(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御形の自己消弧形半導体素子の駆動回路において、
該駆動回路は、
オン用電源とオフ用電源とを直列接続した駆動用電源と、
外部より該駆動回路に与えられる前記自己消弧形半導体素子のオン・オフ信号に基づく動作をする該自己消弧形半導体素子のコレクタ−エミッタ端子間またはドレイン−ソース端子間の電圧変化率を検出する電圧変化率検出回路と、
前記電圧変化率が負極性に変化したときに前記オン・オフ信号のオン期間より
短いパルスを出力する第１のワンショット回路と、
前記電圧変化率が正極性に変化したときに予め定めた幅を持つパルスを出力す
る第２のワンショット回路と、
抵抗とトランジスタの直列回路からなる第１乃至第４のスイッチング回路と、
第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路とを直列接続してなる第１のスイッチング直列回路と、
同様に、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路とを直列接続してなる第２のスイッチング直列回路と、
前記第１乃至第４のスイッチング回路のトランジスタを選択して導通させる切換回路とから構成され、
駆動用電源と第１，第２のスイッチング直列回路とをそれぞれ並列接続し、
前記駆動用電源のオン用電源とオフ用電源との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のエミッタ端子またはソース端子とを接続し、
第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路との接続点と、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のゲート端子とをそれぞれ並列接続したことを特徴とする自己消弧形半導体素子の駆動回路。
【請求項２】
電圧制御形の自己消弧形半導体素子の駆動回路において、
該駆動回路は、
オン用電源とオフ用電源とを直列接続した駆動用電源と、
外部より該駆動回路に与えられる前記自己消弧形半導体素子のオン・オフ信号に基づく動作をする該自己消弧形半導体素子のコレクタ端子またはドレイン端子とオン用電源の正極端子との電位差を検出する電位差検出回路と、
前記コレクタ端子またはドレイン端子の電位がオン用電源の正極端子の電位より低くなったときにオン・オフ信号のオン期間より短いパルスを出力する第１のワンショット回路と、
前記コレクタ端子またはドレイン端子の電位がオン用電源の正極端子の電位より高くなったときに予め定めた幅を持つパルスを出力する第２のワンショット回路と、
抵抗とトランジスタの直列回路からなる第１乃至第４のスイッチング回路と、
第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路とを直列接続してなる第１のスイッチング直列回路と、
同様に、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路とを直列接続して
なる第２のスイッチング直列回路と、
前記第１乃至第４のスイッチング回路のトランジスタを選択して導通させる切換回路とから構成され、
駆動用電源と第１，第２のスイッチング直列回路とをそれぞれ並列接続し、
前記駆動用電源のオン用電源とオフ用電源との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のエミッタ端子またはソース端子とを接続し、
第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路との接続点と、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のゲート端子とをそれぞれ並列接続したことを特徴とする自己消弧形半導体素子の駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自己消弧形半導体素子の駆動回路において、
第１のスイッチング回路の抵抗の抵抗値は、第３のスイッチング回路の抵抗の抵抗値に比して大きな値とし、
且つ、第２のスイッチング回路の抵抗の抵抗値は、第４のスイッチング回路の抵抗の抵抗値に比して大きな値としたことを特徴とする自己消弧形半導体素子の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと称する）、電界効果トランジスタなどの電圧制御形の自己消弧形半導体素子の駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、ＩＧＢＴを使用した電圧形インバータの一般的な回路構成図を示し、直流電源２０には平滑用のコンデンサ２１を並列接続にし、直流電源２０からＩＧＢＴ２４〜２７とダイオード２８〜３１からなるインバータブリッジに給電し、インバータブリッジで交流に変換された出力は抵抗２２とインダクタンス２３からなる負荷に負荷電流ＩＬ  を流す構成である。
【０００３】
図１０は図９に示した電圧形インバータの動作説明図で、図１０（イ）には、図示の如く回路配線による浮遊インダクタンス３２の値をＬとし、負荷電流ＩＬ  がＩＧＢＴ２５を通って矢印の方向へ流れているときの回路構成を示し、図１０（ロ）には、このときのＩＧＢＴ２５，ダイオード２８の動作波形を示す。
