(57)【要約】  電力変換装置は、並列に設けられた複数の半導体素子Ｑ１〜Ｑ２の各ゲートに駆動信号を送るゲート駆動回路１１からの駆動信号に作用し、半導体素子のゲート電圧を調整するゲート電圧調整手段（検出回路１２）を備える。ゲート電圧調整手段は、複数の半導体素子の１つに流れる電流による磁束と、他の半導体素子に流れる電流による磁束との差に基づき発生する誘起電圧を、複数の半導体素子の少なくとも１つのゲートに送るゲート電圧に重畳する。
2016189585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設けられた複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の各ゲートに駆動信号を送るゲート駆動手段と、
前記ゲート駆動手段からの駆動信号に作用し、前記半導体素子のゲート電圧を調整するゲート電圧調整手段とを備え、
前記ゲート電圧調整手段は、
前記複数の半導体素子の中の１つに流れる電流による磁束と他の半導体素子に流れる電流による磁束との差に基づき発生する誘起電圧を、前記複数の半導体素子の少なくとも１つのゲートに送るゲート電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より低い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を抑制することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より高い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を促進することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子にそれぞれ対応する複数のゲート電圧調整部から成り、
隣接する２つのゲート電圧調整部は、前記２つのゲート電圧調整部にそれぞれ接続される２つの半導体素子のゲートに流れる電流の向きが同方向の場合に誘導成分が減少し、異方向の場合に誘導成分が増加するように、誘導性結合していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子と前記ゲート駆動手段との間に形成された複数の配線パターンから構成されるものであって、
前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子及び他の半導体素子から配索され、主電流経路となる配線の中間に設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記１つの半導体素子の主電流経路及び前記他の半導体素子の主電流経路に流れる電流が同じ場合において、前記１つの半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、前記他の半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、が前記配線パターンに等しく鎖交するように、前記ゲート電圧調整手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数の半導体素子は、並列に設けられた３個以上の半導体素子から成り、
前記３個以上の半導体素子の中の両端の半導体素子のゲート電圧調整手段は、両端の半導体素子の少なくとも一方のソースから配索される配線に隣接して設けられることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数の半導体素子の各ゲートと前記ゲート駆動手段との間に、各ゲートを駆動する電流の急峻な変化を抑制する速度制御抵抗を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続され、
前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各ゲートに直接に接続されていることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗及び前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続されていることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリからの直流電力を交流電力に変換する装置として、例えば、特許文献１に開示された電力変換装置が知られている。この電力変換装置は、強電リレーとして半導体素子を備え、半導体素子がバッテリからの給電を断接している。また、強電リレーとして半導体素子を用いる電力変換装置では、半導体素子に流れる電流を分散させるために、複数の半導体素子を並列に設けたものが知られている。【０００３】
複数の半導体素子を並列に設けた電力変換装置においては、半導体素子がオンになる閾値電圧が半導体素子毎に異なることにより、いずれか１つの半導体素子が他の半導体素子より先にオンすることがある。そこで、従来の電力変換装置では、半導体素子のエミッタの下流にリアクトルを備え、リアクトルによる誘起電圧に基づき、先にオンになる半導体素子に流れる電流の増加を抑制し、他の半導体素子に流れる電流とのバランスを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の電力変換装置は、半導体素子のエミッタの下流に設けるリアクトルのサイズが大きくなり、全体として大型化する。すなわち、電力変換装置においては、動作開始時ににおいて、突入電流防止のためにバッテリから供給する電流を徐々に増加させる必要があるため、リアクトルに流れる電流の変化率が小さく、誘起電圧が小さくなる。このため、従来の電力変換装置の半導体素子に流れる電流のバランスを確保するには、リアクトルのサイズを大きくして、誘起電圧を大きくする必要があった。その結果、従来の電力変換装置では、装置全体が大型化してしまうという問題が生じていた。【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、小型化することができる電力変換装置を提供することにある。【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、並列に設けられた複数の半導体素子の各ゲート電圧を調整するゲート電圧調整手段を備える。ゲート電圧調整手段は、複数の半導体素子の１つに流れる電流による磁束と他の半導体素子に流れる電流による磁束との差に基づき発生する誘起電圧を複数の半導体素子の各ゲート電圧に重畳する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の回路構成及び動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。この電力変換装置は、第１半導体スイッチＱ１、第２半導体スイッチＱ２、ゲート駆動回路１１を含む駆動回路１０、検出回路１２を備える。第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２は、本発明の複数の半導体素子に対応する。ゲート駆動回路１１は、本発明のゲート駆動手段に対応する。検出回路１２は、本発明のゲート電圧調整手段に対応する。
