistor Q3, In actuality, there is a little time until both of the transistors transition from the OFF state to the ON state, but the first NPN type bipolar transistor Q1 and the second PNP type bipolar transistor Q4 are OFF from the ON state. The transition to the state and the transition from the OFF state to the ON state of the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 can be regarded as occurring almost simultaneously.

時刻t3で、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3とがON状態になることによって、正極側コレクタ負荷抵抗器R5に電流が流れ始める。時刻t3が経過し正極側コレクタ負荷抵抗器R5に電流が流れ始めると、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による電圧降下によって、E点の電位が徐々に低下する。またE点の電位が徐々に低下すると、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のベースB6の電位が低下するので、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6がOFF状態からON状態に移行しはじめ、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6の電位が低下し始める。第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタQ5,Q6のベースB5,B6の電位が低下して、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6がON状態になると、G点の電位は、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6の電位から正極側電流制限用抵抗器R7の両端間の電圧分だけ高い電位となる。また時刻t3で、H点の電位は、第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のベースB8の電位から第4のPNP型バイポーラトランジスタQ8のベースB8およびエミッタE8間の電圧分だけ高い電位(V8)となる。   At time t3, the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 are turned on, so that a current starts to flow through the positive collector load resistor R5. When the time t3 elapses and current starts to flow through the positive collector load resistor R5, the potential at the point E gradually decreases due to the voltage drop caused by the positive collector load resistor R5. Further, when the potential at the point E gradually decreases, the potential at the base B6 of the third PNP bipolar transistor Q6 decreases, so that the third PNP bipolar transistor Q6 starts to shift from the OFF state to the ON state. The potential of the emitter E6 of the PNP type bipolar transistor Q6 begins to drop. When the potentials of the bases B5 and B6 of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors Q5 and Q6 are lowered and the third PNP-type bipolar transistor Q6 is turned on, the potential at the point G becomes the third potential. Is higher than the potential of the emitter E6 of the PNP bipolar transistor Q6 by the voltage across the positive-side current limiting resistor R7. At time t3, the potential at point H is a potential (V8) that is higher than the potential at the base B8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8 by the voltage between the base B8 and the emitter E8 of the fourth PNP bipolar transistor Q8. Become.

時刻t3が経過してG点の電位が低下し、G点の電位と正極側電圧源Vccの電位V+との電位差、すなわちPチャネルの電界効果トランジスタM1のゲートG1およびソースS1間の電圧が、Pチャネルの電界効果トランジスタM1のオン電圧を上回ると、時刻t4でPチャネルの電界効果トランジスタM1がOFF状態からON状態に遷移する。Pチャネルの電界効果トランジスタM1のオン電圧は、4V程度である。   After the time t3, the potential at the point G decreases, and the potential difference between the potential at the point G and the potential V + of the positive voltage source Vcc, that is, the voltage between the gate G1 and the source S1 of the P-channel field effect transistor M1 is When the ON voltage of the P-channel field effect transistor M1 is exceeded, the P-channel field effect transistor M1 transitions from the OFF state to the ON state at time t4. The on-voltage of the P-channel field effect transistor M1 is about 4V.

時刻t2から時刻t4までの期間T1は、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がともにOFF状態となるので、スイッチングの過渡時にPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がともにON状態となってしまい、正極側電圧源Vccと負極側電圧源Vssとが短絡することがない。したがって、前記短絡によるPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2の破壊を防止することができる。前記期間T1は、たとえば200ナノ秒程度に選ばれる。   During a period T1 from time t2 to time t4, both the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are in the OFF state. Both the effect transistors M2 are turned on, and the positive voltage source Vcc and the negative voltage source Vss are not short-circuited. Therefore, the destruction of the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 due to the short circuit can be prevented. The period T1 is selected to be about 200 nanoseconds, for example.

B点、C点、D点、E点およびG点の電位は、時刻t5まで低下しつづける。時刻t5において、B点の電位は、グランド導電路7の電位になり、C点の電位は、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のベースB2の電位から、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のベースB2およびエミッタE2間の電圧分だけ高い電位(V9)になり、D点の電位は、第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のベースB3の電位よりも第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3のベースB3およびエミッタE3間の電圧分だけ低い電位(V10)になる。時刻t5において、E点は、正極側電圧源Vccの電位V+から、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧、すなわち第3ツェナダイオードZD3の降伏電圧分だけ低い電位(V11)となる。また時刻t5において、G点の電位は、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のベースB6の電位から、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のベースB6およびエミッタE6間の電圧および正極側電流制限用抵抗器R7による降下電圧を加算した電圧分だけ高い電位(V12)である。I点の電位は、時刻t4以降、ほぼ正極側電圧源Vccの電位V+となり、時刻t5においてもその電位が維持される。   The potentials at points B, C, D, E, and G continue to decrease until time t5. At time t5, the potential at the point B becomes the potential of the ground conductive path 7, and the potential at the point C is changed from the potential of the base B2 of the first PNP bipolar transistor Q2 to the base of the first PNP bipolar transistor Q2. The potential at the point D is higher than the potential between the base B3 of the second NPN type bipolar transistor Q3 and the potential of the base B3 of the second NPN type bipolar transistor Q3. The potential becomes lower (V10) by the voltage between the emitters E3. At time t5, the point E becomes a potential (V11) that is lower than the potential V + of the positive side voltage source Vcc by the voltage drop due to the positive side collector load resistor R5, that is, the breakdown voltage of the third Zener diode ZD3. At time t5, the potential at point G changes from the potential at the base B6 of the third PNP bipolar transistor Q6 to the voltage between the base B6 and the emitter E6 of the third PNP bipolar transistor Q6 and the positive current limiting resistor. This is a potential (V12) that is higher by the voltage obtained by adding the voltage drop caused by the resistor R7. The potential at the point I becomes substantially the potential V + of the positive voltage source Vcc after time t4, and this potential is maintained even at time t5.

以上のような動作によって、駆動装置1は、IGBT素子10がOFF状態からON状態に遷移させることができる。   By the operation as described above, the driving device 1 can cause the IGBT element 10 to transition from the OFF state to the ON state.

次に、IGBT素子10をON状態からOFF状態に遷移させるときの駆動装置1の動作について説明する。時刻t5において、IGBT素子10がON状態のとき、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3と第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7とがON状態であり、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がON状態であり、IGBT素子10のIGBT素子ゲートGが、正極側電源Vccの電位V+によってバイアスされている。   Next, the operation of the driving device 1 when the IGBT element 10 is transitioned from the ON state to the OFF state will be described. At time t5, when the IGBT element 10 is in the ON state, the first PNP bipolar transistor Q2, the second NPN bipolar transistor Q3, and the fourth NPN bipolar transistor Q7 are in the ON state, and the electric field of the P channel The effect transistor M1 is in the ON state, and the IGBT element gate G of the IGBT element 10 is biased by the potential V + of the positive power supply Vcc.