すなわち図１０（イ）において、ＩＧＢＴ２５がオフすると、負荷電流ＩＬ  はダイオード２８に転流し、ＩＧＢＴ２５に流れる電流ＩＣ  は減少する。この電流の減少率〔−ｄｉ／ｄｔ〕と浮遊インダクタンス３２によりサージ電圧ΔＶＰ  が発生しＩＧＢＴ２５に印加される（図１０（ロ）参照）。また、ダイオード２８に負荷電流ＩＬ  が通流中にＩＧＢＴ２５がオンすると負荷電流ＩＬ  はＩＧＢＴ２５に転流し、ダイオード２８に流れる電流ＩＤ  は減少する。電流ＩＤ  の減少後、ダイオード２８は逆回復し、この逆回復時の電流変化率〔ｄｉ／ｄｔ〕と浮遊インダクタンス３２によりサージ電圧ΔＶＤ  が発生しダイオード２８に印加される（図１０（ロ）参照）。
【０００４】
前記サージ電圧ΔＶＰ  及びΔＶＤ  は前記Ｌ×ｄｉ／ｄｔとなるので、該ΔＶＰ  及びΔＶＤ  を低減するためには浮遊インダクタンス３２を低減する、または前記〔ｄｉ／ｄｔ〕を減少させる必要がある。しかしながら、浮遊インダクタンス３２を低減するのは回路配線上限界があるので、ＩＧＢＴを緩やかにスイッチングさせてＩＧＢＴのスイッチング時の前記〔ｄｉ／ｄｔ〕と〔−ｄｉ／ｄｔ〕とを減少させるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の〔ｄｉ／ｄｔ〕と〔−ｄｉ／ｄｔ〕とを減少させるためにＩＧＢＴを緩やかにスイッチングさせる従来の方法を図１１に示す。
図１１（イ）において、外部より指令されるオン・オフ信号に基づくゲート駆動電圧ＶＧＥは、オン用電源１５またはオフ用電源からトランジスタ８と抵抗１２との直列回路またはトランジスタ１０と抵抗１４との直列回路を介してＩＧＢＴ２５のゲートに入力される。
【０００６】
ＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間はコンデンサと見做されるので、該コンデンサの充放電時間を抵抗１２及び抵抗１４により調整できる。抵抗１２及び抵抗１４の値を増加させることによりＩＧＢＴ２５のゲート部の充放電時間を遅らせ、ＩＧＢＴ２５のゲート電圧ＶＧＥの立ち上がり・立ち下がりを緩やかにすることができる。その結果、ＩＧＢＴ２５は緩やかなスイッチングを行い、前記〔ｄｉ／ｄｔ〕及び〔−ｄｉ／ｄｔ〕の低減による前記サージ電圧ΔＶＰ  及びΔＶＤ  の抑制を行うことができる。
【０００７】
図１１（ロ）において、実線の波形は抵抗１２及び抵抗１４の値を小さくしたときの、点線の波形は抵抗１２及び抵抗１４の値を大きくしたときの動作波形を示す。
しかしながら、上述の方法は前記オン・オフ信号が入力されてから実際にＩＧＢＴ２５が動作するまでの時間遅れが増加するため、短い時間でのスイッチングが困難となり、ＩＧＢＴのブリッジ接続の上下アーム短絡の防止のためのデッドタイムが長くなるという問題がある。
【０００８】
この発明の課題は、上記問題点を解決する自己消弧形半導体素子の駆動回路を提供することにある。
【００１１】
この第１の発明は電圧制御形の自己消弧形半導体素子の駆動回路において、該駆動回路は、オン用電源とオフ用電源とを直列接続した駆動用電源と、外部より該駆動回路に与えられる前記自己消弧形半導体素子のオン・オフ信号に基づく動作をする該自己消弧形半導体素子のコレクタ−エミッタ端子間またはドレイン−ソース端子間の電圧変化率を検出する電圧変化率検出回路と、前記電圧変化率が負極性に変化したときに前記オン・オフ信号のオン期間より短いパルスを出力する第１のワンショット回路と、前記電圧変化率が正極性に変化したときに予め定めた幅を持つパルスを出力する第２のワンショット回路と、抵抗とトランジスタの直列回路からなる第１乃至第４のスイッチング回路と、第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路とを直列接続してなる第１のスイッチング直列回路と、同様に、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路とを直列接続してなる第２のスイッチング直列回路と、前記第１乃至第４のスイッチング回路のトランジスタを選択して導通させる切換回路とから構成され、駆動用電源と第１，第２のスイッチング直列回路とをそれぞれ並列接続し、前記駆動用電源のオン用電源とオフ用電源との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のエミッタ端子またはソース端子とを接続し、第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路との接続点と、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のゲート端子とをそれぞれ並列接続する。
【００１３】
第２の発明は電圧制御形の自己消弧形半導体素子の駆動回路において、