【００１１】
第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）からなる。あるいは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＪＦＥＴ（Junction Field-Effect Transistor）等を用いても良い。
【００１２】
これら第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２は、並列に接続する。すなわち、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のドレイン同士、またはソース同士はそれぞれ接続している。
【００１３】
駆動回路１０は、ゲート駆動回路１１、第１ゲート抵抗Ｒ１、第２ゲート抵抗Ｒ２及び検出回路１２を備える。ゲート駆動回路１１は、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２の各ゲートに駆動信号を送る。また、第１ゲート抵抗Ｒ１及び第２ゲート抵抗Ｒ２は、本発明の速度制御抵抗に対応する。
【００１４】
正電源Ｖｄｄと負電源Ｖｓｓとはゲート駆動回路１１に電源を供給する。ゲート駆動回路１１は、外部からの指示に応じて、出力端子ＯＵＴから駆動信号を出力する。ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴは、スイッチングの速度制御抵抗として機能する第１ゲート抵抗Ｒ１及び第２ゲート抵抗Ｒ２の各々の一方の端子と接続している。
【００１５】
第１ゲート抵抗Ｒ１の他方の端子は、検出回路１２の一方の端子と接続している。検出回路１２の他方の端子は、第１半導体スイッチＱ１のゲートと接続している。ゲート駆動回路１１は、第１ゲート抵抗Ｒ１を介して第１半導体スイッチＱ１に駆動信号を送る。第１ゲート抵抗Ｒ１は、第１半導体スイッチＱ１のゲートを駆動する電流の急峻な変化を抑制する機能を有する。
【００１６】
第２ゲート抵抗Ｒ２の他方の端子は、第２半導体スイッチＱ２のゲートと接続している。ゲート駆動回路１１は、第２ゲート抵抗Ｒ２を介して第２半導体スイッチＱ２に駆動信号を送る。第２ゲート抵抗Ｒ２は、第２半導体スイッチＱ２のゲートを駆動する電流の急峻な変化を抑制する機能を有する。第１ゲート抵抗Ｒ１及び第２ゲート抵抗Ｒ２は、検出回路１２で急峻な誘起電圧が発生したとしても駆動電流を制限するので、駆動回路１０の安定性を向上させることができる。
【００１７】
検出回路１２は、コイル状の配線パターンにより形成されたピックアップコイルからなる。なお、検出回路１２は、コイル状に巻回された配線により構成するようにしてもよい。検出回路１２は、ゲート駆動回路１１からの駆動信号に作用し、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のゲート電圧を調整する。検出回路１２は、第１半導体スイッチＱ１のソースに電流が流れることによる磁束と第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れることによる磁束との差に基づき発生される誘起電圧を第１半導体スイッチＱ１のゲートに印加されるゲート電圧に重畳する。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。端子板２０は、ゲート端子Ｇ１、ソース端子Ｓ１、ゲート端子Ｇ２及びソース端子Ｓ２を設けている。ゲート端子Ｇ１は、第１ゲート抵抗Ｒ１と接続し、ソース端子Ｓ１は、負電源Ｖｓｓと接続している。また、ゲート端子Ｇ２は、第２ゲート抵抗Ｒ２と接続し、ソース端子Ｓ２は、負電源Ｖｓｓと接続している。
【００１９】
ゲート端子Ｇ１は、第１ゲート抵抗Ｒ１（図１参照）に接続されるとともに検出回路１２を形成するピックアップコイルの一端と接続し、ピックアップコイルの他端は、第１半導体スイッチＱ１のゲート電極Ｇに接続している。ソース端子Ｓ１は、負電源Ｖｓｓ（図１参照）に接続するとともに第１半導体スイッチＱ１のソース電極Ｓと接続する。同様に、ゲート端子Ｇ２は、第２ゲート抵抗Ｒ２（図１参照）と接続するとともに第２半導体スイッチＱ２のゲート電極Ｇと接続し、ソース端子Ｓ２は、負電源Ｖｓｓ（図１参照）と接続するとともに第２半導体スイッチＱ２のソース電極Ｓと接続する。
【００２０】
第１半導体スイッチＱ１、第２半導体スイッチＱ２及び絶縁部材２１が搭載された基板上の、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２に対応する位置に下面電極パターン２３が形成される。第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２の上面には上面電極取り出し部２２が設けられる。上面電極取り出し部２２は、ボンディングワイヤ、ボンディングリボンまたはリードフレームなどにより構成できる。
【００２１】
以上のように構成される第１の実施形態に係る電力変換装置の動作を説明する。ゲート駆動回路１１が駆動信号を出力端子ＯＵＴから出力すると、駆動信号は、第１ゲート抵抗Ｒ１及び検出回路１２を介して第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給される。この駆動信号より、ゲート電圧が第１半導体スイッチＱ１がオンになる閾値より大きい場合に、第１半導体スイッチＱ１のソースに電流が流れる。同様に、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴから出力された駆動信号は、第２ゲート抵抗Ｒ２を介して第２半導体スイッチＱ２のゲートに供給される。これにより、第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れる。
【００２２】
この際、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れることにより、ソースからの配線周りに磁束が発生する。第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流による磁束と第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流による磁束とに差があると、検出回路１２では、その磁束の差に応じた誘起電圧が発生する。発生した誘起電圧は、第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給されるゲート電圧に重畳する。これにより、第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の閾値が第２半導体スイッチＱ２のそれより低い場合は、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流が第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流より大きくなるが、この場合、負の誘起電圧が検出回路１２に発生して第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の上昇を抑え、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流の上昇を抑制する。
