(57)【要約】【課題】回路規模の増大を抑えつつ、双方向スイッチを駆動できるようにする。【解決手段】第１及び第２ソース（S1,S2）、第１及び第２ゲート（G1,G2）を有した双方向スイッチ（10）を駆動する双方向スイッチ駆動回路（1）において、第１ソース（S1）を基準とした電圧で、第１ゲート（G1）を駆動する電力を供給する第１電力供給部（40）と、第２ソース（S2）を基準とした電圧で第２ゲート（G2）を駆動する電力を供給する第２電力供給部（50）とを設ける。第１及び第２電力供給部（40,50）には共通の電源（30）で電力を供給する。また、双方向スイッチ（10）がオフ状態の場合に第１ソース（S1）から第１電力供給部（40）を介して電源（30）に至る経路を遮断するスイッチング素子を設ける。【選択図】図１
2010172067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２トランジスタ（10a,10b）が直列にドレイン（D）側で接続されて双方向の電流を許容する双方向スイッチ（10）を駆動する双方向スイッチ駆動回路であって、
電源（30）と、
前記第１トランジスタ（10a）のソースである第１ソース（S1）及び前記電源（30）に接続され、該第１ソース（S1）を基準とした電圧で、前記第１トランジスタ（10a）のゲートである第１ゲート（G1）を駆動する電力を供給する第１電力供給部（40）と、
前記第２トランジスタ（10b）のソースである第２ソース（S2）及び前記電源（30）に接続され、該第２ソース（S2）を基準とした電圧で、前記第２トランジスタ（10b）のゲートである第２ゲート（G2）を駆動する電力を供給する第２電力供給部（50）と、
前記双方向スイッチ（10）がオフ状態の場合に、前記第１ソース（S1）から前記第１電力供給部（40）を介して前記電源（30）に至る経路、及び前記第２ソース（S2）から前記第２電力供給部（50）を介して前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断する遮断手段（SW1…）と、
を備えていることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項２】
請求項１の双方向スイッチ駆動回路において、
前記電源（30）から前記第１電力供給部（40）に至る経路、及び前記電源（30）から前記第２電力供給部（50）に至る経路の少なくとも何れか一方の経路の電圧を降下させる電圧降下手段（D2）をさらに備えていることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項３】
請求項１の双方向スイッチ駆動回路において、
前記遮断手段（SW1…）は、スイッチング素子（SW1）であり、
前記スイッチング素子（SW1）のオンオフの基準電位は、前記電源（30）の負側の電位と同電位であることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項４】
請求項１の双方向スイッチ駆動回路において、
前記遮断手段（SW1…）は、前記第１ソース（S1）から前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断するスイッチング素子（SW3）と、前記第２ソース（S2）から前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断するスイッチング素子（SW2）と、を備えていることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項５】
請求項１の双方向スイッチ駆動回路において、
前記双方向スイッチ（10）は、オンオフの切り替えに正の電圧と負の電圧を使用し、
前記第１及び第２電力供給部（40,50）はそれぞれ、前記電源（30）の正側及び負側に接続されて、前記第１ソース（S1）を基準として前記正の電圧と負の電圧を出力し、
前記遮断手段（SW1…）は、前記第１電力供給部（40）から前記電源（30）の正側に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW1）と、前記第１電力供給部（40）から前記電源（30）の負側に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW4）とを備えていることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つの双方向スイッチ駆動回路において、
前記第１及び第２トランジスタ（10a,10b）は、ドレイン（D）を共有して同一半導体基板上に集積されていることを特徴とする双方向スイッチ駆動回路。
【請求項７】
単相又は多相の交流が入力され、該交流の各相に対応した複数の双方向スイッチ（10）と、前記双方向スイッチ（10）を駆動する双方向スイッチ駆動回路（1）とを備えて、入力された交流を所定の電圧及び所定の周波数の交流に変換するマトリックスコンバータであって、
それぞれの双方向スイッチ（10）は、第１及び第２トランジスタ（10a,10b）が直列にドレイン（D）側で接続されて形成されたものであり、
前記双方向スイッチ駆動回路（1）は、請求項１から請求項６のうちの何れかであることを特徴とするマトリックスコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動回路、及び入力された交流を所定の電圧及び所定の周波数の交流に変換するマトリックスコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば空気調和機には、その電動圧縮機を駆動する電力を得るために、入力された交流を所望の周波数及び電圧を有した交流に変換するマトリックスコンバータが用いられる場合がある。このマトリックスコンバータには、複数の双方向スイッチが、入力された交流の各相に対応して設けられている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、近年ではＳｉＣ（Silicon Carbide：炭化ケイ素）やＧａＮ（Gallium Nitride：窒化ガリウム）のような材料を用いたワイドバンドギャップ半導体が盛んに開発されている。ＳｉＣを主材料としたワイドバンドギャップ半導体は、ＭＯＳＦＥＴ構造とするよりも接合型電界効果トランジスタ（以下、ＪＦＥＴと略記する。ＪＦＥＴ：Junction Field Effect Transistor）構造とした方が損失を小さくしやすいため、接合型電界効果トランジスタとしての応用が期待されている。また、ＧａＮを主材料としたワイドバンドギャップ半導体は、ヘテロ接合電界効果トランジスタ（以下、ＨＦＥＴと略記する。HFET：  Hetero junction Field Effect Transistor）構造を採用できるため、ヘテロ接合電界効果トランジスタとしての応用が期待されている。しかも、このＪＦＥＴやＨＦＥＴは、逆方向に電流を流せることから上記の双方向スイッチ用のスイッチング素子としての応用が考えられる。例えば、非特許文献１には、ＧａＮを用いた双方向スイッチの一例として、ゲートを２つ有したデュアルゲート型スイッチング素子を用いた双方向スイッチが提案されている。
【特許文献１】特開２００４-１３５４６２号公報
【非特許文献１】町田修，金子信男，岩上信一，柳原将貴，後藤博一，岩渕昭夫、「ＧａＮ双方向スイッチ」、平成２０年電気学会全国大会、第４分冊、ｐ．２６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のデュアルゲート型スイッチング素子はゲートを２つ有しているので、ゲートを駆動する駆動回路（双方向スイッチ駆動回路）の規模が、従来ゲートが1つのスイッチング素子よりも増大する可能性がある。特に、上記デュアルゲート型スイッチング素子をマトリックスコンバータに使用する場合には、複数の双方向スイッチが必要なため、回路規模の増大が顕著になると考えられる。そして、この回路規模の増大は、デュアルゲート型スイッチング素子を用いたマトリックスコンバータの製品のコストの増大につながることになる。
【０００５】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、回路規模の増大を抑えつつ、双方向スイッチを駆動できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
第１及び第２トランジスタ（10a,10b）が直列にドレイン（D）側で接続されて双方向の電流を許容する双方向スイッチ（10）を駆動する双方向スイッチ駆動回路であって、