該駆動回路は、オン用電源とオフ用電源とを直列接続した駆動用電源と、外部より該駆動回路に与えられる前記自己消弧形半導体素子のオン・オフ信号に基づく動作をする該自己消弧形半導体素子のコレクタ端子またはドレイン端子とオン用電源の正極端子との電位差を検出する電位差検出回路と、前記コレクタ端子またはドレイン端子の電位がオン用電源の正極端子の電位より低くなったときにオン・オフ信号のオン期間より短いパルスを出力する第１のワンショット回路と、前記コレクタ端子またはドレイン端子の電位がオン用電源の正極端子の電位より高くなったときに予め定めた幅を持つパルスを出力する第２のワンショット回路と、抵抗とトランジスタの直列回路からなる第１乃至第４のスイッチング回路と、第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路とを直列接続してなる第１のスイッチング直列回路と、同様に、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路とを直列接続してなる第２のスイッチング直列回路と、前記第１乃至第４のスイッチング回路のトランジスタを選択して導通させる切換回路とから構成され、駆動用電源と第１，第２のスイッチング直列回路とをそれぞれ並列接続し、前記駆動用電源のオン用電源とオフ用電源との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のエミッタ端子またはソース端子とを接続し、第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路との接続点と、第３のスイッチング回路と第４のスイッチング回路との接続点と、前記自己消弧形半導体素子のゲート端子とをそれぞれ並列接続する。
【００１５】
さらに第３の発明は、前記第１または第２の発明において、
第１のスイッチング回路の抵抗の抵抗値は、第３のスイッチング回路の抵抗の抵抗値に比して大きな値とし、且つ、第２のスイッチング回路の抵抗の抵抗値は、第４のスイッチング回路の抵抗の抵抗値に比して大きな値とする。
この第１および第２の発明によれば、電圧制御形の自己消弧形半導体素子としてのＩＧＢＴのターンオン時は第１のスイッチング回路の抵抗による大きな抵抗値にし、前述〔ｄｉ／ｄｔ〕の低減を行い、ＩＧＢＴが完全にオン状態になると第３のスイッチング回路の抵抗による小さな抵抗値に切り換え、また、ＩＧＢＴのターンオフ時は第４のスイッチング回路の抵抗による小さな抵抗値とし、オン・オフ信号のオフ信号が指令されてからＩＧＢＴが実際にオフ動作を開始するまでの時間遅れの増加を防ぎ、ＩＧＢＴがオフ動作を開始すると第２のスイッチング回路の抵抗による大きな抵抗値に切り換えて前述の〔−ｄｔ／ｄｔ〕の低減を行うように作用する。
【００１６】
また第１〜第３の発明によれば、前記ＩＧＢＴのターンオン時は、初め第３のスイッチング回路の抵抗による小さな抵抗値とし、オン・オフ信号のオン信号が指令されてからＩＧＢＴが実際にターンオン動作を開始するまでの時間遅れを少なくし、ターンオン動作を開始すると第１のスイッチング回路の抵抗による大きな抵抗値にして、前述〔ｄｉ／ｄｔ〕の低減を行い、ＩＧＢＴが完全なオン状態に近づくと第３のスイッチング回路の抵抗による小さな抵抗値に切り換えてターンオン損失の増加を抑制し、また、ＩＧＢＴのターンオフ時は、第４のスイッチング回路の抵抗による小さな抵抗値とし、オン・オフ信号のオフ信号が指令されてからＩＧＢＴが実際にターンオフ動作を開始するまでの時間遅れの少なくし、
ＩＧＢＴがターンオフ動作を開始すると第２のスイッチング回路の抵抗による大きな抵抗値に切り換えて前述の〔−ｄｔ／ｄｔ〕の低減を行うように作用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の基本回路部の構成を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図であり、図９に示した電圧形インバータのＩＧＢＴ２５に対応する駆動回路のみを示し、従って図１１に示した回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
すなわち図１においては、ワンショット回路４１と、ワンショット回路４２と、第１のスイッチング回路１００としての抵抗１２とトランジスタ８と、第２のスイッチング回路２００としてのトランジスタ１０と抵抗１４と、第３のスイッチング回路３００としての抵抗１１とトランジスタ７と、第４のスイッチング回路４００としてのトランジスタ９と抵抗１３と、駆動電源としてのオン用電源１５とオフ用電源１６と、ワンショット回路４１がパルスを出力中はトランジスタ８を導通させ、該オン・オフ信号のオン信号入力中の残りの期間はトランジスタ７を導通させ、ワンショット回路４２がパルスを出力中はトランジスタ１０を導通させ、該オン・オフ信号のオフ信号入力中の残りの期間はトランジスタ９を導通させる切換回路４３とから構成されている。
【００１９】
図１の駆動回路の動作を、図２の動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。時刻Ｔ１  でオン・オフ信号がオフからオンに変化するとワンショット回路４１が動作を開始し、切換回路４３により第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオンさせ、第１のスイッチング回路１００の抵抗１２を介してオン用電源１５からＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサを充電する。前記コンデンサが充電されるのに伴ってゲート電圧ＶＧＥは上昇し、ＩＧＢＴ２５はターンオン動作を開始する。
【００２０】
