(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、
高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号を前記ゲート駆動回路の１次側から前記１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、前記送信信号が前記２次側で反射されることによって生成される反射信号を前記２次側から前記１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、
前記２次側に設けられ、前記ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、
前記２次側に設けられ、前記モニタ端子から入力される前記モニタ信号に応じて容量が変化し、かつ前記第一の電磁共鳴結合器から前記送信信号が入力される可変容量ダイオードと、
前記１次側に設けられ、前記第一の電磁共鳴結合器から入力された前記反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、
前記２次側に設けられ、前記送信信号を復調することによって生成される出力信号を前記半導体スイッチング素子に出力する出力端子とを備える
ゲート駆動回路。
【請求項２】
さらに、
前記１次側に設けられ、入力信号が入力される入力端子と、
前記１次側で前記入力端子と前記第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、前記入力端子から入力される前記入力信号に応じて高周波を変調することによって前記送信信号を生成し、当該送信信号を前記第一の電磁共鳴結合器に出力する変調回路と、
前記２次側で前記第一の電磁共鳴結合器と前記出力端子との間に設けられ、前記第一の電磁共鳴結合器から入力された前記送信信号を復調することによって前記出力信号を生成し、当該出力信号を前記出力端子に出力する整流回路とを備える
請求項１に記載のゲート駆動回路。
【請求項３】
前記可変容量ダイオードは、前記第一の電磁共鳴結合器と前記整流回路との間に設けられ、
前記反射信号は、前記第一の電磁共鳴結合器と前記整流回路との間で前記送信信号が反射されることによって生成される
請求項２に記載のゲート駆動回路。
【請求項４】
さらに、
前記２次側に設けられ、前記半導体スイッチング素子に出力基準電位を与える出力基準端子を備え、
前記可変容量ダイオードの一端は、前記第一の電磁共鳴結合器と前記整流回路との間に設けられた伝送線路に接続され、前記可変容量ダイオードの他端は、前記出力基準端子に接続される
請求項２又は３に記載のゲート駆動回路。
【請求項５】
さらに、
１次側で前記変調回路と前記第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とを分離する信号分離器を備える
請求項２から４のいずれか１項に記載のゲート駆動回路。
【請求項６】
さらに、
１次側で前記変調回路と前記第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、前記変調回路から入力された前記送信信号を前記第一の電磁共鳴結合器に出力し、前記第一の電磁共鳴結合器から入力された前記反射信号を前記モニタ用整流回路に出力する、方向性結合器を備える
請求項２に記載のゲート駆動回路。
【請求項７】
前記第一の電磁共鳴結合器は、
前記１次側に設けられ、前記送信信号が入力される第一端子と、
前記２次側に設けられ、前記第一端子から入力された前記送信信号が出力され、かつ前記反射信号が入力される第二端子と、
前記１次側に設けられ、前記第二端子から入力された前記反射信号が出力される第三端子とを有し、
前記モニタ用整流回路は、前記第三端子から出力される前記反射信号を整流する
請求項２に記載のゲート駆動回路。
【請求項８】
半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、
高周波を前記ゲート駆動回路の１次側から前記１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、前記高周波が前記２次側で反射されることによって生成される反射信号を前記２次側から前記１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、
前記２次側に設けられ、前記ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、
前記２次側に設けられ、前記モニタ端子から入力される前記モニタ信号に応じて容量が変化し、かつ前記第一の電磁共鳴結合器から前記高周波が入力される可変容量ダイオードと、
前記１次側に設けられ、前記第一の電磁共鳴結合器から入力された前記反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、
前記高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号を前記ゲート駆動回路の１次側から前記２次側に非接触伝送する第二の電磁共鳴結合器と、
前記２次側に設けられ、前記送信信号を復調することによって生成される出力信号を前記半導体スイッチング素子に出力する出力端子と、
を備える
ゲート駆動回路。
【請求項９】
さらに、
前記１次側に設けられ、入力信号が入力される入力端子と、
前記１次側で前記入力端子と前記第二の電磁共鳴結合器との間に設けられ、前記入力端子から入力される前記入力信号に応じて高周波を変調することによって前記送信信号を生成し、当該送信信号を前記第二の電磁共鳴結合器に出力する変調回路と、
前記２次側で前記第二の電磁共鳴結合器と前記出力端子との間に設けられ、前記第二の電磁共鳴結合器から入力された前記送信信号を復調することによって前記出力信号を生成し、当該出力信号を前記出力端子に出力する整流回路とを備える
請求項８に記載のゲート駆動回路。
【請求項１０】
前記可変容量ダイオードの一端は、前記第一の電磁共鳴結合器から前記高周波が入力される伝送線路上に接続され、
前記反射信号は、前記伝送線路上で前記高周波が反射されることによって生成される、請求項９に記載のゲート駆動回路。
【請求項１１】
さらに、
前記２次側に設けられ、前記２次側の基準電位を与える基準電位線を備え、
前記可変容量ダイオードの他端は、前記基準電位線に接続される
請求項８から１０のいずれか１項に記載のゲート駆動回路。
【請求項１２】
前記反射信号は、前記可変容量ダイオードの前記容量に応じて振幅の大きさが変化する
請求項１から１１のいずれか１項に記載のゲート駆動回路。
【請求項１３】
さらに、前記１次側に設けられ、前記変調回路が取得する前記高周波を生成する高周波発振回路を備える
請求項２または９に記載のゲート駆動回路。
【請求項１４】
さらに、前記モニタ用整流回路によって生成される前記モニタ出力信号が出力されるモニタ出力端子を備える
請求項１３に記載のゲート駆動回路。
【請求項１５】
前記高周波発振回路は、前記モニタ出力端子から出力される前記モニタ出力信号に応じて、前記高周波発振回路が生成する前記高周波の周波数を変化させる
請求項１４に記載のゲート駆動回路。