電源（30）と、
前記第１トランジスタ（10a）のソースである第１ソース（S1）及び前記電源（30）に接続され、該第１ソース（S1）を基準とした電圧で、前記第１トランジスタ（10a）のゲートである第１ゲート（G1）を駆動する電力を供給する第１電力供給部（40）と、
前記第２トランジスタ（10b）のソースである第２ソース（S2）及び前記電源（30）に接続され、該第２ソース（S2）を基準とした電圧で、前記第２トランジスタ（10b）のゲートである第２ゲート（G2）を駆動する電力を供給する第２電力供給部（50）と、
前記双方向スイッチ（10）がオフ状態の場合に、前記第１ソース（S1）から前記第１電力供給部（40）を介して前記電源（30）に至る経路、及び前記第２ソース（S2）から前記第２電力供給部（50）を介して前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断する遮断手段（SW1…）と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この構成により、第１及び第２電力供給部（40,50）は、共通の電源である電源（30）を用いて電力を出力する。そして、第１トランジスタ（10a）の第１ゲート（G1）は、第１電力供給部（40）の電力で駆動される。また、第２トランジスタ（10b）の第２ゲート（G2）は、第２電力供給部（50）の電力で駆動される。これにより、双方向スイッチ（10）がオン又はオフに切り替えられる。また、双方向スイッチ（10）がオフの際には、遮断手段（SW1…）が、第１ソース（S1）と第２ソース（S2）との間の短絡を防止する。
【０００８】
また、第２の発明は、
第１の発明の双方向スイッチ駆動回路において、
前記電源（30）から前記第１電力供給部（40）に至る経路、及び前記電源（30）から前記第２電力供給部（50）に至る経路の少なくとも何れか一方の経路の電圧を降下させる電圧降下手段（D2）をさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
この構成により、電圧降下手段（D2）が設けられた側の電力供給部（40,50）への電圧が低下する。例えば、電源（30）が第１電力供給部（40）に印加する電圧と、電源（30）が第２電力供給部（50）に印加する電圧との差がある場合に、より電圧が高い方に電圧降下手段（D2）を設ければ、これらの出力電圧の差が低減される。
【００１０】
また、第３の発明は、
第１の発明の双方向スイッチ駆動回路において、
前記遮断手段（SW1…）は、スイッチング素子（SW1）であり、
前記スイッチング素子（SW1）のオンオフの基準電位は、前記電源（30）の負側の電位と同電位であることを特徴とする。
【００１１】
この構成では、スイッチング素子（SW1）は、電源（30）の負側を基準にして駆動される。
【００１２】
また、第４の発明は、
第１の発明の双方向スイッチ駆動回路において、
前記遮断手段（SW1…）は、前記第１ソース（S1）から前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断するスイッチング素子（SW3）と、前記第２ソース（S2）から前記電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路を遮断するスイッチング素子（SW2）と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、第１及び第２電力供給部（40,50）には共通の電源である電源（30）により電力が供給される。そして、双方向スイッチ（10）がオフの際には、第１ソース（S1）から電源（30）に至る経路の少なくとも一方の経路と、第２ソース（S2）から電源（30）の少なくとも一方の経路に至る経路を遮断する。
【００１４】
また、第５の発明は、
第１の発明の双方向スイッチ駆動回路において、
前記双方向スイッチ（10）は、オンオフの切り替えに正の電圧と負の電圧を使用し、
前記第１及び第２電力供給部（40,50）はそれぞれ、前記電源（30）の正側及び負側に接続されて、前記第１ソース（S1）を基準として前記正の電圧と負の電圧を出力し、
前記遮断手段（SW1…）は、前記第１電力供給部（40）から前記電源（30）の正側に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW1）と、前記第１電力供給部（40）から前記電源（30）の負側に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW4）とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、双方向スイッチ（10）は、第１及び第２電力供給部（40,50）が出力する正の電圧と負の電圧によって駆動される。そして、双方向スイッチ（10）がオフの際には、２つのスイッチング素子によって、第１電力供給部（40）から電源（30）の正側に至る経路、及び第１電力供給部（40）から電源（30）の負側に至る経路が遮断される。
【００１６】
また、第６の発明は、
第１から第５の発明の何れか１つの双方向スイッチ駆動回路において、
前記第１及び第２トランジスタ（10a,10b）は、ドレイン（D）を共有して同一半導体基板上に集積されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、第１及び第２トランジスタ（10a,10b）が一体的に１つの半導体基板上に集積された、いわゆるデュアルゲート型のスイッチング素子によってスイッチングが行われる。
【００１８】
また、第７の発明は、
単相又は多相の交流が入力され、該交流の各相に対応した複数の双方向スイッチ（10）と、前記双方向スイッチ（10）を駆動する双方向スイッチ駆動回路（1）とを備えて、入力された交流を所定の電圧及び所定の周波数の交流に変換するマトリックスコンバータであって、
それぞれの双方向スイッチ（10）は、第１及び第２トランジスタ（10a,10b）が直列にドレイン（D）側で接続されて形成されたものであり、
前記双方向スイッチ駆動回路（1）は、第１から第６の発明のうちの何れかであることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、第１から第５の発明のうちの何れかの双方向スイッチ駆動回路によって駆動された双方向スイッチ（10）が、入力された交流の各相を切り替えて出力する。これにより、所定の電圧及び所定の周波数の交流が出力される。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、１つの電源（30）によって、２つのゲート（G1,G2）を有した双方向スイッチ（10）を駆動することができる。すなわち、この双方向スイッチ駆動回路では、駆動するゲートが増えたことによる回路規模の増大を抑えつつ、双方向スイッチを駆動することが可能になる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、第１電力供給部（40）と第２電力供給部（50）の出力電圧の差が低減されるので、より精度よいタイミングで双方向スイッチ（10）のオンオフの制御が可能になる。
【００２２】
また、第３の発明によれば、スイッチング素子（SW1）のオンオフの基準電圧が電源（30）の負側と同電位であるので、該スイッチング素子（SW1）のオンオフの駆動を容易にできる。
【００２３】
また、第４の発明によれば、第１ソース（S1）と第２ソース（S2）との間の短絡が防止される。
【００２４】
また、第５の発明によれば、２つのゲート（G1,G2）を有しオンオフの切り替えに正の電圧と負の電圧を使用する双方向スイッチ（10）を、１つの電源（30）によって駆動することができる。すなわち、この双方向スイッチ駆動回路では、駆動するゲートが増えたことによる回路規模の増大を抑えつつ、双方向スイッチを駆動することが可能になる。
【００２５】
また、第６の発明によれば、本構成の双方向スイッチ（10）により、双方向スイッチの小型化及び導通損失の低減も可能になる。
【００２６】
また、第７の発明によれば、本発明の双方向スイッチ駆動回路を用いたことにより、回路規模の増大を抑えつつ、マトリックスコンバータを構成することが可能になる。また、本構成の双方向スイッチ（10）により、導通損失の低減も可能になり、より効率のよいマトリックスコンバータを構成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２８】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る双方向スイッチ駆動回路（1）の構成を示すブロック図である。この双方向スイッチ駆動回路（1）は、双方向の電流を許容する双方向スイッチ（10）のオンオフの各状態を切り替えるための駆動電圧を出力する回路である。ここではまず、双方向スイッチ（10）の構成について説明し、その後、双方向スイッチ駆動回路（1）について説明する。