時刻t5から時刻t6までの間は、信号入力端子15に、IGBT素子10をON状態にするゲートON指令を表すPWM信号が与えられており、B点はグランド電位となり、C点の電位はV9となり、D点の電位はV10となり、E点の電位はV11となり、F点の電位はV−となり、G点の電位はV12となり、H点の電位はV8となり、I点の電位はV+となっている。   Between time t5 and time t6, a PWM signal indicating a gate ON command for turning on the IGBT element 10 is given to the signal input terminal 15, the point B becomes the ground potential, and the potential at the point C is V9. The potential at point D is V10, the potential at point E is V11, the potential at point F is V-, the potential at point G is V12, the potential at point H is V8, and the potential at point I is V +. It has become.

時刻t6において、IGBT素子10をOFF状態するゲートOFF指令を表すPWM信号が、信号入力端子15に与えられると、A点の電位は、グランド電位から上昇して、フォトカプラ絶縁回路電圧源Pccの電位Vpとなる。   At time t6, when a PWM signal representing a gate OFF command for turning off the IGBT element 10 is applied to the signal input terminal 15, the potential at the point A rises from the ground potential, and the photocoupler insulation circuit voltage source Pcc The potential is Vp.

時刻t6において、A点の電位が低下すると、フォトカプラPC1の絶縁回路バイポーラトランジスタ14のベースに電流が減少し、絶縁回路バイポーラトランジスタ14のコレクタおよびエミッタ間の電圧が上昇して、時刻t1からB点の電位が徐々に上昇し始める。B点の電位が上昇すると、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のベースB1の電位が上昇するので、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2のエミッタE2の電位を表すC点の電位も時刻t6から上昇し始める。またC点の電位が上昇することによって、C点とエミッタ負荷抵抗器R4を介して接続されているD点の電位も時刻t6から上昇し始める。またB点の電位が上昇すると、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2および第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3を介して流れる電流が小さくなるので、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧が小さくなり、E点の電位も時刻t6から上昇し始める。さらにE点の電位が上昇すると、第3のPNP型バイポーラトランジスタQ6のベースB6の電位が上昇するので、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ6のエミッタE6に接続されるG点の電位も時刻t6から上昇し始める。時刻t6では、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がON状態となっており、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がOFF状態となっている。   When the potential at point A decreases at time t6, the current decreases in the base of the insulating circuit bipolar transistor 14 of the photocoupler PC1, the voltage between the collector and emitter of the insulating circuit bipolar transistor 14 increases, and from time t1 to B The point potential begins to rise gradually. When the potential at the point B rises, the potential at the base B1 of the first NPN bipolar transistor Q1 rises, so the potential at the point C representing the potential of the emitter E2 of the first PNP bipolar transistor Q2 also rises from time t6. Begin to. As the potential at the point C rises, the potential at the point D connected to the point C via the emitter load resistor R4 also starts to rise from time t6. Further, when the potential at the point B rises, the current flowing through the first PNP type bipolar transistor Q2 and the second NPN type bipolar transistor Q3 becomes small, so that the voltage drop due to the positive collector load resistor R5 becomes small, The potential at point E also starts to rise from time t6. When the potential at the point E further increases, the potential at the base B6 of the third PNP bipolar transistor Q6 increases, so that the potential at the point G connected to the emitter E6 of the third NPN bipolar transistor Q6 also increases from time t6. Begins to rise. At time t6, the P-channel field effect transistor M1 is in the ON state and the N-channel field effect transistor M2 is in the OFF state.

C点、D点、E点およびG点の電位は、時刻t1からB点の電位に比例して上昇する。また時刻t6では、F点の電位およびH点の電位は、変化しない。また時刻t6において、I点の電位は、ほぼ正極側電圧源Vccの電位V+である。   The potentials at points C, D, E, and G rise in proportion to the potential at point B from time t1. At time t6, the potential at point F and the potential at point H do not change. At time t6, the potential at point I is substantially the potential V + of the positive voltage source Vcc.

時刻t6が経過して、E点の電位が徐々に上昇すると、G点の電位も徐々に上昇する。E点の電位が徐々に上昇して、第3のNPN型バイポーラトランジスタQ6がOFF状態となり、G点の電位と正極側電圧源Vccの電位V+との電位差が、Nチャネルの電界効果トランジスタM1のオン電圧を下回ると、時刻t6において、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がOFF状態となる。これによって時刻t7において、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2の両者がOFF状態となる。時刻t7において、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がOFF状態になると、I点の電位が低下して、GND電位のVmとなる。   When the potential at point E gradually rises after time t6 has elapsed, the potential at point G also gradually rises. The potential at the point E gradually rises and the third NPN bipolar transistor Q6 is turned off, and the potential difference between the potential at the point G and the potential V + of the positive voltage source Vcc is the N channel field effect transistor M1. When the voltage is lower than the ON voltage, the P-channel field effect transistor M1 is turned OFF at time t6. As a result, at time t7, both the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are turned off. At time t7, when the P-channel field effect transistor M1 is turned off, the potential at the point I is lowered to the GND potential Vm.

時刻t6が経過し、D点の電位が、V2まで上昇した時刻t8で、第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3との両者がON状態からOFF状態に遷移する。D点の電位がV2以上になると、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1のベースB1およびエミッタE1間、および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4のベースE4およびエミッタE4間にそれぞれ電圧が印加され、これによって、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4との両者がOFF状態からON状態に遷移する。時刻t8で、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4とがON状態になると、エミッタ負荷抵抗器R4に流れる電流の向きが反転し、すなわち第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q2の各エミッタE1,E2から第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4のエミッタE3,E4に向かって、矢符X1で表す方向に、電流が流れる。第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3との両者がON状態からOFF状態に遷移してから、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ4との両者がOFF状態からON状態に遷移するまでの間には、実際にはわずかな時間があるが、同時に第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2と第2のNPN型バイポーラトランジスタQ3とのON状態からOFF状態への遷移と、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4とのOFF状態からON状態への遷移とは、同時に起こっているとみなせる。   At time t8 when the time point t6 has elapsed and the potential at the point D has increased to V2, both the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 transition from the ON state to the OFF state. When the potential at the point D becomes V2 or more, voltages are applied between the base B1 and the emitter E1 of the first NPN bipolar transistor Q1 and between the base E4 and the emitter E4 of the second PNP bipolar transistor Q4, respectively. As a result, both the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 transition from the OFF state to the ON state. When the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 are turned on at time t8, the direction of the current flowing through the emitter load resistor R4 is reversed, that is, the first NPN type and the first NPN type Current from the emitters E1, E2 of one PNP-type bipolar transistor Q1, Q2 toward the emitters E3, E4 of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q3, Q4 in the direction indicated by the arrow X1 Flows. After both the first PNP bipolar transistor Q2 and the second NPN bipolar transistor Q3 transition from the ON state to the OFF state, the first NPN bipolar transistor Q1 and the second NPN bipolar transistor Q4 In actuality, there is a slight time until both of the first and second NPN bipolar transistors Q2 and Q3 are switched from the OFF state to the ON state. The transition to the OFF state and the transition from the OFF state to the ON state of the first NPN bipolar transistor Q1 and the second PNP bipolar transistor Q4 can be regarded as occurring simultaneously.