【００２３】
逆に、第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の閾値が第２半導体スイッチＱ２のそれより高い場合、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流が第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流より小さくなる。この場合、正の誘起電圧が検出回路１２に発生して第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の上昇を促進し、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流の上昇を促進する。その結果、本実施形態では、第１半導体スイッチＱ１に流れる電流と第２半導体スイッチＱ２に流れる電流が等しくなるように、半導体スイッチのゲート電圧が調整される。
【００２４】
このように第１の実施形態に係る電力変換装置によれば、半導体スイッチのソースの下流にリアクトルを設けることなく複数の半導体スイッチに流れる電流のバランスをとることができるので、電力変換装置を小型化することができる。
【００２５】
また、上述した第１の実施形態では、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２との間に検出回路１２を配置している。並列に接続された複数の半導体スイッチの過渡熱性能を高めるためには、これらを分散して実装し、各半導体スイッチの間の距離を大きくすることが好ましい。第１の実施形態に係る電力変換装置では、上述した配置により、これを実現している。
【００２６】
なお、上述した第１の実施形態では、ゲート駆動回路１１を１つだけ設けたが、半導体スイッチ毎に設けるように構成することもできる。
【００２７】
尚、上述では、本実施形態に係る電力変換装置では、半導体スイッチのソースの下流にリアクトルを設けなくてもよいと述べたが、必ずしもこれに限らず、半導体スイッチのソースの下流にリアクトルを設けるようにしても良い。本実施形態に係る電力変換装置は、半導体スイッチのソースの下流にリアクトルを設けたとしても、検出回路１２によりゲート電圧を調整することができるため、大型のリアクトルを設ける必要はなく、電力変換装置の小型化が可能となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置は、第１の実施形態に係る電力変換装置の第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２に流れる電流を個別に制御している。以下、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。この電力変換装置は、第１の実施形態に係る電力変換装置の駆動回路１０の内部を変更して構成されている。すなわち、第１の実施形態に係る検出回路１２の構成及び機能を変更するとともに、ターンオフ用の第３ゲート抵抗Ｒ３、第１ダイオードＤ１、ターンオフ用の第４ゲート抵抗Ｒ４及び第２ダイオードＤ２を追加している。
【００３０】
検出回路１２は、第１半導体スイッチＱ１を制御する第１検出回路１２ａと第２半導体スイッチＱ２を制御する第２検出回路１２ｂとからなる。第１検出回路１２ａと第２検出回路１２ｂとは、本発明のゲート電圧調整部に対応する。第１検出回路１２ａは、コイル状の配線パターンにより形成されたピックアップコイルからなる。なお、第１検出回路１２ａは、コイル状に巻回された配線によって構成することもできる。第１検出回路１２ａは、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流により発生する誘起電圧をゲート駆動回路１１からの駆動信号に重畳する。
【００３１】
第２検出回路１２ｂは、コイル状の配線パターンにより形成されたピックアップコイルからなる。なお、第２検出回路１２ｂは、コイル状に巻回された配線により構成することもできる。第２検出回路１２ｂは、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流により発生する誘起電圧を第２ゲート抵抗Ｒ２が介するゲート駆動回路１１からの駆動信号に重畳する。
【００３２】
第１検出回路１２ａを構成するピックアップコイルと、第２検出回路１２ｂを構成するピックアップコイルは誘導性結合している。第１半導体スイッチＱ１のゲートに流れる電流と第２半導体スイッチＱ２のゲートに流れる電流の向きが同じ場合に、誘導成分は減少し、電流の向きが異なる場合に誘導成分は増加する。
【００３３】
また、第３ゲート抵抗Ｒ３と第１ダイオードＤ１とから成る直列回路は、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第１半導体スイッチＱ１のゲートとの間に設けられる。同様に、第４ゲート抵抗Ｒ４と第２ダイオードＤ２とから成る直列回路は、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第２半導体スイッチＱ２のゲートとの間に設けられる。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。端子板２０は、第１の実施形態の構成にゲート端子Ｇ１ａ及びゲート端子Ｇ２ａを追加して構成されている。ゲート端子Ｇ１ａは、第３ゲート抵抗Ｒ３と接続し、ゲート端子Ｇ２ａは、第４ゲート抵抗Ｒ４と接続している。
【００３５】
ゲート端子Ｇ１は、第１ゲート抵抗Ｒ１（図３参照）と接続するとともに第１検出回路１２ａを形成するピックアップコイルの一端と接続し、ピックアップコイルの他端は、第１半導体スイッチＱ１のゲート電極Ｇに接続している。ソース端子Ｓ１は、負電源Ｖｓｓ（図３参照）と接続するとともに第１半導体スイッチＱ１のソース電極Ｓと接続している。さらに、ゲート端子Ｇ１ａは、第３ゲート抵抗Ｒ３（図３参照）と接続するとともに第１半導体スイッチＱ１のゲート電極Ｇと接続している。
【００３６】
同様に、ゲート端子Ｇ２は、第２ゲート抵抗Ｒ２（図３参照）と接続するとともに第２検出回路１２ｂを形成するピックアップコイルの一端とに接続し、ピックアップコイルの他端は、第２半導体スイッチＱ２のゲート電極Ｇと接続している。ソース端子Ｓ２は、負電源Ｖｓｓ（図３参照）と接続するとともに第２半導体スイッチＱ２のソース電極Ｓと接続している。さらに、ゲート端子Ｇ２ａは、第４ゲート抵抗Ｒ４（図３参照）と接続するとともに第２半導体スイッチＱ２のゲート電極Ｇと接続している。