【００２９】
《双方向スイッチ（10）の構成》
本実施形態の双方向スイッチ（10）は、いわゆるデュアルゲート型スイッチング素子である。この双方向スイッチ（10）は、図２に構造を模式的に示すように、２つのゲート（第１及び第２ゲート（G1,G2））と２つのソース（第１及び第２ソース（S1,S2））を備えている。そして、第１ゲート（G1）と第２ゲート（G2）との間がドレイン（D）として機能する領域である。すなわち、この双方向スイッチ（10）は、ドレイン（D）を互いに共有した２つのトランジスタ（後述の図３に示す第１及び第２トランジスタ（10a,10b））が同一半導体基板上に集積されている。図２において、第１ゲート（G1）、第１ソース（S1）がそれぞれ第１トランジスタ（10a）のゲート及びソースである。また、第２ゲート（G2）、第２ソース（S2）がそれぞれ第２トランジスタ（10b）のゲート及びソースである。この構造を等価回路で示したのが図３である。図１の例では、第１及び第２ソース（S1,S2）は、端子（T1,T2）にそれぞれ接続され、端子（T1,T2）間の電流（例えば交流）のオンオフを切り替える。
【００３０】
本実施形態では双方向スイッチ（10）に、ＳｉＣのようなワイドバンドギャップ半導体を主材料としたＪＦＥＴ構造を採用している。それゆえ、この双方向スイッチ（10）は、双方向、すなわち、第１ソース（S1）から第２ソース（S2）の方向、及び第２ソース（S2）から第１ソース（S1）の方向に電流を流すことができる。なお、本実施形態の双方向スイッチ（10）は、いわゆるノーマリオン型のスイッチング素子であり、例えばゲート電圧が０Ｖでオン状態、−１５Ｖでオフ状態になる。
【００３１】
なお、ここで双方向スイッチ（10）として採用したＪＦＥＴは例示である。その他にも逆方向に電流を流せ、且つ何れの電流方向においてもオンオフ制御が可能なトランジスタであれば、双方向スイッチ用のスイッチング素子として使用できる。具体的には、例えば、静電誘導トランジスタ（SIT：Static induction transistor）、金属半導体電界効果型トランジスタ（MESFＥＴ：Metal-Semiconductor Field-Effect-Transistor）、ヘテロ接合電界効果トランジスタ（HFET：Hetero junction Field Effect Transistor）、高電子移動度トランジスタ（HEMT：High Electron Mobility Transistor）等を採用することが可能である。
【００３２】
《双方向スイッチ駆動回路（1）の構成》
双方向スイッチ駆動回路（1）は、図１に示すように、第１ゲート駆動部（20）、第２ゲート駆動部（21）、電源（30）、第１電力供給部（40）、及び第２電力供給部（50）を備えている。
【００３３】
〈第１及び第２ゲート駆動部（20,21）〉
第１ゲート駆動部（20）、及び第２ゲート駆動部（21）は、それぞれ、第１トランジスタ（10a）の第１ゲート（G1）、第２トランジスタ（10b）の第２ゲート（G2）を駆動する。これらのゲート駆動部（20,21）は、何れも同じ回路構成であり、２つの電源端子（T3,T4）と、駆動端子（T5）とを有している。この駆動端子（T5）には、図１に示すように、対応したトランジスタ（10a,10b）のゲート（G1,G2）がそれぞれ接続されている。そして、電源端子（T3）に印加された電圧をオン電圧として接続されたゲート（G1,G2）に印加（駆動）し、電源端子（T4）に印加された電圧をオフ電圧として印加（駆動）する。オン電圧及びオフ電圧の何れを印加するかは、これらのゲート駆動部（20,21）の外部から与えられた制御信号で切り替わる。
【００３４】
〈電源（30）〉
電源（30）は、定電圧源（出力電圧（Vg1））である。この電源（30）は、第１及び第２電力供給部（40,50）に電力を供給する。
【００３５】
〈第１電力供給部（40）〉
第１電力供給部（40）は、スイッチング素子（SW1）、スイッチ制御部（41）、ダイオード（D1）、抵抗（R1）、及びコンデンサ（C2）を備え、コンデンサ（C2）が蓄積した電荷によって第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。具体的にはコンデンサ（C2）の正側（後述）が第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T3）に接続され、この電源端子（T3）は第１ソース（S1）に接続されている。すなわち、電源端子（T3）には第１ソース（S1）と同電圧（０Ｖ）が印加され、第１ゲート駆動部（20）は、この電圧（０Ｖ）をオン電圧として第１ゲート（G1）に印加する。また、コンデンサ（C2）の負側（後述）は、第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T4）に接続されている。すなわち、電源端子（T4）には負の電圧が印加され、第１ゲート駆動部（20）は、その負の電圧をオフ電圧として第１ゲート（G1）に印加する。例えば、コンデンサ（C2）の端子間の電圧が１５Ｖであれば、第１ゲート（G1）には第１ソース（S1）を基準として-１５Ｖのオフ電圧が印加される。
【００３６】
上記のコンデンサ（C2）は、電源（30）によって充電される。具体的には、図１に示したように、コンデンサ（C2）の一方の端子が、抵抗（R1）、ダイオード（D1）、及びスイッチング素子（SW1）を介して電源（30）の負側に接続されている（つまり、この端子がコンデンサ（C2）の負側の端子である）。また、他方の端子が、双方向スイッチ（10）を介して電源（30）の正側に接続されている（つまり、この端子がコンデンサ（C2）の正側の端子である）。すなわち、抵抗（R1）、ダイオード（D1）、スイッチング素子（SW1）、及び双方向スイッチ（10）は、コンデンサ（C2）用の充電回路を構成しているのである。
【００３７】
この充電回路では、スイッチング素子（SW1）及び双方向スイッチ（10）がオンの場合に、図１に実線矢印で示した経路（充電経路）が形成され、その結果、コンデンサ（C2）が充電される。このスイッチング素子（SW1）のオンオフ制御は、スイッチ制御部（41）が、与えられた制御信号に応じて行う。より具体的には、スイッチ制御部（41）は、双方向スイッチ（10）がオン状態の場合にのみ、スイッチング素子（SW1）をオンに制御する。すなわち、スイッチング素子（SW1）は、第１ソース（S1）から第１電力供給部（40）を介して電源（30）に至る経路を遮断する機能を有し、本発明の遮断手段の一例である。
【００３８】
上記の充電回路では、抵抗（R1）は、充電時の充電電流を調整する機能を有し、ダイオード（D1）は、スイッチング素子（SW1）に逆電圧が印加されないようにする機能を有している。そして、この充電回路では、電源（30）からコンデンサ（C2）までの経路（配線やダイオード（D1）や抵抗（R1）など）の影響で、コンデンサ（C2）には、電源（30）の出力電圧（Vg1）よりも降下した電圧が印加される。そのため、本実施形態では、コンデンサ（C2）の端子間の電圧は、電圧（Vc2）となっている。すなわち、この第１電力供給部（40）は、第１ソース（S1）を基準として、-Ｖｃ２の電圧（すなわち負の電圧）を、第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T4）に印加する。
【００３９】
〈第２電力供給部（50）〉
第２電力供給部（50）は、コンデンサ（C1）を備え、第２ゲート駆動部（21）に電力を供給する。コンデンサ（C1）は、電源（30）に並列接続されている。このコンデンサ（C1）には、電源（30）の電圧を平滑化する機能と、電源（30）と第２ゲート駆動部（21）の間の配線などに回り込んでくるノイズを低減させる働きがある。
【００４０】
そして、コンデンサ（C1）は、電源（30）の正側に接続された端子が第２ゲート駆動部（21）の電源端子（T3）に接続され、その電源端子（T3）は第２ソース（S2）に接続されている。すなわち、第２ゲート駆動部（21）は、第２ソース（S2）と同電位（０Ｖ）をオン電圧として第２ゲート（G2）に印加する。
【００４１】