時刻t8で、第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1と第2のPNP型バイポーラトランジスタQ4とがON状態になることによって、時刻t8から負極側コレクタ負荷抵抗器R6に電流が流れ始める。時刻t3が経過し負極側コレクタ負荷抵抗器R6に電流が流れ始めると、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による電圧降下によって、F点の電位が徐々に上昇する。またF点の電位が徐々に上昇すると、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ8のベースB8の電位が上昇するので、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ8のエミッタE8の電位を表すH点の電位が上昇する。F点の電位が上昇して、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7がON状態になると、H点の電位は、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のエミッタE7の電位から負電位電流制限用抵抗器R8の両端間の電圧分だけ低い電位となる。また時刻t8で、E点の電位は、正極側電圧源Vccの電位V+となり、G点の電位は、正極側電源Vccの電位V+となる。   At time t8, the first NPN-type bipolar transistor Q1 and the second PNP-type bipolar transistor Q4 are turned on, so that current starts to flow to the negative collector load resistor R6 from time t8. When the time t3 passes and the current starts to flow through the negative collector load resistor R6, the potential at the point F gradually increases due to the voltage drop caused by the negative collector load resistor R6. Further, when the potential at the point F gradually increases, the potential at the base B8 of the fourth NPN type bipolar transistor Q8 increases, so that the potential at the point H representing the potential of the emitter E8 of the fourth NPN type bipolar transistor Q8 increases. To do. When the potential at the point F rises and the fourth NPN type bipolar transistor Q7 is turned on, the potential at the point H changes from the potential of the emitter E7 of the fourth NPN type bipolar transistor Q7 to the negative potential current limiting resistor. The potential becomes lower by the voltage across R8. At time t8, the potential at point E becomes the potential V + of the positive voltage source Vcc, and the potential at point G becomes the potential V + of the positive power source Vcc.

時刻t8が経過してH点の電位が上昇し、H点の電位と負極側電圧源Vssの電位V−との電位差、すなわちNチャネルの電界効果トランジスタM2のゲートG2およびソースS2間の電圧が、Nチャネルの電界効果トランジスタM2のオン電圧を上回ると、時刻t9でNチャネルの電界効果トランジスタM2がOFF状態からON状態に遷移する。   After the time t8, the potential at the H point rises, and the potential difference between the potential at the H point and the potential V− of the negative voltage source Vss, that is, the voltage between the gate G2 and the source S2 of the N-channel field effect transistor M2 is When the ON voltage of the N-channel field effect transistor M2 is exceeded, the N-channel field effect transistor M2 transitions from the OFF state to the ON state at time t9.

時刻t7から時刻t8までの期間T2は、Pチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がともにOFF状態となるので、スイッチングの過渡時にPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2がともにON状態となってしまい、正極側電圧源Vccと負極側電圧源Vssとの短絡することがない。したがって、前記短絡によるPチャネルの電界効果トランジスタM1およびNチャネルの電界効果トランジスタM2の破壊を防止することができる。前記期間T2は、たとえば200ナノ秒程度に選ばれる。   In a period T2 from time t7 to time t8, both the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 are in the OFF state, and therefore, the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel electric field are in a switching transient. Both the effect transistors M2 are turned on, and the positive voltage source Vcc and the negative voltage source Vss are not short-circuited. Therefore, the destruction of the P-channel field effect transistor M1 and the N-channel field effect transistor M2 due to the short circuit can be prevented. The period T2 is selected to be about 200 nanoseconds, for example.

B点、C点、D点、F点およびH点の電位は、時刻t10まで上昇し続ける。時刻t10において、B点の電位はV1となり、C点の電位はV3となり、D点の電位はV4となる。時刻t10において、F点は、負極側電圧源Vssの電位V−から、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による降下電圧分、すなわち第4ツェナダイオードZD4の降伏電圧分だけ高い電位(V5)となる。また時刻t10において、H点の電位は、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のベースB7の電位から、第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7のベースB7およびエミッタE7間の電圧および負極側電流制限用抵抗器R8による降下電圧を加算した電圧分だけ低い電位(V7)である。I点の電位は、時刻t9以降、ほぼ負極側電圧源Vssの電位V−となり、時刻t10においてもその電位が維持される。   The potentials at points B, C, D, F, and H continue to rise until time t10. At time t10, the potential at point B is V1, the potential at point C is V3, and the potential at point D is V4. At time t10, the point F becomes a potential (V5) higher than the potential V− of the negative side voltage source Vss by the voltage drop due to the negative side collector load resistor R6, that is, the breakdown voltage of the fourth Zener diode ZD4. At time t10, the potential at point H is changed from the potential at the base B7 of the fourth NPN bipolar transistor Q7 to the voltage between the base B7 and the emitter E7 of the fourth NPN bipolar transistor Q7 and the negative-side current limiting resistor. It is a potential (V7) that is lower by the voltage obtained by adding the voltage drop due to the device R8. The potential at the point I becomes substantially the potential V− of the negative voltage source Vss after time t9, and this potential is maintained even at time t10.

以上のような動作によって、駆動装置1は、IGBT素子10をON状態からOFF状態に遷移させることができる。   By the operation as described above, the drive device 1 can transition the IGBT element 10 from the ON state to the OFF state.

図3は、IGBT素子10をOFF状態からON状態に遷移させる、つまりターンオンさせるときの、駆動装置1のA点、G点、I点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図であり、図4はIGBT素子10をターンオンさせるときの、駆動装置1のE点、G点、F点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。図3および図4において、横軸は時刻を表し、縦軸は電位を表す。なおここでは、駆動装置1の第1〜第4ツェナダイオードZD1〜ZD4の降伏電圧VZDを5Vとし、エミッタ負荷抵抗器R4の抵抗値を560Ωとし、正極側コレクタ負荷抵抗器R5の抵抗値を1.2kΩとし、負極側電流制限用抵抗器R8の抵抗値を10Ωとし、第1および第2出力抵抗器RG1,RG2の抵抗値をそれぞれ1.1Ωとし、負極側コレクタ負荷抵抗器R6および正極側電流制限用抵抗器R7を短絡させたものについて測定している。 FIG. 3 is a waveform diagram obtained by measuring the potentials at points A, G, I, and H of the driving device 1 with an oscilloscope when the IGBT element 10 is changed from the OFF state to the ON state, that is, when turned on. FIG. 4 is a waveform diagram in which the potentials at points E, G, F, and H of the driving device 1 when the IGBT element 10 is turned on are measured with an oscilloscope. 3 and 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential. Here, the breakdown voltage V ZD of the first to fourth Zener diodes ZD1 to ZD4 of the driving device 1 is 5V, the resistance value of the emitter load resistor R4 is 560Ω, and the resistance value of the positive collector load resistor R5 is The resistance value of the negative side current limiting resistor R8 is 10Ω, the resistance values of the first and second output resistors R G1 and R G2 are 1.1Ω, respectively, and the negative side collector load resistor R6 In addition, measurement is performed on the short-circuited positive-side current limiting resistor R7.