【００３７】
以下では、構成される第２の実施形態に係る電力変換装置の動作を説明する。ゲート駆動回路１１が駆動信号を出力端子ＯＵＴから出力すると、駆動信号は、第１ゲート抵抗Ｒ１及び第１検出回路１２ａを介して第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給される。これにより、第１半導体スイッチＱ１のソースに電流が流れる。同様に、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴから出力された駆動信号は、第２ゲート抵抗Ｒ２及び第２検出回路１２ｂを介して第２半導体スイッチＱ２のゲートに供給される。これにより、第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れる。
【００３８】
この際、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れることにより、ソースからの配線周りに磁束が発生する。第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流による磁束と第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流による磁束とに差があると、検出回路１２では、その磁束の差に応じた誘起電圧が発生する。第１検出回路１２ａでは、誘起電圧が発生し、この誘起電圧が第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給されるゲート電圧に重畳する。さらに、第１検出回路１２ｂで誘起電圧が発生し、第１検出回路１２ｂで発生した誘起電圧が第２半導体スイッチＱ２のゲートに供給されるゲート電圧に重畳する。
【００３９】
第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の閾値が第２半導体スイッチＱ２のそれより低い場合は、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流が第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流より大きくなる。この場合、第１検出回路１２ａには負の誘起電圧が発生し、第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の上昇を抑え、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流の上昇を抑制する。さらに、第２検出回路１２ｂには正の誘起電圧が発生し、第２半導体スイッチＱ２のゲート電圧の上昇を促進するため、第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流の上昇を促進する。その結果、本実施形態では、第１半導体スイッチＱ１に流れる電流と第２半導体スイッチＱ２に流れる電流が等しくなるように半導体スイッチのゲート電圧が調整される。
【００４０】
逆に、第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の閾値が第２半導体スイッチＱ２のそれより高い場合、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流が第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流より小さくなる。この場合、第１検出回路１２ａには正の誘起電圧が発生し、第１半導体スイッチＱ１のゲート電圧の上昇を促進するため、第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流の上昇を促進する。さらに、第２検出回路１２ｂには負の誘起電圧が発生し、第２半導体スイッチＱ２のゲート電圧の上昇を抑制し、第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流の上昇を抑制する。その結果、本実施形態では、第１半導体スイッチＱ１に流れる電流と第２半導体スイッチＱ２に流れる電流が等しくなるように半導体スイッチのゲート電圧が調整される。
【００４１】
また、ターンオフ用の第３ゲート抵抗Ｒ３及び第４ゲート抵抗Ｒ４が検出回路１２を介さずに第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２にそれぞれ接続されているので、ターンオフ時のゲート電流は、検出回路１２を通過しない。その結果、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２を高速でターンオフさせることができる。
【００４２】
また、以上のように構成される第２の実施形態に係る電力変換装置によれば、ゲート電圧を調整する検出回路１２を第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２の各ソースから配索される配線（主電流経路からの配線）の間に設けている。従って、検出回路１２に主電流経路からの配線からの磁束により誘起電圧が生じるため、誘起電圧を第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２の各ゲート電圧に重畳させることができる。
【００４３】
また、駆動信号がゲートに送られる場合に相互インダクタンスが低下するようにコイル状の配線パターンにより形成されたピックアップコイル同士が誘導性結合している。このため、閾値電圧が低い半導体素子のゲート電圧の上昇を抑制すると共に、閾値電圧が高い半導体素子のゲート電圧の上昇を抑制することができる。つまり、検出回路１２に生じる誘起電圧を利用してゲート電圧を調整することができるため、半導体素子に流れる電流をバランスさせることができる。その結果、従来、半導体素子の下流に配置されていたリアクトルが不要となり、電力変換装置の回路を小型化することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２に同じ大きさの電流が流れた場合において、第１半導体スイッチＱ１のソースから配索される配線（主電流経路の配線）から発生する磁束と、第２半導体スイッチＱ２のソースから配索される配線（主電流経路の配線）から発生する磁束と、は検出回路１２の配線パターンに等しく鎖交するように、検出回路１２の配線パターンを設けている。これにより、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースから配索される配線に流れる電流が等しくなるようにゲート電圧が調整されるに際し、バランスに適した誘起電圧を検出回路１２が重畳するようになる。また、半導体素子のソースから配索される配線を互いに水平に配置した、つまり磁束がピックアップコイルの配線パターンに鎖交するように配置したので、配線からの磁界が大きくなり、ピックアップコイルに発生する誘起電圧を大きくすることができる。