また、コンデンサ（C1）は、電源（30）の負側に接続された端子が、第２ゲート駆動部（21）の電源端子（T4）に接続されている。すなわち、第２ゲート駆動部（21）は、負の電圧をオフ電圧として第２ゲート（G2）に印加することになる。例えば、コンデンサ（C1）の端子間の電圧が１５Ｖであれば、第２ゲート（G2）には第２ソース（S2）を基準として-１５Ｖのオフ電圧が印加される。本実施形態では、電源（30）からコンデンサ（C1）までの経路（配線）の影響で、コンデンサ（C1）には、電源（30）の出力電圧（Vg1）よりも降下した電圧が印加される。そのため、本実施形態では、コンデンサ（C1）の端子間の電圧は、電圧（Vc2）となっている。すなわち、この第２電力供給部（50）は、第２ソース（S2）を基準として、-Ｖｃ２の電圧（すなわち負の電圧）を、第２ゲート駆動部（21）の電源端子（T4）に印加する。
【００４２】
《双方向スイッチ駆動回路（1）の動作》
〈初期動作〉
双方向スイッチ駆動回路（1）の動作開始時は、第１電力供給部（40）のコンデンサ（C2）は充電されていない状態である。そのため、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）がそれぞれ双方向スイッチ（10）に印加する電圧は０Ｖである。双方向スイッチ（10）は、いわゆるノーマリオン型のスイッチング素子なので、この時点ではオンになっている。
【００４３】
ここで、スイッチ制御部（41）は、双方向スイッチ（10）がオンなので、スイッチング素子（SW1）をオンにする。スイッチング素子（SW1）がオンになると、図１に実線の矢印で示した経路が形成され、コンデンサ（C2）の両端には、スイッチング素子（SW1）、ダイオード（D1）、抵抗（R1）を介して、電源（30）によって電圧が印加される。これにより、コンデンサ（C2）に電荷が蓄積され、コンデンサ（C2）は、第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。一方、第２電力供給部（50）は、電源（30）の出力を平滑化して第２ゲート駆動部（21）に供給する。
【００４４】
〈双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替えるには、まずスイッチング素子（SW1）をオフにする。この双方向スイッチ駆動回路（1）では、スイッチ制御部（41）がスイッチング素子（SW1）を制御してこれをオフにする。このようにスイッチング素子（SW1）をオフにするのは、第１ソース（S1）側が第２ソース（S2）側よりも電位が高い場合に、図１に実線矢印で示した経路（すなわち、充電経路）を介して、第１及び第２ソース（S1,S2）間が導通するからである。
【００４５】
双方向スイッチ駆動回路（1）では、スイッチング素子（SW1）がオフになった後に、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）は、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オフ電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）は、コンデンサ（C2）から電力を供給されて、第１ソース（S1）を基準とした電圧（-Ｖｃ２）を、第１ゲート（G1）に印加する。これにより、コンデンサ（C2）に蓄積されていた電荷が消費されてゆく。一方、第２ゲート駆動部（21）は、第２電力供給部（50）に電力を供給されて、第２ソース（S2）を基準とした電圧（−Ｖｃ１）を、第２ゲート（G2）に印加する。第１及び第２ゲート（G1,G2）にオフ電圧が印加されると、双方向スイッチ（10）がオフになる。
【００４６】
〈双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替えるには、まず、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）が、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オン電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）が、第１ソース（S1）を基準として、オン電圧（０Ｖ）を第１ゲート（G1）に印加する。また、第２ゲート駆動部（21）が、第２ソース（S2）を基準として、オン電圧（０Ｖ）を第２ゲート（G2）に印加する。これにより、双方向スイッチ（10）がオンになる。
【００４７】
双方向スイッチ（10）がオンになると、この双方向スイッチ駆動回路（1）では、スイッチ制御部（41）がスイッチング素子（SW1）をオンにする。これにより、前記の充電経路が再び形成され、コンデンサ（C2）が充電される。
【００４８】
《実施形態１における効果》
以上のように、本実施形態の双方向スイッチ駆動回路（1）では、１つの定電圧源（電源（30））によって、２つのゲート（G1,G2）を有した双方向スイッチ（10）を駆動することができる。すなわち、この双方向スイッチ駆動回路（1）では、駆動するゲートが増えたことによる回路規模の増大を抑えつつ、双方向スイッチを駆動することが可能になる。そして、この双方向スイッチ駆動回路（1）では、スイッチング素子（SW1）のオンオフの基準電圧が電源（30）の負側と同電位であるので、該スイッチング素子（SW1）のオンオフの駆動を容易にできる。
【００４９】
《実施形態１の変形例１》
図４は、実施形態１の変形例１に係る双方向スイッチ駆動回路の構成を示すブロック図である。本変形例の双方向スイッチ駆動回路は、実施形態１の双方向スイッチ駆動回路（1）に、電源（30）の負側からコンデンサ（C1）に至る経路に、直列接続された３つのダイオード（D2）を追加したものである。これらダイオード（D2）は、コンデンサ（C1）に印加される電圧、すなわち、第２ゲート駆動部（21）に供給される電圧を、上記電圧（Vc1）よりもさらに降下させる。すなわち、これらのダイオード（D2）は、本発明の電圧降下手段の一例である。
【００５０】
このように、電圧降下手段を設けることで、電圧（Vc1）が電圧（Vc2）よりも高い場合に、これらの差を低減できる。電圧（Vc1）と電圧（Vc2）との差を低減できれば、第１ゲート駆動部（20）、第２ゲート駆動部（21）のそれぞれが出力する駆動電圧の差も小さくなり、より精度よいタイミングで双方向スイッチ（10）のオンオフの制御が可能になる。これは、高速なスイッチング動作が要求されるコンバータ回路などに、双方向スイッチ（10）を応用した場合に有用である。》
《実施形態１の変形例２》
図５は、実施形態１の変形例２に係る双方向スイッチ駆動回路（2）の構成を示すブロック図である。本変形例の双方向スイッチ駆動回路（2）は、遮断手段（実施形態１ではスイッチング素子（SW1）が該当する）の構成が実施形態１と異なっている。
【００５１】
この変形例では、第１電力供給部（40）にはスイッチング素子（SW1）を設けていない。その代わりに、第２ソース（S2）から第２電力供給部（50）を介して電源（30）に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW2）を、第２電力供給部（50）に設けている。すなわち、本変形例では、このスイッチング素子（SW2）が、本発明の遮断手段の一例である。
【００５２】
この変形例２では、双方向スイッチ（10）及びスイッチング素子（SW2）がオンの場合に、図５に実線矢印で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C2）が充電される。そして、この変形例２でも、双方向スイッチ（10）オンのときにのみスイッチング素子（SW2）をオンにすれば、実施形態１の双方向スイッチ駆動回路と同様に、第１ソース（S1）側が第２ソース（S2）側よりも電位が高い場合に、充電経路を介して、第１及び第２ソース（S1,S2）間が導通しないようにできる。
【００５３】
《実施形態１の変形例３》
図６は、実施形態１の変形例３に係る双方向スイッチ駆動回路（3）の構成を示すブロック図である。この変形例３は、第１及び第２電力供給部（40,50）の構成が実施形態１のものとは異なっている。
【００５４】
〈本変形例の第１電力供給部（40）〉
変形例３の第１電力供給部（40）は、スイッチング素子（SW3）、スイッチ制御部（41）、ダイオード（D1）、抵抗（R1）、及びコンデンサ（C2）を備え、コンデンサ（C2）が蓄積した電荷によって第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。そのためこの変形例でも、コンデンサ（C2）の一方の端子は第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T3）に接続され、もう一方の端子は第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T4）に接続されている。