また図3の横軸において1マス分の時間は、250ナノ秒(nsec)であり、図4の横軸において1マス分の時間は、100ナノ秒(nsec)である。図3において、A点の波形は、他のG点、I点およびH点の波形と異なるチャンネルで測定しているので、電位の基準値が異なる。また図3において、A点、G点およびH点では、波形を5V/divで表しているが、I点では、波形を10V/divで表している。また図4において、E点、G点、F点およびH点における波形を5V/divで表している。   Further, the time for one square on the horizontal axis in FIG. 3 is 250 nanoseconds (nsec), and the time for one square on the horizontal axis in FIG. 4 is 100 nanoseconds (nsec). In FIG. 3, the waveform at point A is measured on a different channel from the waveforms at other points G, I, and H, so the reference value of the potential is different. In FIG. 3, at points A, G and H, the waveform is represented by 5 V / div, but at point I, the waveform is represented by 10 V / div. In FIG. 4, the waveforms at points E, G, F, and H are represented by 5 V / div.

図3および図4の波形図では、時刻t1でA点の電位がVpからグランド電位に変化する。時刻t1が経過した時刻t2において、I点の電位の波形が立ち上がる、すなわちI点の電位が上昇し始める。時刻t1から時刻t2までの時間は、500ナノ秒(nsec)程度となり、信号入力端子15に駆動信号を与えてから、信号出力端子34からIGBT素子10のIGBT素子ゲートG0に駆動信号が与えられるまでの時間を高速化することができた。   In the waveform diagrams of FIGS. 3 and 4, the potential at the point A changes from Vp to the ground potential at time t1. At time t2 when time t1 has elapsed, the waveform of the potential at point I rises, that is, the potential at point I begins to rise. The time from time t1 to time t2 is about 500 nanoseconds (nsec), and after the drive signal is given to the signal input terminal 15, the drive signal is given from the signal output terminal 34 to the IGBT element gate G0 of the IGBT element 10. It was possible to speed up the time.

図5は、IGBT素子10をON状態からOFF状態に遷移させる、つまりターンオフさせるときの、駆動装置1のA点、G点、I点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図であり、図6はIGBT素子10をターンオンさせるときの、駆動装置1のE点、G点、F点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。図5および図6において、横軸は時刻を表し、縦軸は電位を表す。なお図5および図6では、駆動装置1の測定条件は、前述した図3および図4に示す波形図を得たものと同様とした。   FIG. 5 is a waveform diagram in which the potentials at points A, G, I, and H of the driving device 1 when the IGBT element 10 is transitioned from the ON state to the OFF state, that is, turned off, are measured with an oscilloscope. FIG. 6 is a waveform diagram in which the potentials at points E, G, F, and H of the driving apparatus 1 when the IGBT element 10 is turned on are measured by an oscilloscope. 5 and 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential. In FIGS. 5 and 6, the measurement conditions of the drive device 1 are the same as those for obtaining the waveform diagrams shown in FIGS.

また図5の横軸において1マス分の時間は、250ナノ秒(nsec)であり、図6の横軸において1マス分の時間は、100ナノ秒(nsec)である。図5において、A点の波形は、他のG点、I点およびH点の波形と異なるチャンネルで測定しているので、電位の基準値が異なる。また図5において、A点、G点およびH点では、波形を5V/divで表しているが、I点では、波形を10V/divで表している。また図6において、E点、G点、F点およびH点における波形を5V/divで表している。   Further, the time for one square on the horizontal axis in FIG. 5 is 250 nanoseconds (nsec), and the time for one square on the horizontal axis in FIG. 6 is 100 nanoseconds (nsec). In FIG. 5, the waveform at point A is measured on a different channel from the waveforms at other points G, I, and H, so the reference value of the potential is different. In FIG. 5, at points A, G and H, the waveform is represented by 5 V / div, but at point I, the waveform is represented by 10 V / div. In FIG. 6, waveforms at points E, G, F, and H are represented by 5 V / div.

図5および図6の波形図では、時刻t6でA点の電位がグランド電位からVpに変化する。   In the waveform diagrams of FIGS. 5 and 6, the potential at the point A changes from the ground potential to Vp at time t6.

時刻t1が経過した時刻t7において、I点の電位の波形が立ち上がる、すなわちI点の電位が上昇し始める。時刻t1から時刻t2までの時間は、500ナノ秒(nsec)程度となり、信号入力端子15に駆動信号を与えてから、信号出力端子34からIGBT素子10のIGBT素子ゲートG0に駆動信号が与えられるまでの時間を高速化することができた。   At time t7 when time t1 has elapsed, the waveform of the potential at point I rises, that is, the potential at point I begins to rise. The time from time t1 to time t2 is about 500 nanoseconds (nsec), and after the drive signal is given to the signal input terminal 15, the drive signal is given from the signal output terminal 34 to the IGBT element gate G0 of the IGBT element 10. It was possible to speed up the time.

以上のように本発明の駆動装置1によれば、前述したように、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2の各ドレインD1,D2を接続して、駆動装置1の出力段を構成することによって、NチャネルおよびPチャネルの電界効果トランジスタM1,M2がレール・ツー・レールで動作する、すなわち信号出力端子34に、ほぼ正極側電圧源Vccの電位V+から負極側電圧源Vssの電位V−までの電位を与えることができ、電源電圧の利用効率を向上させることができる。   As described above, according to the driving apparatus 1 of the present invention, as described above, the drains D1 and D2 of the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 are connected to form the output stage of the driving apparatus 1. Thus, the N-channel and P-channel field effect transistors M1 and M2 operate on a rail-to-rail basis, that is, the signal output terminal 34 is substantially at the potential V + of the positive voltage source Vcc to the potential of the negative voltage source Vss. A potential up to V- can be applied, and the utilization efficiency of the power supply voltage can be improved.

Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、第3のPNP型および第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5,Q6のゲートG5,G6の電位が低下する過程でOFF状態からON状態に遷移し、第3のPNP型および第3のNPN型バイポーラトランジスタQ5,Q6のゲートG5,G6の電位が上昇する過程でON状態からOFF状態に遷移する。すなわち第1のPNP型および第2のNPN型バイポーラトランジスタがON状態となることによって、正極側コレクタ負荷抵抗器R5に電流が流れ出し、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧が大きくなる過程で、Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、OFF状態からON状態に遷移し、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧が小さくなる過程で、Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、ON状態からOFF状態に遷移する。したがって、Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、正極側コレクタ負荷抵抗器R5に電流が流れ、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となる。   The P-channel field effect transistor M1 changes from the OFF state to the ON state in the process in which the potentials of the gates G5 and G6 of the third PNP-type and third NPN-type bipolar transistors Q5 and Q6 decrease, and the third PNP In the process in which the potentials of the gates G5 and G6 of the n-type and third NPN-type bipolar transistors Q5 and Q6 rise, the ON state changes to the OFF state. That is, when the first PNP-type and second NPN-type bipolar transistors are turned on, current flows out to the positive collector load resistor R5, and the voltage drop due to the positive collector load resistor R5 increases. The P-channel field effect transistor M1 transitions from the OFF state to the ON state, and the P-channel field effect transistor M1 transitions from the ON state to the OFF state in the process of decreasing the voltage drop due to the positive collector load resistor R5. To do. Therefore, the P-channel field effect transistor M1 is turned on only when a current flows through the positive collector load resistor R5 and the voltage drop across the positive collector load resistor R5 is equal to or higher than a predetermined voltage.

Nチャネルの電界効果トランジスタM2は、第4のPNP型および第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7,Q8のゲートG7,G8の電位が上昇する過程でOFF状態からON状態に遷移し、第4のPNP型および第4のNPN型バイポーラトランジスタQ7,Q8のゲートG7,G8の電位が低下する過程でON状態からOFF状態に遷移する。すなわち第1のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタQ1,Q4がON状態となることによって、負極側コレクタ負荷抵抗器R6に電流が流れ出し、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による降下電圧が大きくなる過程で、Nチャネルの電界効果トランジスタM2は、OFF状態からON状態に遷移し、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による降下電圧が小さくなる過程で、Nチャネルの電界効果トランジスタM2は、ON状態からOFF状態に遷移する。したがって、Nチャネルの電界効果トランジスタM2は、負極側コレクタ負荷抵抗器R6に電流が流れ、負極側コレクタ負荷抵抗器による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となる。   The N-channel field effect transistor M2 changes from the OFF state to the ON state in the process in which the potentials of the gates G7 and G8 of the fourth PNP type and fourth NPN type bipolar transistors Q7 and Q8 rise, and the fourth PNP In the process in which the potentials of the gates G7 and G8 of the n-type and fourth NPN-type bipolar transistors Q7 and Q8 are lowered, the state changes from the ON state to the OFF state. That is, when the first NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Q1 and Q4 are turned on, a current flows to the negative collector load resistor R6, and the voltage drop due to the negative collector load resistor R6 increases. In the process, the N-channel field effect transistor M2 transitions from the OFF state to the ON state, and the N-channel field effect transistor M2 is switched from the ON state to the OFF state in the process of decreasing the voltage drop due to the negative collector load resistor R6. Transition to the state. Therefore, the N-channel field effect transistor M2 is turned on only when a current flows through the negative collector load resistor R6 and the voltage drop caused by the negative collector load resistor is equal to or higher than a predetermined voltage.

Pチャネルの電界効果トランジスタM1は、正極側コレクタ負荷抵抗器R5に電流が流れ、正極側コレクタ負荷抵抗器R5による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となり、またNチャネルの電界効果トランジスタM2は、負極側コレクタ負荷抵抗器R6に電流が流れ、負極側コレクタ負荷抵抗器R6による降下電圧が所定の電圧以上のときにだけ、ON状態となり、また第1の相補型エミッタフォロワ回路21と相補型ベース接地回路22とを前述のように接続することによって、正極側コレクタ負荷抵抗器R5および正極側コレクタ負荷抵抗器R6のいずれか一方に、選択的に電流を流すことができるので、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタのうちいずれか一方を選択的にON状態として、他方をOFF状態とすることができる。したがって、PチャネルおよびNチャネル電界効果トランジスタM1,M2のスイッチング動作が過渡状態にあるときに、PチャネルおよびNチャネル電界効果トランジスタM1,M2の両者がON状態になってしまうことが防止され、正極側電圧源Vccと負極側電圧源Vssとの短絡を防止して、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタM1,M2の破壊を防止することができる。   The P-channel field effect transistor M1 is turned on only when a current flows through the positive collector load resistor R5, and the voltage drop due to the positive collector load resistor R5 is equal to or higher than a predetermined voltage. The effect transistor M2 is in an ON state only when a current flows through the negative collector load resistor R6 and the voltage drop across the negative collector load resistor R6 is equal to or higher than a predetermined voltage, and the first complementary emitter follower circuit. 21 and the complementary base ground circuit 22 are connected as described above, so that a current can selectively flow through either the positive collector load resistor R5 or the positive collector load resistor R6. , P-channel and N-channel field effect transistors are selectively turned on and the other is turned on It is possible to the state. Therefore, when the switching operation of the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 is in a transient state, both the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 are prevented from being turned on. The short-circuit between the side voltage source Vcc and the negative side voltage source Vss can be prevented, and the destruction of the P-channel and N-channel field effect transistors M1 and M2 can be prevented.

また電圧/電流変換回路22では、電圧信号を電流信号に変換しているので、正極側および負極側電圧源Vcc,Vssの電位V+,V−の変動の影響を受けにくく、電圧/電流変換回路22を構成する第1および第2のNPN型バイポーラトランジスタQ1,Q3ならびに第1および第2のNPN型バイポーラトランジスタQ2,Q4への過大な電圧の印加を抑制することができ、駆動装置1の信頼性を向上させることができる。   In addition, since the voltage / current conversion circuit 22 converts the voltage signal into a current signal, the voltage / current conversion circuit 22 is hardly affected by fluctuations in the potentials V + and V− of the positive and negative voltage sources Vcc and Vss. The application of an excessive voltage to the first and second NPN bipolar transistors Q1 and Q3 and the first and second NPN bipolar transistors Q2 and Q4 constituting the circuit 22 can be suppressed. Can be improved.