【００４５】
また、ターンオン用のゲート抵抗Ｒ１及びゲート抵抗Ｒ２のみが検出回路１２を介して第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のゲートにそれぞれ接続する。このため、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のターンオフを高速に実行することができる。
【００４６】
さらに、並列接続された第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２を駆動する電流が２つのピックアップコイルの双方に流れた場合、これら２つのピックアップコイルはノーマルモード結合している。電流の向きが同方向の場合には、ピックアップコイルのインダクタンスは減り、電流の向きが異方向の場合は、ピックアップコイルのインダクタンスは増加する。これにより、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２が高速でオン／オフした場合も電圧振動が増加しないだけでなく、並列に配置された第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２との間で電流共振による誤作動を抑止する効果が得られる。
【００４７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置は、第２の実施形態に係る電力変換装置において、ターンオン時のみならず、ターンオフ時も検出回路を介してゲート電流を供給するようにしている。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。この電力変換装置は、第２の実施形態に係る電力変換装置の駆動回路１０の内部を変更して構成されている。すなわち、第２の実施形態に係る電力変換装置は、第３ゲート抵抗Ｒ３と第１ダイオードＤ１とから成る直列回路をゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと検出回路１２との間に配置する。また、第４ゲート抵抗Ｒ４と第２ダイオードＤ２とから成る直列回路をゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと検出回路１２との間に配置する。また、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第１ゲート抵抗Ｒ１との間に第３ダイオードＤ３を追加し、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第２ゲート抵抗Ｒ２との間に第４ダイオードＤ４を追加する。
【００４９】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。端子板２０は、第２の実施形態のそれからゲート端子Ｇ１ａ及びゲート端子Ｇ２ａを除去する。したがって、ゲート端子Ｇ１ａと第１半導体スイッチＱ１のゲート電極Ｇとを結ぶワイヤ及びゲート端子Ｇ２ａと第２半導体スイッチＱ２のゲート電極Ｇとを結ぶワイヤが除去されている。
【００５０】
第３の実施形態に係る電力変換装置において、ゲート駆動回路１１が駆動信号を出力端子ＯＵＴから出力すると、駆動信号は、第３ダイオードＤ３、第１ゲート抵抗Ｒ１及び第１検出回路１２ａを介して第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給される。これにより、第１半導体スイッチＱ１のソースに電流が流れる。同様に、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴから出力された駆動信号は、第４ダイオードＤ４、第２ゲート抵抗Ｒ２及び第２検出回路１２ｂを介して第２半導体スイッチＱ２のゲートに供給される。これにより、第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れる。以後の動作は、第２の実施形態の動作と同じである。
【００５１】
また、ターンオフ用の第３ゲート抵抗Ｒ３及び第４ゲート抵抗Ｒ４が検出回路１２を介して第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２とそれぞれ接続しているので、ターンオン時及びターンオフ時のゲート電流は、検出回路１２を通過する。その結果、ターンオン時のみならず、ターンオフ時にも第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２に流れる電流をバランスさせることができる。
【００５２】
なお、第３ダイオードＤ３は、ターンオフ時にターンオン用のゲート抵抗Ｒ１が作用しないように設けられており、第４ダイオードＤ４は、ターンオフ時にターンオン用のゲート抵抗Ｒ２が作用しないように設けられている。なお、これら第３ダイオードＤ３及び第４ダイオードＤ４は除去することもできる。
【００５３】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置は、第３の実施形態に係る電力変換装置の変形例である。図７は、本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示した回路図は同じであるので、図７（ａ）にのみ符号を付している。
【００５４】
この電力変換装置は、ゲート抵抗Ｒ１の一端とゲート抵抗Ｒ２の一端とをゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴに接続する。ゲート抵抗Ｒ１の他端と第１検出回路１２ａとの接続点とゲート抵抗Ｒ２の他端と第２検出回路１２ｂとの接続点とを接続した共通接続点とゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴとの間に、ダイオードＤ及びゲート抵抗Ｒから成る直列回路が配置される。
【００５５】
上記のように構成される電力変換装置において、図７（ａ）に示すように、ピックアップコイルに鎖交する磁束が紙面の表側から裏側に向かう場合、第１半導体スイッチＱ１の電流変化率より第２半導体スイッチＱ２の電流変化率が大きくなる。図７（ｃ）に示すように、ピックアップコイルに鎖交する磁束が紙面の裏側から表側に向かう場合、第２半導体スイッチＱ２の電流変化率より第１半導体スイッチＱ１の電流変化率が大きくなる。図７（ｂ）に示すように、ピックアップコイルに鎖交する磁束が存在しない場合、第２半導体スイッチＱ２と第１半導体スイッチＱ１の電流変化率が等しくなる。
【００５６】