【００５５】
また、この変形例でも、コンデンサ（C2）は、電源（30）によって充電されるようになっている。具体的には、図６に示したように、コンデンサ（C2）の一端が、抵抗（R1）、及びダイオード（D1）を介して電源（30）の負側に接続され、他の一端がスイッチング素子（SW3）を介して電源（30）の正側に接続されている。すなわち、抵抗（R1）、ダイオード（D1）、及びスイッチング素子（SW3）は、コンデンサ（C2）用の充電回路を構成している。
【００５６】
この充電回路では、スイッチング素子（SW3）がオンの場合に、図６の上方に実線矢印で示した経路（充電経路）が形成され、その結果、コンデンサ（C2）が充電される。この充電回路でも、スイッチ制御部（41）が、スイッチング素子（SW3）のオン及びオフを制御するようになっている。より具体的には、スイッチ制御部（41）は、双方向スイッチ（10）がオン状態の場合にのみ、スイッチング素子（SW3）をオンに制御する。
【００５７】
なお、抵抗（R1）は、充電時の充電電流を調整する機能を有し、ダイオード（D1）は、スイッチング素子（SW2,SW4）に逆電圧が印加されないようにする機能を有している。そして、この充電回路では、電源（30）からコンデンサ（C2）までの経路（配線やダイオード（D1）や抵抗（R1）など）の影響で、コンデンサ（C2）には、電源（30）の出力電圧（Vg1）よりも降下した電圧が印加され、コンデンサ（C2）の両端の電圧は電圧（Vc2）となっている。すなわち、第１電力供給部（40）は、第１ソース（S1）を基準として、-Ｖｃ２の電圧で第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。
【００５８】
〈本変形例の第２電力供給部（50）〉
この変形例３では、第１電力供給部（40）と第２電力供給部（50）は、同じ構成である。具体的には、第２電力供給部（50）では、図６に示すように、コンデンサ（C1）が第１電力供給部（40）のコンデンサ（C2）に対応し、スイッチング素子（SW2）が第１電力供給部（40）のスイッチング素子（SW3）に対応している。
【００５９】
上記の構成では、スイッチング素子（SW3）は、第１ソース（S1）から第１電力供給部（40）を介して電源（30）に至る経路を遮断する機能を有している。一方、スイッチング素子（SW2）は、第２ソース（S2）から第２電力供給部（50）を介して電源（30）に至る経路を遮断する機能を有している。すなわち、スイッチング素子（SW2,SW3）は、本発明の遮断手段の一例である。
【００６０】
《本変形例の動作》
〈初期動作〉
本変形例に係る双方向スイッチ駆動回路（3）の動作開始時は、第１電力供給部（40）のコンデンサ（C2）は充電されていない状態である。そのため、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）がそれぞれ双方向スイッチ（10）に印加する電圧は０Ｖである。双方向スイッチ（10）は、いわゆるノーマリオン型のスイッチング素子なので、この時点ではオンになっている。
【００６１】
ここで、スイッチ制御部（41）は、双方向スイッチ（10）がオンなので、２つのスイッチング素子（SW2,SW3）をオンにする。スイッチング素子（SW3）がオンになると、図６に実線矢印で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C2）の両端には、ダイオード（D1）、抵抗（R1）を介して電源（30）の電圧が印加される。これにより、コンデンサ（C2）に電荷が蓄積され、コンデンサ（C2）は、第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。
【００６２】
また、スイッチング素子（SW2）がオンになると、図６に実線矢印で示した経路が形成され、コンデンサ（C1）の両端には、ダイオード（D1）、抵抗（R1）を介して電源（30）の電圧が印加される。これにより、コンデンサ（C1）に電荷が蓄積され、コンデンサ（C1）は、第２ゲート駆動部（21）に電力を供給する。
【００６３】
〈双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替えるには、まずスイッチング素子（SW2,SW3）をオフにする。この双方向スイッチ駆動回路（3）では、スイッチ制御部（41）がこれらのスイッチング素子（SW2,SW3）を制御してこれらをオフにする。このようにこれらのスイッチング素子（SW2,SW3）をオフにするのは、これらのスイッチング素子（SW2,SW3）がオンの場合には、図６に示したそれぞれの充電経路を介して、第１及び第２ソース（S1,S2）間が導通するからである。
【００６４】
この変形例でも、スイッチング素子（SW2,SW3）の両方がオフになった後に、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）は、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オフ電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）は、コンデンサ（C2）から電力を供給されて、第１ソース（S1）を基準とした電圧（-Ｖｃ２）を、第１ゲート（G1）に印加する。これにより、コンデンサ（C2）に蓄積されていた電荷が消費されてゆく。一方、第２ゲート駆動部（21）は、コンデンサ（C1）から電力を供給されて、第２ソース（S2）を基準とした電圧（−Ｖｃ１）を、第２ゲート（G2）に印加する。以上により、双方向スイッチ（10）がオフになる。
【００６５】
〈双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替えるには、まず、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）が、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オン電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）が、第１ソース（S1）を基準として、オン電圧（０Ｖ）を第１ゲート（G1）に印加する。また、第２ゲート駆動部（21）が、第２ソース（S2）を基準として、オン電圧（０Ｖ）を第２ゲート（G2）に印加する。これにより、双方向スイッチ（10）がオンになる。
【００６６】
双方向スイッチ（10）がオンになると、この双方向スイッチ駆動回路（3）では、スイッチ制御部（41）が、２つのスイッチング素子（SW2,SW3）をオンにする。これにより、前記の充電経路が再び形成され、それぞれ電力供給部（40,50）のコンデンサ（C1,C2）が充電される。
【００６７】
《本変形例における効果》
本変形例では、第１及び第２電力供給部（40,50）を同一の回路構成にできるので、第１ゲート（G1）の駆動電圧（Vc1）と、第２ゲート（G2）の駆動電圧（Vc2）との差を低減できる。そして、実施形態１の双方向スイッチ駆動回路（1）と同様に、電源（30）が第１及び第２電力供給部（40,50）に共用されているので、駆動するゲートが増えたことによる回路規模の増大を抑えることが可能になる。
【００６８】
《発明の実施形態２》
図７は、本発明の実施形態２に係る双方向スイッチ駆動回路（4）の構成を示すブロック図である。この双方向スイッチ駆動回路（4）は、実施形態１等の双方向スイッチ駆動回路とは異なり、オンオフの制御に、正及び負の電源を必要とする双方向スイッチ（10）を駆動する。本実施形態の双方向スイッチ（10）は、例えば、３Ｖでオンになり、−１５Ｖでオフになる。
【００６９】
具体的に本実施形態の双方向スイッチ駆動回路（4）は、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）、電源（30）、第１電力供給部（60）、及び第２電力供給部（61）を備えている。
【００７０】
〈第１電力供給部（60）〉
第１電力供給部（60）は、コンデンサ（C3）、コンデンサ（C4）、ダイオード（D3）、ダイオード（D4）、ダイオード（D5）、抵抗（R2）、スイッチング素子（SW4）、及びスイッチング素子（SW5）を備え、それぞれのコンデンサ（C3,C4）が蓄積した電荷によって第１ゲート駆動部（20）に電力を供給する。