また前述したように第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタQ1,Q3,Q5,Q7および第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタQ2,Q4,Q5,Q8を接続することによって、第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタQ1〜Q8は、全て非飽和領域で動作し、すなわちコレクタC1〜C8およびエミッタE1〜E8間の電圧が0Vにならない。第1〜第4NPN型バイポーラトランジスタおよび第1〜第4PNP型バイポーラトランジスタQ1〜Q8は、全て非飽和領域で動作するので、各バイポーラトランジスタQ1〜Q8における少数キャリアの蓄積効果による遅延時間を短くして、すなわち各バイポーラトランジスタQ1〜Q8がOFFになったときの遅延時間を短くして、各バイポーラトランジスタQ1〜Q8のスイッチング速度を向上させることができ、これによって駆動信号をIGBT素子10のIGBT素子ゲートG0に高速に与えて、IGBT素子10のスイッチング動作を高速化することができる。   Further, as described above, the first to fourth NPN type bipolar transistors Q1, Q3, Q5, Q7 and the first to fourth PNP type bipolar transistors Q2, Q4, Q5, Q8 are connected to each other, so that the first to fourth NPN type bipolar transistors are connected. The first to fourth PNP bipolar transistors Q1 to Q8 all operate in the non-saturated region, that is, the voltage between the collectors C1 to C8 and the emitters E1 to E8 does not become 0V. Since the first to fourth NPN bipolar transistors and the first to fourth PNP bipolar transistors Q1 to Q8 all operate in a non-saturated region, the delay time due to the minority carrier accumulation effect in each bipolar transistor Q1 to Q8 is shortened. That is, the delay time when each of the bipolar transistors Q1 to Q8 is turned off can be shortened to improve the switching speed of each of the bipolar transistors Q1 to Q8, whereby the drive signal is transmitted to the IGBT element gate of the IGBT element 10. The switching operation of the IGBT element 10 can be speeded up by applying G0 at high speed.

また駆動装置1では、駆動信号が入力される信号入力端子15と、IGBT素子10に接続される信号出力端子34との間で、フォトカプラPC1によって信号ラインを電気的に絶縁することができるので、入力側と出力側とで信号の電圧が異なる場合であっても、高電圧側の回路の影響を低電圧側の回路が受けにくく、低電圧側の回路を保護することができ、駆動装置1の信頼性を向上させることができる。したがって、たとえばマイクロコンピュータなどから出力される信号を信号入力端子15から入力して、インバータ装置40に用いられる大電流が流れ、高電圧が印加されるIGBT素子10を安定して駆動することができる。   In the driving device 1, the signal line can be electrically isolated by the photocoupler PC 1 between the signal input terminal 15 to which the driving signal is input and the signal output terminal 34 connected to the IGBT element 10. Even when the signal voltage differs between the input side and the output side, the low voltage side circuit is not easily affected by the high voltage side circuit, and the low voltage side circuit can be protected. 1 reliability can be improved. Therefore, for example, when a signal output from a microcomputer or the like is input from the signal input terminal 15, a large current used in the inverter device 40 flows, and the IGBT element 10 to which a high voltage is applied can be driven stably. .

また駆動装置10では、正極側電流調整用抵抗器R7が接続されることによって、Pチャネルの電界効果トランジスタM1がOFF状態からON状態へするときの応答速度を調整でき、負極側電流調整用抵抗器R8が接続されることによって、Nチャネルの電界効果トランジスタM2がOFF状態からON状態へするときの応答速度を調整できるので、駆動するIGBT素子10の特性に応じて、正極側電流調整用抵抗器R7および負極側電流調整用抵抗器R8の抵抗値を調整することによって、設計の自由度を向上させることができる。   In the driving device 10, the positive-side current adjustment resistor R7 is connected to adjust the response speed when the P-channel field-effect transistor M1 is turned from the OFF state to the ON state. Since the response speed when the N-channel field effect transistor M2 is switched from the OFF state to the ON state can be adjusted by connecting the device R8, the positive-side current adjusting resistor can be adjusted according to the characteristics of the IGBT element 10 to be driven. The degree of freedom in design can be improved by adjusting the resistance values of the resistor R7 and the negative current adjusting resistor R8.

駆動装置10は、電圧/電流駆動回路3およびFET駆動回路4を構成するために、アンプおよびバッファなどの集積回路を用いる必要がなく、電圧/電流駆動回路3およびFET駆動回路4は、ディスクリート素子であるバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、抵抗器、コンデンサおよびツェナダイオードのみを用いて構成することができる。したがって、構成が簡単であり、かつ故障の少ない信頼性の高い駆動装置を実現することができる。   The drive device 10 does not need to use an integrated circuit such as an amplifier and a buffer in order to configure the voltage / current drive circuit 3 and the FET drive circuit 4, and the voltage / current drive circuit 3 and the FET drive circuit 4 are discrete elements. The bipolar transistor, the field effect transistor, the resistor, the capacitor, and the Zener diode can be configured. Therefore, it is possible to realize a highly reliable driving device that has a simple configuration and few failures.

図7は、駆動装置1を含んで構成されるインバータ装置40の構成を示す模式的に示す図である。インバータ装置40は、直流電圧を3相交流電圧に変換する。図3には、インバータ装置40から出力される3相交流電圧が与えられる負荷41も示している。負荷41は、3相誘導電動機によって実現される。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the configuration of the inverter device 40 configured to include the drive device 1. Inverter device 40 converts a DC voltage into a three-phase AC voltage. FIG. 3 also shows a load 41 to which a three-phase AC voltage output from the inverter device 40 is applied. The load 41 is realized by a three-phase induction motor.

インバータ装置40は、第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fと、各IGBT素子10A〜10Fをそれぞれ駆動する第1〜第6の駆動装置1A〜1Fと、制御部42とを含んで構成される。第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fは、IGBT素子10と同様であり、第1〜第6の駆動装置1A〜1Fは、前述した駆動装置1である。第1のIGBT素子10Aのエミッタと、第2のIGBT素子10Bのコレクタとが接続され、第3のIGBT素子10Cのエミッタと、第4のIGBT素子10Dのコレクタとが接続され、第5のIGBT素子10Eのエミッタと、第6のIGBT素子10Fのコレクタとが接続される。第1,第3および第5のIGBT素子10A,10C,10Eは、直流電圧源43の正極に接続され、第2,第4および第5のIGBT素子10B,10D,10Fは、直流電圧源43の負極に接続される。第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fには、それぞれ整流ダイオードが並列に接続される。第1および第2のIGBT素子10A,10Bの接続部位が第1出力端子44に接続され、第3および第4のIGBT素子10C,10Dの接続部位が第2出力端子45に接続され、第5および第6のIGBT素子10D,10Fの接続部位が第3出力端子45に接続される。第1〜第3出力端子43,44,45には、負荷10の入力端子がそれぞれ接続される。   The inverter device 40 includes first to sixth IGBT elements 10A to 10F, first to sixth drive devices 1A to 1F for driving the IGBT elements 10A to 10F, respectively, and a control unit 42. The The first to sixth IGBT elements 10A to 10F are the same as the IGBT element 10, and the first to sixth driving devices 1A to 1F are the driving device 1 described above. The emitter of the first IGBT element 10A and the collector of the second IGBT element 10B are connected, the emitter of the third IGBT element 10C and the collector of the fourth IGBT element 10D are connected, and the fifth IGBT. The emitter of the element 10E and the collector of the sixth IGBT element 10F are connected. The first, third, and fifth IGBT elements 10A, 10C, and 10E are connected to the positive electrode of the DC voltage source 43, and the second, fourth, and fifth IGBT elements 10B, 10D, and 10F are connected to the DC voltage source 43. Connected to the negative electrode. Rectifier diodes are connected in parallel to the first to sixth IGBT elements 10A to 10F, respectively. The connection portion of the first and second IGBT elements 10A, 10B is connected to the first output terminal 44, the connection portion of the third and fourth IGBT elements 10C, 10D is connected to the second output terminal 45, and the fifth And the connection part of 6th IGBT element 10D, 10F is connected to the 3rd output terminal 45. FIG. The input terminals of the load 10 are connected to the first to third output terminals 43, 44, and 45, respectively.