図８は、第４の実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するための図であり、図８（ａ）はターンオフ時の電流のバランス作用を説明するためのタイミングチャートである。図８（ａ）は第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のＩｄ−Ｖｇｓ特性を示す図である。ここでは、第１半導体スイッチＱ１の閾値ＶｔｈＱ１よりも第２半導体スイッチＱ２の閾値ＶｔｈＱ２が大きいものとする。図示するように、ドレイン電流Ｉｄが減り始めると、すぐに第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２との間の電流がバランスするように作用する。
【００５７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置は、半導体素子の並列数が３個以上の場合の例であり、以下では、半導体素子の並列数が４である場合を例に挙げて説明する。なお、第５の実施形態に係る電力変換装置の回路構成は、半導体素子の増加に伴って第２の実施形態で使用されている構成要素を増加させただけであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５８】
図９は、第５の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。この電力変換装置は、第１半導体スイッチＱ１〜第４半導体スイッチＱ４を備える。第１半導体スイッチＱ１〜第４半導体スイッチＱ４は、本発明の複数の半導体素子に対応する。
【００５９】
第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２との間には検出回路１２を設け、第２半導体スイッチＱ２と第３半導体スイッチＱ３との間には検出回路１３を設ける。第３半導体スイッチＱ３と第４半導体スイッチＱ４との間には検出回路１４を設ける。
【００６０】
端子板２０は、ゲート端子Ｇ１〜Ｇ４及びソース端子Ｓ１〜Ｓ４を設ける。ゲート端子Ｇ１は、検出回路１２を形成するピックアップコイルの一端と接続し、ピックアップコイルの他端は、第１半導体スイッチＱ１のゲート電極と接続している。ソース端子Ｓ１は、第１半導体スイッチＱ１のソース電極と接続している。
【００６１】
ゲート端子Ｇ２は、検出回路１２を形成する他のピックアップコイルの一端と接続し、この他のピックアップコイルの他端は、検出回路接続部材３０を介して第２半導体スイッチＱ２のゲート電極Ｇと接続している。ソース端子Ｓ２は、第２半導体スイッチＱ２のソース電極と接続している。また、ゲート端子Ｇ２は、検出回路接続部材３０を介して検出回路１３を形成するピックアップコイルの一端と接続し、このピックアップコイルの他端は、第２半導体スイッチＱ２のゲート電極と接続している。
【００６２】
ゲート端子Ｇ３は、検出回路１３を形成する他のピックアップコイルの一端と接続し、この他のピックアップコイルの他端は、検出回路接続部材３０を介して第３半導体スイッチＱ３のゲート電極と接続している。ソース端子Ｓ３は、第３半導体スイッチＱ３のソース電極と接続している。また、ゲート端子Ｇ３は、検出回路接続部材３０を介して検出回路１４を形成するピックアップコイルの一端と接続し、このピックアップコイルの他端は、第３半導体スイッチＱ３のゲート電極と接続している。
【００６３】
ゲート端子Ｇ４は、検出回路１４を形成する他のピックアップコイルの一端と接続し、この他のピックアップコイルの他端は、第４半導体スイッチＱ４のゲート電極と接続している。ソース端子Ｓ４は、第４半導体スイッチＱ４のソース電極と接続している。
【００６４】
上記の構成により、隣接する半導体スイッチに接続される検出回路の２つのピックアップコイルが誘導性結合している。したがって、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２、第２半導体スイッチＱ２と第３半導体スイッチＱ３、及び、第３半導体スイッチＱ３と第４半導体スイッチＱ４の電流がバランスするように作用する。このため、第１半導体スイッチＱ１〜第４半導体スイッチＱ４のすべてに流れる電流がバランスする。
【００６５】
第５の実施形態に係る電力変換装置では、ピックアップコイルを両端の半導体素子のソースから配索される配線に隣接して設けるため、両端の半導体素子に流れる電流をよりバランスさせることができる。
【００６６】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る電力変換装置は、第５の実施形態に係る電力変換装置において両端に配置されている第１半導体スイッチＱ１と第４半導体スイッチＱ４に流れる電流をもバランスさせることを特徴とする。
【００６７】
図１０は、第６の実施形態に係る電力変換装置の実装構成を示す図である。この電力変換装置は、第１半導体スイッチＱ１を挟んで検出回路１２の反対側に、巻数が検出回路１２〜１４の半分のピックアップコイルを有する検出回路１５ａを設けている。また、電力変換装置は、第４半導体スイッチＱ４を挟んで検出回路１４の反対側に、巻数が検出回路１２〜１４の半分のピックアップコイルを有する検出回路１５ｂを設けている。検出回路１５ａのピックアップコイルと検出回路１５ｂのピックアップコイルが直列に接続して構成されている。
【００６８】
さらに詳しくは、ゲート端子Ｇ１は、検出回路１５ａを形成するピックアップコイルの一端と接続し、このピックアップコイルの他端は、検出回路接続部材３０、検出回路１２を介して第１半導体スイッチＱ１のゲート電極と接続している。
【００６９】
また、ゲート端子Ｇ４は、検出回路１４、検出回路接続部材３０を介して検出回路１５ｂを形成するピックアップコイルの一端と接続し、このピックアップコイルの他端は、第４半導体スイッチＱ４のゲート電極と接続している。
【００７０】
以上の構成により、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２、第２半導体スイッチＱ２と第３半導体スイッチＱ３、及び、第３半導体スイッチＱ３と第４半導体スイッチＱ４の電流がバランスすることができる。加えて、第４半導体スイッチＱ４と第１半導体スイッチＱ１の電流もバランスする作用が得られる。このため、両端の第１半導体スイッチＱ１または第４半導体スイッチＱ４に過剰な電流が流れた場合であってもすべての半導体スイッチの電流を速やかにバランスさせることができる。
【００７１】
また、第１半導体スイッチＱ１〜第４半導体スイッチＱ４の間をまたがるピックアップコイルの線材としてツイスト線を用いるのが好ましい。これにより、意図しない半導体スイッチの電流変化の影響を避けることができる。
【００７２】
また、第５の実施形態と同様に、半導体スイッチに流れる電流をバランスさせる作用は、任意の並列数の半導体スイッチを有する電力変換装置であっても可能である。
【００７３】
また、両端の半導体スイッチ間の電流差を検出する検出回路１５ａ，１５ｂと同様の構成により、離れた半導体スイッチ同士で電流をバランスさせるように構成することもできる。例えば、第１半導体スイッチＱ１と第３半導体スイッチＱ３または第２半導体スイッチＱ２と第４半導体スイッチＱ４などの離れた半導体スイッチ同士で電流をバランスさせることができる。