【００７１】
詳しくは、この第１電力供給部（60）では、コンデンサ（C3）とコンデンサ（C4）は直列接続されており、直列状態で正側（後述）となる方の端子（図７におけるコンデンサ（C4）の下側の端子）が第１ゲート駆動部（20）の電源端子（T3）に接続され、負側（後述）となる方の端子（図７におけるコンデンサ（C3）の上側の端子）が電源端子（T4）に接続されている。また、コンデンサ（C3）とコンデンサ（C4）との接続点（接続点（N1））は第１ソース（S1）に接続されている。この接続により、コンデンサ（C4）は、第１ソース（S1）を基準として正の電圧を電源端子（T3）に印加し、第１ゲート駆動部（20）はその正の電圧をオン電圧として第１ゲート（G1）に印加する。また、コンデンサ（C3）は、第１ソース（S1）を基準として負の電圧を電源端子（T4）に印加し、第１ゲート駆動部（20）はその負の電圧をオフ電圧として第１ゲート（G1）に印加する。
【００７２】
これらのコンデンサ（C3,C4）は、電源（30）によって充電されるようになっている。具体的には、図７に示したように、コンデンサ（C3）は、接続点（N1）とは反対側の端子が、ダイオード（D5）とスイッチング素子（SW4）を介して電源（30）の負側に接続されている（すなわち、この端子が直列状態の負側である）。また、コンデンサ（C4）は、接続点（N1）とは反対側の端子が、抵抗（R2）、ダイオード（D3）、スイッチング素子（SW5）を介して電源（30）の正側に接続されている（すなわち、この端子が直列状態の正側である）。すなわち、ダイオード（D3）、ダイオード（D5）、抵抗（R2）、スイッチング素子（SW4）、及びスイッチング素子（SW5）は、コンデンサ（C3,C4）用の充電回路を構成している。
【００７３】
この充電回路では、スイッチング素子（SW4）及びスイッチング素子（SW5）がオンの場合に、図７に実線矢印で示した経路（充電経路）が形成され、その結果、これらのコンデンサ（C3,C4）が充電される。これらのスイッチング素子（SW4,SW5）のオンオフ制御は、スイッチ制御部（41）が与えられた制御信号に応じて行う。より具体的には、スイッチ制御部（41）は、後述するように、初期動作時にコンデンサ（C3,C4）を充電する場合を除き、双方向スイッチ（10）がオン状態の場合にのみ、スイッチング素子（SW4,SW5）をオンに制御する。すなわち、これらのスイッチング素子（SW4,SW5）は、第１ソース（S1）から第１電力供給部（60）を介して電源（30）に至る経路を遮断する機能を有し、本発明の遮断手段の一例である。
【００７４】
上記の充電回路では、抵抗（R2）は、充電時の充電電流を調整する機能を有し、ダイオード（D3）及びダイオード（D5）は、スイッチング素子（SW4,SW5）に逆電圧が印加されないようにする機能を有している。なお、ダイオード（D4）は、コンデンサ（C4）の出力電圧を一定にするために設けてある。そして、この充電回路によってコンデンサ（C3）が電圧（Vc4）に充電され、コンデンサ（C4）が電圧（Vc2）に充電されるもとすると、接続点（N1）を電圧の基準（すなわち第１ソース（S1）を基準）とすれば、コンデンサ（C4）が正の電圧（Vc2）を第１ゲート駆動部（20）に供給し、コンデンサ（C3）が負の電圧（-Ｖｃ４）を第１ゲート駆動部（20）に供給する。
【００７５】
〈第２電力供給部（61）〉
第２電力供給部（61）は、コンデンサ（C5）、コンデンサ（C6）、及びダイオード（D6）を備え、第２ゲート駆動部（21）に電力を供給する。詳しくは、コンデンサ（C5）とコンデンサ（C6）は直列接続されており、直列状態で正側（後述）となる方（図７におけるコンデンサ（C5）の上側の端子）が第２ゲート駆動部（21）の電源端子（T3）に接続され、負側（後述）となる方（図７におけるコンデンサ（C6）の下側の端子）が電源端子（T4）に接続されている。また、コンデンサ（C6）とコンデンサ（C5）との接続点（接続点（N2））は第２ソース（S2）に接続されている。この接続により、コンデンサ（C5）は、第２ソース（S2）を基準として正の電圧を電源端子（T3）に印加し、第２ゲート駆動部（21）はその正の電圧をオン電圧として第２ゲート（G2）に印加する。また、コンデンサ（C6）は、第２ソース（S2）を基準として負の電圧を電源端子（T4）に印加し、第２ゲート駆動部（21）はその負の電圧をオフ電圧として第１ゲート（G1）に印加する。
【００７６】
上記の各コンデンサ（C5,C6）は、電源（30）によって充電されるようになっている。具体的には、コンデンサ（C5）は、接続点（N2）とは反対側の端子が電源（30）の正側に接続されている（すなわち、この端子が直列状態の正側である）。また、コンデンサ（C6）は、コンデンサ（C5）とは反対側の端子が、電源（30）の負側に接続されている（すなわち、この端子が直列状態の負側である）。なお、ダイオード（D6）は、コンデンサ（C5）の出力電圧を一定にするために設けてある。また、この第２電力供給部（61）では、コンデンサ（C5）は、電圧（Vc1）に充電され、コンデンサ（C6）は、電圧（Vc3）に充電されているものとする。
【００７７】
《双方向スイッチ駆動回路（4）の動作》
〈初期動作〉
双方向スイッチ駆動回路（4）の動作開始時は、双方向スイッチ（10）はオフである。また、コンデンサ（C3,C4）は充電されていない状態である。そのため、この双方向スイッチ駆動回路（4）では、双方向スイッチ（10）に電圧が印加される前に、予めコンデンサ（C3,C4）を充電する。具体的には、スイッチ制御部（41）を介して、スイッチング素子（SW4）、及びスイッチング素子（SW5）をオンにする。これにより、図７に実線の矢印で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C3,C4）に電荷が蓄積される。これらのコンデンサ（C3,C4）の充電が完了すると、スイッチ制御部（41）は、２つのスイッチング素子（SW4,SW5）をオフにする。なお、コンデンサ（C5,C6）は、電源（30）が作動すれば充電され、第２ゲート駆動部（21）に電力を供給する。
【００７８】
〈双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオフからオンに切り替えるには、まず、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）が、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オン電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）が、コンデンサ（C4）から供給された電荷で正の電圧（Vc2）を第１ゲート（G1）に印加する。また、第２ゲート駆動部（21）が、コンデンサ（C5）から供給された電荷で、正の電圧（Vc1）を第２ゲート（G2）に印加する。これにより、双方向スイッチ（10）がオンになる。
【００７９】
双方向スイッチ（10）がオンになると、この双方向スイッチ駆動回路（1）では、スイッチ制御部（41）が、２つのスイッチング素子（SW4,SW5）をオンにする。これにより、図７に実線矢印で示した充電経路が再び形成され、さらに、図７に破線の矢印で示したように、双方向スイッチ（10）を経由した充電回路が形成される。これにより、コンデンサ（C3,C4）が充電される。また、電源（30）に並列接続されているコンデンサ（C5,C6）も充電される。
【００８０】
〈双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替える場合〉
双方向スイッチ（10）をオンからオフに切り替えるには、まず２つのスイッチング素子（SW4,SW5）をオフにする。具体的には、スイッチ制御部（41）がこれらのスイッチング素子（SW4,SW5）を制御してこれをオフにする。このようにこれらのスイッチング素子（SW4,SW5）をオフにするのは、図７に実線矢印で示した経路（すなわち、充電経路）を介して、第１及び第２ソース（S1,S2）間が導通するからである。
【００８１】
この双方向スイッチ駆動回路（4）では、スイッチング素子（SW4,SW5）がオフになった後に、第１及び第２ゲート駆動部（20,21）は、双方向スイッチ（10）のそれぞれのゲート（G1,G2）に、オフ電圧を印加する。具体的には、第１ゲート駆動部（20）は、コンデンサ（C3）から供給された電荷で、負の電圧（-Ｖｃ４）を、第１ゲート（G1）に印加する。一方、第２ゲート駆動部（21）は、第２電力供給部（61）のコンデンサ（C6）から供給された電荷で負の電圧（-Ｖｃ３）を、第２ゲート（G2）に印加する。これにより、双方向スイッチ（10）がオフになる。