第1〜第6の駆動装置1A〜1Fの各信号出力端子34は、第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fの各ゲートG0と個別に接続される。第1〜第6の駆動装置1A〜1Fの各グランド導電路7は、駆動すべき第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fの各エミッタE0とそれぞれ接続される。第1〜第6の駆動装置1A〜1Fの各信号入力部15には、制御部42からPWM信号が与えられる。これによって第1〜第6の駆動装置1A〜1Fが、PWM信号に基づいて第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fを駆動して、第1〜第3出力端子44,45,46から3相交流電圧が出力される。   The signal output terminals 34 of the first to sixth driving devices 1A to 1F are individually connected to the gates G0 of the first to sixth IGBT elements 10A to 10F. The ground conductive paths 7 of the first to sixth driving devices 1A to 1F are connected to the emitters E0 of the first to sixth IGBT elements 10A to 10F to be driven, respectively. A PWM signal is given from the control unit 42 to each signal input unit 15 of the first to sixth driving devices 1A to 1F. Accordingly, the first to sixth driving devices 1A to 1F drive the first to sixth IGBT elements 10A to 10F based on the PWM signal, and the first to third output terminals 44, 45, 46 to 3 Phase alternating voltage is output.

インバータ装置40では、第1〜第6の駆動装置1A〜1Fとして前述した駆動装置1を用いるので、PWM信号に基づいて、第1〜第6のIGBT素子10A〜10Fを高速でスイッチングさせることができ、歪の少ない3相交流電圧を生成することができる。   In the inverter device 40, since the driving device 1 described above is used as the first to sixth driving devices 1A to 1F, the first to sixth IGBT elements 10A to 10F can be switched at high speed based on the PWM signal. It is possible to generate a three-phase AC voltage with little distortion.

本実施の形態では、駆動装置1は、インバータ装置40を構成するIGBT素子10を駆動しているが、駆動装置1は、チョッパ装置に用いられる自己消弧型半導体素子を駆動してもよい。チョッパ装置にいられる自己消弧型半導体素子を駆動装置1によって駆動することによって、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作を高速化することができるので、チョッパ装置からの出力電圧を調整しやすくなる。   In the present embodiment, drive device 1 drives IGBT element 10 constituting inverter device 40, but drive device 1 may drive a self-extinguishing semiconductor element used in a chopper device. By driving the self-extinguishing semiconductor element included in the chopper device with the driving device 1, the switching operation of the self-extinguishing semiconductor element can be speeded up, so that the output voltage from the chopper device can be easily adjusted. .

本発明の実施の形態では、フォトカプラ絶縁回路2を有するが、入力側と出力側とを絶縁する必要がないときには、本発明の他の実施の形態において、前記実施の形態の駆動装置1からフォトカプラ絶縁回路2を除いた構成としてもよい。このような構成の駆動装置では、駆動信号は、第1の相補型エミッタフォロワ回路21の第1のNPN型バイポーラトランジスタQ1および第1のPNP型バイポーラトランジスタQ2の各ベースB1,B2に直接与えられる。このような構成の駆動装置においても、前述した駆動装置1と同様の効果を達成することができる。   In the embodiment of the present invention, the photocoupler insulating circuit 2 is provided. However, when it is not necessary to insulate the input side and the output side, in another embodiment of the present invention, the driving device 1 of the above embodiment is used. It is good also as a structure except the photocoupler insulation circuit 2. FIG. In the driving device having such a configuration, the driving signal is directly applied to the bases B1 and B2 of the first NPN type bipolar transistor Q1 and the first PNP type bipolar transistor Q2 of the first complementary emitter follower circuit 21. . Also in the drive device having such a configuration, the same effect as that of the drive device 1 described above can be achieved.

本発明のさらに他の実施の形態では、前記実施の形態の駆動装置1から正極側電流制限用抵抗器R7および負極側電流制限用抵抗器R8を除いた構成としてもよく、このような構成とすると、駆動装置を構成する部品の点数が少なくなり、装置の接続をより簡単にすることができる。このような構成であっても、前述した駆動装置1と同様の効果を達成することができる。   In still another embodiment of the present invention, the positive side current limiting resistor R7 and the negative side current limiting resistor R8 may be omitted from the driving device 1 of the above embodiment. Then, the number of parts constituting the drive device is reduced, and the connection of the device can be simplified. Even with such a configuration, it is possible to achieve the same effect as that of the drive device 1 described above.