【００７４】
さらに加えて、本実施形態では、１つのゲート駆動回路を設けて、このゲート駆動回路から複数の半導体素子に対して駆動信号を送信していたが、必ずしもこれに限らず、半導体素子毎に駆動回路が設けられていても良いし、所定の半導体素子毎に、ゲート駆動回路を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０  駆動回路
１１  ゲート駆動回路
１２〜１４、１５ａ、１５ｂ  検出回路
１２ａ  第１検出回路
１２ｂ  第２検出回路
２０  端子板
２１  絶縁部材
２２  上面電極取り出し部
２３  下面電極パターン
Ｑ１〜Ｑ４  第１半導体素子〜第４半導体スイッチ
Ｒ、Ｒ１〜Ｒ４  抵抗、第１ゲート抵抗〜第４ゲート抵抗
Ｄ、Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード
Ｇ  ゲート電極
Ｓ  ソース電極
【図１】
2016189585.tif 000003
【図２】
2016189585.tif 000004
【図３】
2016189585.tif 000005
【図４】
2016189585.tif 000006
【図５】
2016189585.tif 000007
【図６】
2016189585.tif 000008
【図７】
2016189585.tif 000009
【図８】
2016189585.tif 000010
【図９】
2016189585.tif 000011
【図１０】
2016189585.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月26日(2016.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設けられた複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の各ゲートに駆動信号を送るゲート駆動手段と、
前記ゲート駆動手段からの駆動信号に作用し、前記半導体素子のゲート電圧を調整するゲート電圧調整手段とを備え、
前記ゲート電圧調整手段は、
前記複数の半導体素子の中の１つに流れる電流による磁束と他の半導体素子に流れる電流による磁束との差に基づき発生する誘起電圧を、前記複数の半導体素子の少なくとも１つのゲートに送るゲート電圧に重畳し、
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子と前記ゲート駆動手段との間に形成された複数の配線パターンから構成されるものであって、
前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子及び他の半導体素子から配索され、主電流経路となる配線の中間に設けられることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より低い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を抑制することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より高い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を促進することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子にそれぞれ対応する複数のゲート電圧調整部から成り、
隣接する２つのゲート電圧調整部は、前記２つのゲート電圧調整部にそれぞれ接続される２つの半導体素子のゲートに流れる電流の向きが同方向の場合に誘導成分が減少し
異方向の場合に誘導成分が増加するように、誘導性結合していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記１つの半導体素子の主電流経路及び前記他の半導体素子の主電流経路に流れる電流が同じ場合において、前記１つの半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、前記他の半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、が前記配線パターンに等しく鎖交するように、前記ゲート電圧調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数の半導体素子は、並列に設けられた３個以上の半導体素子から成り、
前記３個以上の半導体素子の中の両端の半導体素子のゲート電圧調整手段は、両端の半導体素子の少なくとも一方のソースから配索される配線に隣接して設けられることを特徴とする請求項１乃至４及び６の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数の半導体素子の各ゲートと前記ゲート駆動手段との間に、各ゲートを駆動する電流の急峻な変化を抑制する速度制御抵抗を備えることを特徴とする請求項１乃至４、６及び７の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続され、
前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各ゲートに直接に接続されていることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗及び前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続されていることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月6日(2017.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設けられた複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の各ゲートに駆動信号を送るゲート駆動手段と、
前記ゲート駆動手段からの駆動信号に作用し、前記半導体素子のゲート電圧を調整するゲート電圧調整手段とを備え、
前記ゲート電圧調整手段は、
前記複数の半導体素子の中の１つに流れる電流による磁束と他の半導体素子に流れる電流による磁束との差に基づき発生する誘起電圧を、前記複数の半導体素子の少なくとも１つのゲートに送るゲート電圧に重畳し、
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子と前記ゲート駆動手段との間に形成された複数の配線パターンから構成されるものであって、