【００８２】
以上のように本実施形態によれば、オンオフの制御に正及び負の電圧が必要な双方向スイッチ（10）を駆動できる。しかも、その駆動には、正負それぞれの電源を設けることなく、１つの電源で電力を供給できる。
【００８３】
《実施形態２の変形例１》
図８は、実施形態２の変形例１に係る双方向スイッチ駆動回路の構成を示すブロック図である。本変形例の双方向スイッチ駆動回路は、遮断手段（実施形態２ではスイッチング素子（SW4）及びスイッチング素子（SW5）が該当する）の構成が実施形態２と異なっている。
【００８４】
この変形例では、第１電力供給部（60）にはスイッチング素子（SW5）を設けていない。その代わりに、第２ソース（S2）から第２電力供給部（61）を介して電源（30）に至る経路を遮断するスイッチング素子（SW7）を、第２電力供給部（61）に設けている。すなわち、この変形例では、スイッチング素子（SW4）とスイッチング素子（SW7）が、本発明の遮断手段の一例である。なお、本変形例ではダイオード（D5）も省略している。
【００８５】
この変形例では、スイッチング素子（SW4）及びスイッチング素子（SW7）がオンの場合に、図８に実線矢印で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C3,…C6）が充電される。そして、この変形例でも、双方向スイッチ（10）オンのときにのみ、スイッチング素子（SW4）とスイッチング素子（SW7）をオンにすれば、実施形態２の双方向スイッチ駆動回路（4）と同様に、第１ソース（S1）側が第２ソース（S2）側よりも電位が高い場合に、充電経路を介して、第１及び第２ソース（S1,S2）間が導通しないようにできる。
【００８６】
《発明の実施形態３》
実施形態３では、双方向スイッチ及び双方向スイッチ駆動回路の応用例としてマトリックスコンバータを説明する。図９は、本発明の実施形態３に係るマトリックスコンバータ（5）の構成を示すブロック図である。このマトリックスコンバータ（5）は、三相交流電源から供給された電力を所定の周波数に変換して、接続された負荷に供給する。
【００８７】
また、このマトリックスコンバータ（5）は、同図に示すように、フィルタ回路（70）、及び９つのスイッチ回路（Sru,…Stw）を備えている。各スイッチ回路（Sru,…Stw）は、スイッチング素子として双方向スイッチ（10）を備えている。また、フィルタ回路（70）は、三相交流電源のそれぞれの相（R,S,T）に対応したリアクトルとコンデンサを備えたＬＣフィルタである。このフィルタ回路（70）は、各スイッチ回路（Sru,…Stw）のオンオフ動作によって生じる高周波電流が三相交流電源側に流れ込むのを抑制するために設けられている。
【００８８】
図１０は、スイッチ回路（Sru）、スイッチ回路（Ssu）、スイッチ回路（Srv）、スイッチ回路（Ssv）の部分をより詳細に記載したブロック図である。スイッチ回路（Sru）、スイッチ回路（Ssu）、スイッチ回路（Ssv）には、実施形態１の変形例２に係る双方向スイッチ駆動回路（2）を適用している(図５を参照)。そして、これらの３つのスイッチ回路（Sru,…Ssv）は、電源（30）を共用している。また、スイッチ回路（Sru）は、コンデンサ（C2）側の抵抗（R1）とダイオード（D1）として、スイッチ回路（Ssu）のものを共用している。なお、図１０では、３つのスイッチ回路（Sru,…Ssv）のそれぞれのスイッチング素子（SW2）を識別するため、スイッチング素子の符号の末尾に枝番を付記している。例えばスイッチ回路（Sru）のスイッチング素子（SW2）は、SW2-1と記載している。
【００８９】
《マトリックスコンバータ（5）における各コンデンサの充電》
各スイッチ回路では、以下のようにしてそれぞれのコンデンサの充電が行われる。なお、スイッチ回路（Sru,…Ssv）のそれぞれのスイッチング素子（SW2）は、対応した双方向スイッチ（10）がオンのときにオンに制御される。ただし、各スイッチ回路のスイッチング素子（SW2）は、同じ相（U,V,W）に繋がるもの同士は同時にオンにならないようにする。
【００９０】
〈スイッチ回路（Sru）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Sru）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2-1）をオンにする。これにより、図１０において実線矢印（A）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチ回路（Sru）のコンデンサ（C2）を充電するには、スイッチング素子（SW2-2）をオンにする。これにより、図１０において実線矢印（Ｂ）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C2）が充電される。
【００９１】
〈スイッチ回路（Ssu）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Ssu）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2-2）をオンにする。これにより、図１０において実線矢印（C）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチング素子（SW2-2）がオンの場合には、実線矢印（E）で示した充電経路も形成される。これにより、スイッチ回路（Ssu）のコンデンサ（C2）も充電される。
【００９２】
〈スイッチ回路（Srv）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Srv）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2-3）をオンにする。これにより、図１０において実線矢印（F）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチング素子（SW2-3）がオンの場合には、実線矢印（G）で示した充電経路も形成される。これにより、スイッチ回路（Srv）のコンデンサ（C2）も充電される。
【００９３】
〈スイッチ回路（Ssv）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Ssv）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2-3）をオンにする。これにより、図１０において実線矢印（H）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチング素子（SW2-3）がオンの場合には、実線矢印（I）で示した充電経路も形成される。これにより、スイッチ回路（Ssv）のコンデンサ（C2）も充電される。
【００９４】
《本実施形態における効果》
以上のようにマトリックスコンバータ（5）では、電源（30）を複数のスイッチ回路（Sru,…Ssv）で共用できる。また、スイッチ回路同士でダイオードなどの部品の共用も可能になり、スイッチ回路の簡略化が可能になる。すなわち、本実施形態によれば、回路規模の増大を抑えつつ、マトリックスコンバータ（5）を構成することが可能になる。
【００９５】
《発明の実施形態３の変形例１》
図１１は、実施形態３の変形例１に係るマトリックスコンバータ（6）の構成を示すブロック図である。この図も、スイッチ回路（Sru）、スイッチ回路（Ssu）、スイッチ回路（Srv）、スイッチ回路（Ssv）の部分をより詳細に記載したものである。
【００９６】
本変形例では、スイッチ回路（Ssu）には、実施形態１の変形例３に係る双方向スイッチ駆動回路（3）を適用している。また、これらのスイッチ回路（Sru,…Ssv）は、電源（30）を共用している。
【００９７】
《マトリックスコンバータ（6）における各コンデンサの充電》
各スイッチ回路では、以下のようにしてそれぞれの充電が行われる。なお、スイッチ回路（Ssu）のスイッチング素子（SW2,SW3）は、対応した双方向スイッチ（10）がオンのときにオンに制御される。
【００９８】