時刻Ｔ２  で、ワンショット回路４１の動作が終わると、切換回路４３により第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオフさせ、同時に第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオンさせる。第３のスイッチング回路３００の抵抗１１は第１のスイッチング回路１００の抵抗１２に比して小さな値に設定してあり、このためＩＧＢＴ２５のゲートに流れる充電電流は大きくなり、ＩＧＢＴ２５のゲート電圧ＶＧＥは、ほぼオン用電源１５の電圧まで急速に上昇し、ＩＧＢＴ２５は完全なオン状態となる。
【００２１】
時刻Ｔ３  でオン・オフ信号がオンからオフに変化するとワンショット回路４２が動作を開始し、切換回路４３により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオフさせ、同時に第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオンさせる。第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０のオンによりＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサの電荷は第２のスイッチング回路２００の抵抗１４を通して放電されＩＧＢＴ２５のゲート電圧ＶＧＥは減少し、ＩＧＢＴ２５はターンオフ動作を開始する。
【００２２】
時刻Ｔ４  でワンショット回路４２の動作が終わると、切換回路４３により第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオフさせ、同時に第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオンさせる。第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９のオンにより、ＩＧＢＴのゲート−エミッタ間のコンデンサの電荷は第４のスイッチング回路４００の抵抗１３を介して放電される。第４のスイッチング回路４００の抵抗１３は第２のスイッチング回路２００の抵抗１４に比して大きい値に設定してあり、このためＩＧＢＴ２５のゲート電圧ＶＧＥは、ほぼオフ用電源１６の電圧まで緩やかに減少し、ＩＧＢＴ２５は完全なオフ状態となる。
【００２３】
上述のように、この発明の基本回路部の構成においては、ＩＧＢＴ２５のターンオン時には、初めは大きな値の抵抗１２で緩やかなスイッチングを行って前記〔ｄｉ／ｄｔ〕の低減によるサージ電圧ΔＶD の抑制を行い、コレクタ電流上昇後は小さな値の抵抗１１で急速にスイッチングを行いターンオン損失の増加を防ぐようにしている。また、ＩＧＢＴ２５のターンオフ時には、初めは小さな値の抵抗１４で放電を行ってＩＧＢＴ２５のオン・オフ信号に対する動作遅れの増加を防ぎ、ＩＧＢＴ２５がオフし始めるときは大きな値の抵抗１３にてスイッチングを行い、前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕を低減しサージ電圧ΔＶP の抑制を行うようにしている。
【００２４】
図３は、この発明の第１の実施例を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図であり、図１に示した回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち図３においては、ＩＧＢＴ２５のコレクタ・エミッタ端子間の電圧変化率を検出するコンデンサ５１ａと抵抗５１ｂとからなる電圧変化率検出回路５１と、電圧変化率検出回路５１の出力の前記電圧変化率が負極性に変化したときに所定の幅のパルスを出力するワンショット回路５２と、電圧変化率検出回路５１の出力の前記電圧変化率が正極性に変化したときに所定の幅のパルスを出力するワンショット回路５３と、ワンショット回路５２がパルスを出力中はトランジスタ８を導通させ、該オン・オフ信号のオン信号入力中の残りの期間はトランジスタ７を導通させ、ワンショット回路５３がパルスを出力中はトランジスタ１０を導通させ、該オン・オフ信号のオフ信号入力中の残りの期間はトランジスタ９を導通させる切換回路５４とから構成されている。
【００２５】
図３の駆動回路の動作を、図４の動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。時刻Ｔ１  でオン・オフ信号がオフからオンに変化すると、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオンさせ、第３のスイッチング回路３００の抵抗１１を介してオン電源１５からＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサを充電する。前記コンデンサが充電されるのに伴ってゲート電圧ＶＧＥは上昇し、時刻Ｔ２  よりＩＧＢＴ２５はターンオン動作を開始する。
【００２６】
時刻Ｔ２  よりＩＧＢＴ２５はターンオン動作を開始すると、電圧変化率検出回路５１の出力の前記電圧変化率が負極性に変わりワンショット回路５２が動作し、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオフさせると同時に、第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオンさせる。この時、第１のスイッチング回路１００の抵抗１２は第３のスイッチング回路３００の抵抗１１に比して大きな値に設定されているので、ＩＧＢＴ２５は緩やかにスイッチング動作を行う。