本発明の実施の一形態の自己消弧型半導体素子の駆動装置1を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the drive device 1 of the self-extinguishing type semiconductor element of one Embodiment of this invention. 駆動装置1を動作させたときの、駆動装置1の各部の電位を表す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing the potential of each part of the drive device 1 when the drive device 1 is operated. IGBT素子10をOFF状態からON状態に遷移させる、つまりターンオンさせるときの、駆動装置1のA点、G点、I点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram in which the potentials at points A, G, I, and H of the driving apparatus 1 when the IGBT element 10 is transitioned from an OFF state to an ON state, that is, turned on, are measured with an oscilloscope. IGBT素子10をターンオンさせるときの、駆動装置1のE点、G点、F点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram in which the potentials at points E, G, F, and H of the driving device 1 when the IGBT element 10 is turned on are measured by an oscilloscope. IGBT素子10をON状態からOFF状態に遷移させる、つまりターンオフさせるときの、駆動装置1のA点、G点、I点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram in which the potentials at points A, G, I, and H of the driving apparatus 1 when the IGBT element 10 is transitioned from an ON state to an OFF state, that is, turned off, are measured with an oscilloscope. IGBT素子10をターンオンさせるときの、駆動装置1のE点、G点、F点およびH点の電位をオシロスコープによって測定した波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram in which the potentials at points E, G, F, and H of the driving device 1 when the IGBT element 10 is turned on are measured by an oscilloscope. 駆動装置1を含んで構成されるインバータ装置40の構成を示す模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the inverter apparatus 40 comprised including the drive device 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 駆動装置
2 フォトカプラ絶縁回路
3 電圧/電流変換回路
4 EFT駆動回路
21 第1の相補型エミッタフォロワ回路
22 相補型ベース接地回路
31 第2の相補型エミッタフォロワ回路
32 第3の相補型エミッタフォロワ回路
33 相補型電界効果トランジスタ回路
Q1 第1のPNP型バイポーラトランジスタ
Q2 第1のNPN型バイポーラトランジスタ
Q3 第2のPNP型バイポーラトランジスタ
Q4 第2のNPN型バイポーラトランジスタ
Q5 第3のPNP型バイポーラトランジスタ
Q6 第3のNPN型バイポーラトランジスタ
Q7 第4のPNP型バイポーラトランジスタ
Q8 第4のNPN型バイポーラトランジスタ
M1 Pチャネルの電界効果トランジスタ
M2 Nチャネルの電界効果トランジスタ
Vcc 正極側電圧源
Vss 負極側電圧源
R4 エミッタ負荷抵抗器
R5 正極側コレクタ負荷抵抗器
R6 負極側コレクタ負荷抵抗器
R7 正極側電流制限用抵抗器
R8 負極側電流制限用抵抗器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Driver 2 Photocoupler insulation circuit 3 Voltage / current conversion circuit 4 EFT drive circuit 21 1st complementary emitter follower circuit 22 Complementary base ground circuit 31 2nd complementary emitter follower circuit 32 3rd complementary emitter follower Circuit 33 complementary field effect transistor circuit Q1 first PNP bipolar transistor Q2 first NPN bipolar transistor Q3 second PNP bipolar transistor Q4 second NPN bipolar transistor Q5 third PNP bipolar transistor Q6 first 3 NPN bipolar transistor Q7 4th PNP bipolar transistor Q8 4th NPN bipolar transistor M1 P-channel field effect transistor M2 N-channel field effect transistor Vcc Positive side power Source Vss negative side voltage supply R4 emitter load resistor R5 positive side collector load resistor R6 anode side collector load resistor R7 positive side current limiting resistor R8 negative current limiting resistor

Claims (3)

駆動信号を入力する信号入力部と、
第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各ゲートが前記信号入力部と接続され、第1のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタが正極側電圧源に接続され、第1のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタが負極側電圧源に接続される第1の相補型エミッタフォロワ回路と、
第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタ、第1のNPN型および第1のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタと第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタとを接続するエミッタ負荷抵抗器、第2のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタと正極側電圧源とを接続する正極側コレクタ負荷抵抗器、ならびに第2のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタと負極側電圧源とを接続する負極側コレクタ負荷抵抗器を有し、第2のNPN型および第2のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続される相補型ベース接地回路と、
第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタのゲートが正極側コレクタ負荷抵抗器を介して正極側電圧源に接続され、第3のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタが正極側電圧源に接続され、第3のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタがグランドに接続される第2の相補型エミッタフォロワ回路と、
第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタを有し、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各エミッタが接続され、第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタの各ゲートが負極側コレクタ負荷抵抗器を介して負極側電圧源に接続され、第4のNPN型バイポーラトランジスタのコレクタがグランドに接続され、第4のPNP型バイポーラトランジスタのコレクタが負極側電圧源に接続される第3の相補型エミッタフォロワ回路と、
PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタを有し、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの各ドレインが接続され、Pチャネルの電界効果トランジスタのゲートが第3のNPN型バイポーラトランジスタのエミッタと接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲートが第4のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタと接続され、Pチャネルの電界効果トランジスタのソースが正極側電圧源に接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのソースが負極側電圧源に接続され、PチャネルおよびNチャネルの電界効果トランジスタの各ドレインに自己消弧型半導体素子の制御端子が接続される相補型電界効果トランジスタ回路とを含むことを特徴とする自己消弧型半導体素子の駆動装置。
A signal input unit for inputting a drive signal;
The first NPN type and the first PNP type bipolar transistor, each emitter of the first NPN type and the first PNP type bipolar transistor is connected, and the first NPN type and the first PNP type bipolar transistor Are connected to the signal input unit, the collector of the first NPN bipolar transistor is connected to the positive voltage source, and the collector of the first PNP bipolar transistor is connected to the negative voltage source. A complementary emitter follower circuit of
Connecting the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors, the first NPN-type and first PNP-type bipolar transistors and the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors Connecting the collector of the second NPN bipolar transistor and the positive voltage source, and connecting the collector and negative voltage source of the second PNP bipolar transistor. A complementary base ground circuit having a negative collector load resistor and connected to the emitters of the second NPN-type and second PNP-type bipolar transistors;
A third NPN type and a third PNP type bipolar transistor, each emitter being connected to the third NPN type and the third PNP type bipolar transistor; Is connected to the positive voltage source via the positive collector load resistor, the collector of the third NPN bipolar transistor is connected to the positive voltage source, and the collector of the third PNP bipolar transistor is connected to the ground. A second complementary emitter follower circuit connected;
A fourth NPN-type and a fourth PNP-type bipolar transistor, each emitter being connected to the fourth NPN-type and the fourth PNP-type bipolar transistor; Are connected to the negative voltage source via the negative collector load resistor, the collector of the fourth NPN bipolar transistor is connected to the ground, and the collector of the fourth PNP bipolar transistor is connected to the negative voltage source. A third complementary emitter follower circuit connected to
P-channel and N-channel field effect transistors are provided, the drains of the P-channel and N-channel field effect transistors are connected, and the gate of the P-channel field effect transistor is connected to the emitter of the third NPN bipolar transistor. The gate of the N-channel field effect transistor is connected to the emitter of the fourth PNP-type bipolar transistor, the source of the P-channel field effect transistor is connected to the positive voltage source, and the source of the N-channel field effect transistor is the negative electrode A self-extinguishing field effect transistor circuit connected to the side voltage source and connected to the drain of each of the P-channel and N-channel field effect transistors and the control terminal of the self-extinguishing semiconductor element. Type semiconductor device drive device.
信号入力部は、フォトカプラを含み、このフォトカプラを介して駆動信号を第1のPNP型および第1のNPN型バイポーラトランジスタの各ベースに与えることを特徴とする請求項1記載の自己消弧型半導体素子の駆動装置。   2. The self-extinguishing system according to claim 1, wherein the signal input unit includes a photocoupler, and supplies a drive signal to each base of the first PNP type and the first NPN type bipolar transistor through the photocoupler. Type semiconductor device drive device. 第3のNPN型および第3のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間、ならびに第4のNPN型および第4のPNP型バイポーラトランジスタのエミッタの間の少なくともいずれか一方に接続される電流制限用の抵抗器を含むことを特徴とする請求項1または2記載の自己消弧型半導体素子の駆動装置。
A current limiting resistor connected between at least one of the emitters of the third NPN-type and third PNP-type bipolar transistors and between the emitters of the fourth NPN-type and fourth PNP-type bipolar transistors. 3. The drive device for a self-extinguishing semiconductor element according to claim 1 or 2, further comprising a device.
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