前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子及び他の半導体素子から配索され、主電流経路となる配線の中間に設けられることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より低い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を抑制することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子の中の１つの半導体素子の閾値電圧が他の半導体素子の閾値電圧より高い場合に、該１つの半導体素子に流れる電流の上昇を促進することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記ゲート電圧調整手段は、前記複数の半導体素子にそれぞれ対応する複数のゲート電圧調整部から成り、
隣接する２つのゲート電圧調整部は、前記２つのゲート電圧調整部にそれぞれ接続される２つの半導体素子のゲートに流れる電流の向きが同方向の場合に誘導成分が減少し、異方向の場合に誘導成分が増加するように、誘導性結合していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記１つの半導体素子の主電流経路及び前記他の半導体素子の主電流経路に流れる電流が同じ場合において、前記１つの半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、前記他の半導体素子の主電流経路となる配線から発生する磁束と、が前記配線パターンに等しく鎖交するように、前記ゲート電圧調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数の半導体素子は、並列に設けられた３個以上の半導体素子から成り、
前記３個以上の半導体素子の中の両端の半導体素子のゲート電圧調整手段は、両端の半導体素子の少なくとも一方のソースから配索される配線に隣接して設けられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数の半導体素子の各ゲートと前記ゲート駆動手段との間に、各ゲートを駆動する電流の急峻な変化を抑制する速度制御抵抗を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続され、
前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各ゲートに直接に接続されていることを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記速度制御抵抗は、前記複数の半導体素子の各々のターンオン用とターンオフ用とが並列に設けられ、
前記ターンオン用の速度制御抵抗及び前記ターンオフ用の速度制御抵抗は、前記ゲート電圧調整手段を介して前記複数の半導体素子の各ゲートに接続されていることを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
この際、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のソースに電流が流れることにより、ソースからの配線周りに磁束が発生する。第１半導体スイッチＱ１のソースに流れる電流による磁束と第２半導体スイッチＱ２のソースに流れる電流による磁束とに差があると、検出回路１２では、その磁束の差に応じた誘起電圧が発生する。第１検出回路１２ａでは、誘起電圧が発生し、この誘起電圧が第１半導体スイッチＱ１のゲートに供給されるゲート電圧に重畳する。さらに、第２検出回路１２ｂで誘起電圧が発生し、第２検出回路１２ｂで発生した誘起電圧が第２半導体スイッチＱ２のゲートに供給されるゲート電圧に重畳する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、駆動信号がゲートに送られる場合に相互インダクタンスが低下するようにコイル状の配線パターンにより形成されたピックアップコイル同士が誘導性結合している。このため、閾値電圧が低い半導体素子のゲート電圧の上昇を抑制すると共に、閾値電圧が高い半導体素子のゲート電圧の上昇を促進することができる。つまり、検出回路１２に生じる誘起電圧を利用してゲート電圧を調整することができるため、半導体素子に流れる電流をバランスさせることができる。その結果、従来、半導体素子の下流に配置されていたリアクトルが不要となり、電力変換装置の回路を小型化することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。この電力変換装置は、第２の実施形態に係る電力変換装置の駆動回路１０の内部を変更して構成されている。すなわち、第２の実施形態に係る電力変換装置は、第３ゲート抵抗Ｒ３と第１ダイオードＤ１とから成る直列回路をゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと検出回路１２との間に配置する。また、第４ゲート抵抗Ｒ４と第２ダイオードＤ２とから成る直列回路をゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと検出回路１２との間に配置する。また、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第１ゲート抵抗Ｒ１との間に第３ダイオードＤ３を追加し、ゲート駆動回路１１の出力端子ＯＵＴと第２ゲート抵抗Ｒ２との間に第４ダイオードＤ４を追加する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図８は、第４の実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するための図であり、図８（ａ）はターンオフ時の電流のバランス作用を説明するためのタイミングチャートである。図８（ｂ）は第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２のＩｄ−Ｖｇｓ特性を示す図である。ここでは、第１半導体スイッチＱ１の閾値ＶｔｈＱ１よりも第２半導体スイッチＱ２の閾値ＶｔｈＱ２が大きいものとする。図示するように、ドレイン電流Ｉｄが減り始めると、すぐに第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２との間の電流がバランスするように作用する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
１０  駆動回路
１１  ゲート駆動回路
１２〜１４、１５ａ、１５ｂ  検出回路
１２ａ  第１検出回路
１２ｂ  第２検出回路
２０  端子板
２１  絶縁部材
２２  上面電極取り出し部
２３  下面電極パターン
Ｑ１〜Ｑ４  第１半導体スイッチ〜第４半導体スイッチ
Ｒ、Ｒ１〜Ｒ４  抵抗、第１ゲート抵抗〜第４ゲート抵抗
Ｄ、Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード
Ｇ  ゲート電極
Ｓ  ソース電極
【国際調査報告】
2016189585.tif 000013
2016189585.tif 000014
2016189585.tif 000015
2016189585.tif 000016