【００２７】
時刻Ｔ３  で、前記ターンオン動作が終了に近づきワンショット回路５２の動作も終了すると、切換回路５４により第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオフさせると同時に、第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオンさせるので、ゲート電圧ＶＧＥが急速に上昇し、ＩＧＢＴ２５は完全なオン状態となる。
【００２８】
時刻Ｔ４  でオン・オフ信号がオンからオフに変化すると、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオフさせると同時に、第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオンさせ、第４のスイッチング回路４００の抵抗１３を介してオフ電源１６にＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサの電荷を放電する。前記コンデンサが放電されるのに伴ってゲート電圧ＶＧＥは下降し、時刻Ｔ５  よりＩＧＢＴ２５はターンオフ動作を開始する。
【００２９】
時刻Ｔ５  よりＩＧＢＴ２５はターンオフ動作を開始すると、電圧変化率検出回路５１の出力の前記電圧変化率が正極性に変わりワンショット回路５３が動作し、切換回路５４により第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオフさせると同時に、第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオンさせる。この時、第２のスイッチング回路２００の抵抗１４は第４のスイッチング回路４００の抵抗１３に比して大きな値に設定されているので、ＩＧＢＴ２５は緩やかにスイッチング動作を行う。
【００３０】
時刻Ｔ６  で、前記ターンオフ動作が終了に近づきワンショット回路５３の動作も終了すると、切換回路５４により第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオフさせると同時に、第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオンさせるので、ゲート電圧ＶＧＥが急速に下降して飽和し、ＩＧＢＴ２５は完全にオフ状態となり、オン・オフ信号による次のオン動作に備える。
【００３８】
図７は、この発明の第２の実施例を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図であり、図１，図３に示した回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち図７においては、ＩＧＢＴ２５のコレクタ端子とオン用電源１５の正極端子との電位差を検出するダイオード７１ａと抵抗７１ｂとからなる電位差検出回路７１と、ＩＧＢＴ２５のコレクタ端子の電位がオン用電源１５の正極端子の電位より低くなったときにオン・オフ信号のオン期間より短いパルスを出力する第１のワンショット回路７２と、前記コレクタ端子の電位がオン用電源１５の正極端子の電位より高くなったときに予め定めた幅を持つパルスを出力する第２のワンショット回路７３と、スイッチング回路１００〜４００を選択する切換回路５４とを備える構成である。
【００３９】
図７の駆動回路の動作を、図８の動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。時刻Ｔ１  でオン・オフ信号がオフからオンに変化すると、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオンさせ、第３のスイッチング回路３００の抵抗１１を介してオン電源１５からＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサを充電する。前記コンデンサが充電されるのに伴ってゲート電圧ＶＧＥは上昇し、時刻Ｔ２  よりＩＧＢＴ２５はターンオン動作を開始する。
【００４０】
時刻Ｔ２  よりＩＧＢＴ２５はターンオン動作を開始すると、電位差検出回路７１はＩＧＢＴ２５のコレクタ端子の電位がオン用電源１５の正極端子との電位より低くなったこと出力し、この出力によりワンショット回路７２が動作し、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオフさせると同時に、第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオンさせる。この時、第１のスイッチング回路１００の抵抗１２は第３のスイッチング回路３００の抵抗１１に比して大きな値に設定されているので、ＩＧＢＴ２５は緩やかにスイッチング動作を行う。
【００４１】
時刻Ｔ３  で、前記ターンオン動作が終了に近づきワンショット回路７２の動作も終了すると、切換回路５４により第１のスイッチング回路１００のトランジスタ８をオフさせると同時に、第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオンさせるので、ゲート電圧ＶＧＥが急速に上昇し、ＩＧＢＴ２５は完全なオン状態となる。