〈スイッチ回路（Sru）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Sru）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（A）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチ回路（Sru）のコンデンサ（C2）を充電するには、スイッチ回路（Sru）内のスイッチング素子（SW8）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（Ｂ）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C2）が充電される。
【００９９】
〈スイッチ回路（Ssu）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Ssu）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW2）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（C）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチ回路（Ssu）のコンデンサ（C2）を充電するには、スイッチング素子（SW3）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（E）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C2）が充電される。
【０１００】
〈スイッチ回路（Srv）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Srv）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチ回路（Ssv）のスイッチング素子（SW9）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（F）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチング素子（SW9）をオンにすると、図１１において実線矢印（G）で示した充電経路もが形成され、コンデンサ（C2）も充電される。
【０１０１】
〈スイッチ回路（Ssv）におけるコンデンサの充電〉
スイッチ回路（Ssv）のコンデンサ（C1）を充電するには、スイッチング素子（SW9）をオンにする。これにより、図１１において実線矢印（H）で示した充電経路が形成され、コンデンサ（C1）が充電される。また、スイッチング素子（SW9）をオンにすると、図１１において実線矢印（Ｉ）で示した充電経路もが形成され、コンデンサ（C2）も充電される。
【０１０２】
《本変形例における効果》
以上のように本変形例では、電源（30）を複数のスイッチ回路（Sru,…Ssv）で共用できる。また、スイッチ回路同士でスイッチング素子（SW1）などの部品の共用も可能になり、スイッチ回路の簡略化が可能になる。すなわち、本変形例によれば、回路規模の増大を抑えつつ、マトリックスコンバータを構成することが可能になる。
【０１０３】
なお、上記の実施形態３やその変形例で説明したものの他、実施形態１、実施形態１の変形例、及び実施形態３の双方向スイッチ駆動回路も双方向スイッチ（10）とともに、マトリックスコンバータに応用できる。
【０１０４】
《発明の実施形態４》
実施形態４では、上記の双方向スイッチ駆動回路（1）及び双方向スイッチ（10）を、力率改善回路として応用した電力変換回路（7）の例を説明する。図１２は、本発明の実施形態４に係る電力変換回路（7）の構成を示すブロック図である。この電力変換回路（7）は、コンバータ部（80）、平滑部（81）、インバータ部（82）、及び力率改善回路（83）を備え、入力された単相交流を、所望の周波数及び電圧の交流に変換して負荷に供給する。
【０１０５】
コンバータ部（80）はブリッジダイオードにより構成され、交流を直流に変換する。平滑部（81）は、この直流を平滑化する。また、インバータ部（82）は、平滑部（81）の出力を所望の周波数及び電圧の交流に変換する。
【０１０６】
力率改善回路（83）は、双方向スイッチ（10）、及び前記双方向スイッチ駆動回路（1）を備えている。双方向スイッチ（10）は、コンバータ部（80）の交流入力端子に接続され、所定のタイミングでオンオフが切り替えられるようになっている。また、本実施形態では、双方向スイッチ（10）の駆動用に、双方向スイッチ駆動回路（1）を採用している。
【０１０７】
上記のように、力率改善回路（83）に双方向スイッチ（10）を用いることにより、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子とともに還流ダイオードを用いた従来の双方向スイッチに比べ、導通損失の低減が可能になる。しかも、双方向スイッチ（10）の駆動用に上記の双方向スイッチ駆動回路（1）を用いているので、回路規模の増大量を抑えることも可能になる。
【０１０８】
なお、この力率改善回路（83）には、実施形態１の双方向スイッチ駆動回路（1）の他にも、その他の変形例や実施形態の双方向スイッチ駆動回路を採用することも可能である。
【０１０９】
また、上記の双方向スイッチ（10）は、デュアルゲート型のスイッチング素子を用いる代わりに、例えば別個の２つの素子をドレイン（D）側で直列接続して構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動回路、及び、入力された交流を所定の電圧及び所定の周波数の交流に変換するマトリックスコンバータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る双方向スイッチ駆動回路（1）の構成を示すブロック図である。
【図２】双方向スイッチ（10）の構造を模式的に示す図である。
【図３】双方向スイッチ（10）の等価回路を示す図である。
【図４】実施形態１の変形例１に係る双方向スイッチ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態１の変形例２に係る双方向スイッチ駆動回路（2）の構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態１の変形例３に係る双方向スイッチ駆動回路（3）の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る双方向スイッチ駆動回路（4）の構成を示すブロック図である。
【図８】実施形態２の変形例１に係る双方向スイッチ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態３に係るマトリックスコンバータ（5）の構成を示すブロック図である。
【図１０】スイッチ回路（Sru）、スイッチ回路（Ssu）、スイッチ回路（Srv）、スイッチ回路（Ssv）の部分をより詳細に記載したブロック図である。
【図１１】実施形態３の変形例１に係るマトリックスコンバータ（6）の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る電力変換回路（7）の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１      双方向スイッチ駆動回路
１０      双方向スイッチ
１０ａ    第１トランジスタ
１０ｂ    第２トランジスタ
Ｓ１      第１ソース
Ｓ２      第２ソース
Ｄ      ドレイン
Ｇ２      第２ゲート
Ｇ１      第１ゲート
Ｄ２      ダイオード(電圧降下手段)
３０      電源
４０      第１電力供給部
５０      第２電力供給部
ＳＷ１   スイッチング素子
ＳＷ２      スイッチング素子
ＳＷ３      スイッチング素子
ＳＷ４      スイッチング素子
【図１】
2010172067.tif 000003
【図２】
2010172067.tif 000004
【図３】
2010172067.tif 000005
【図４】
2010172067.tif 000006
【図５】
2010172067.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010172067.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010172067.tif 000011
【図１０】
2010172067.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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