【００４２】
時刻Ｔ４  でオン・オフ信号がオンからオフに変化すると、切換回路５４により第３のスイッチング回路３００のトランジスタ７をオフさせると同時に、第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオンさせ、第４のスイッチング回路４００の抵抗１３を介してオフ電源１６にＩＧＢＴ２５のゲート−エミッタ間のコンデンサの電荷を放電する。前記コンデンサが放電されるのに伴ってゲート電圧ＶＧＥは下降し、時刻Ｔ５  よりＩＧＢＴ２５はターンオフ動作を開始する。
【００４３】
時刻Ｔ５  よりＩＧＢＴ２５はターンオフ動作を開始すると、電圧差検出回路７１はＩＧＢＴ２５のコレクタ端子の電位がオン用電源１５の正極端子との電位より高くなったこと出力し、この出力によりワンショット回路７３が動作し、切換回路５４により第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオフさせると同時に、第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオンさせる。この時、第２のスイッチング回路２００の抵抗１４は第４のスイッチング回路４００の抵抗１３に比して大きな値に設定されているので、ＩＧＢＴ２５は緩やかにスイッチング動作を行う。
【００４４】
時刻Ｔ６  で、前記ターンオフ動作が終了に近づきワンショット回路７３の動作も終了すると、切換回路５４により第２のスイッチング回路２００のトランジスタ１０をオフさせると同時に、第４のスイッチング回路４００のトランジスタ９をオンさせるので、ゲート電圧ＶＧＥが急速に下降して飽和し、ＩＧＢＴ２５は完全にオフ状態となり、オン・オフ信号による次のオン動作に備える。
【００４５】
上述のように、この発明の第１〜第３の実施例においては、ＩＧＢＴ２５またはＩＧＢＴ２５ａのターンオン時には、初めは小さな値の抵抗１１により動作遅れを最小にし、実際にターンオン動作が開始されると大きな値の抵抗１２で緩やかなスイッチングを行って前記〔ｄｉ／ｄｔ〕の低減によるサージ電圧ΔＶD の抑制を行い、コレクタ電流上昇後は小さな値の抵抗１１で急速にスイッチングを行いターンオン損失の増加を防ぐようにしている。
【００４６】
また、前記ＩＧＢＴのターンオフ時には、初めは小さな値の抵抗１４で放電を行って該ＩＧＢＴのオン・オフ信号に対する動作遅れの増加を防ぎ、該ＩＧＢＴがオフし始めるときは大きな値の抵抗１３にてスイッチングを行い、前記〔−ｄｉ／ｄｔ〕を低減しサージ電圧ΔＶＰ  の抑制を行うようにし、該ＩＧＢＴが完全にオフ状態に近づくと再度小さな値の抵抗１３に切り換えて、オン・オフ信号の次のオン動作に備えている。
【００４７】
なお、図１，図３，図５，図７それぞれにおける第１のスイッチング回路１００の抵抗１２とトランジスタ８、第２のスイッチング回路２００の抵抗１４とトランジスタ１０、第３のスイッチング回路３００の抵抗１１とトランジスタ７、第４のスイッチング回路４００の抵抗１３とトランジスタ９はそれぞれの回路内で接続順序を交替させても、図１，図３，図５，図７それぞれの回路と同様の動作を行う。
【００４８】
また、図１に示した切換回路４３と、図３，図５，図７に示した切換回路５４とは回路機能は同一で、第１〜第４のスイッチング回路への接続がそれぞれ異なるだけである。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、電圧制御形の自己消弧形半導体素子としてのＩＧＢＴの実際のターンオン動作時は一定期間、駆動回路の出力インピーダンスを高くし、スイッチング動作を緩やかにしてサージ電圧ΔＶＤ  の抑制を行い、ターンオン完了後は出力インピーダンスを低くし、ターンオン損失の増加を防ぎ、また、前記ＩＧＢＴの実際のターンオフ動作時は一定期間、駆動回路の出力インピーダンスを高くし、スイッチング動作を緩やかにしてサージ電圧ΔＶＰ  を抑制できるので、信頼性が高く、高速動作を要求される電力変換器への適用が可能である
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の基本回路部の構成を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】この発明の第１の実施例を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図
【図４】図３の動作を説明する波形図
【図５】この発明の他の実施例を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図
【図６】図５の動作を説明する波形図
【図７】この発明の第２の実施例を示す自己消弧形半導体素子の駆動回路の構成図
【図８】図７の動作を説明する波形図
【図９】ＩＧＢＴを使用した一般的な電力変換器の構成図
【図１０】図９の動作説明図
【図１１】図９の動作説明図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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