【請求項１６】
前記変調回路は、前記モニタ出力端子から出力される前記モニタ出力信号に応じて、前記高周波の振幅を変化させる
請求項１４に記載のゲート駆動回路。
【請求項１７】
前記変調回路は、（１）前記高周波と前記入力端子から入力される前記入力信号とを混合することによって前記送信信号を生成する混合回路、および（２）前記入力端子から入力される前記入力信号に応じて、前記高周波の出力をオン／オフすることによって前記送信信号を生成するスイッチ回路、のいずれか一方である
請求項２または９に記載のゲート駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」ともいう。）のゲート駆動回路は、スイッチング素子のゲート端子にゲート電圧を印加することによって、スイッチング素子のオン／オフを制御する。以下、この制御を、単に「ゲート駆動」と記載する場合がある。ゲート駆動回路は、例えば、パワーデバイスの一種であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの高耐圧のスイッチング素子のオン／オフを制御する。【０００３】
このようなパワーデバイスのゲート駆動回路は、スイッチング素子と接続される出力側の基準電圧が非常に高い。このため、ゲート駆動回路は、制御信号が入力される１次側と、スイッチング素子へゲート電圧を出力する２次側との間で、直流成分が絶縁されている、すなわち信号グラウンドが絶縁されている必要がある。【０００４】
ゲート駆動回路の１次側と２次側との間で、直流成分の絶縁を実現できる電子回路素子は、信号絶縁素子と呼ばれる。信号絶縁素子は、パワーデバイスを駆動するためには不可欠な素子である。信号絶縁素子は、ロジック・グラウンドとＲＦグラウンドとを分離する。【０００５】
パワーデバイスであるスイッチング素子を駆動するためには、別途、絶縁電源が必要である。しかし、絶縁電源は、回路規模の増大を引き起こす。このため、ゲート駆動回路が、ゲート信号を絶縁するだけでなく、絶縁された電力をスイッチング素子のゲートに供給できるようになれば、外部絶縁電源が不要となり、ゲート駆動回路を小型化できる。【０００６】
特許文献１は、図１に示されるような、オープンリング共振器を信号絶縁素子として用いた電力伝送システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０６７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ゲート駆動回路は、その出力側に接続される負荷によって、出力（出力信号）が安定しない場合がある。【０００９】
そこで、本開示は、１次側において２次側の信号をモニタすることができるゲート駆動回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様に係るゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号をゲート駆動回路の１次側から１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、送信信号が２次側で反射されることによって生成される反射信号を２次側から１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、２次側に設けられ、ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、２次側に設けられ、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じて容量が変化し、かつ第一の電磁共鳴結合器から送信信号が入力される可変容量ダイオードと、１次側に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力された反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、２次側に設けられ、送信信号を復調することによって生成される出力信号を半導体スイッチング素子に出力する出力端子とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係るゲート駆動回路は、１次側において２次側の信号をモニタすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、従来の信号伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るゲート駆動回路において、モニタ端子に印加される電圧と、モニタ出力端子から出力されるモニタ出力電圧との関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係るゲート駆動回路の送信部の回路構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、方向性結合器を用いたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、図５のゲート駆動回路のうち方向性結合器の周辺部分の構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、３つの端子を有する第一の電磁共鳴結合器を備えるゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、可変容量ダイオードの代わりにトランジスタを備える場合の第一の整流回路の周辺の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、反射回路等を除いたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第一の電磁共鳴結合器を反射信号のモニタ専用としたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本開示の基礎となった知見）
信号絶縁機能を有するゲート駆動回路は、その出力側に接続される負荷によって、出力（出力信号）が安定しない場合がある。
【００１４】
トランスによる電磁誘導結合を用いて１次側と２次側との絶縁を行う従来のゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子のスイッチングのスピードが制限されるため、負荷による出力の変動は、大きな問題とはならなかった。
【００１５】
これに対し、例えば、電磁共鳴結合を用いて１次側と２次側との絶縁を行うゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子の高速なスイッチングが可能である。
【００１６】
このような高速なスイッチングにおいては、ゲート駆動回路の出力側に接続される負荷によって、ゲート駆動回路の出力（出力信号）が安定しない場合がある。
【００１７】
例えば、半導体スイッチング素子のゲートの特性は、半導体スイッチング素子がオン状態である場合とオフ状態である場合とで異なる。このようなゲートの特性の変動により、ゲート駆動回路の出力が安定しない場合がある。
【００１８】
このような場合、ゲート駆動回路の１次側において、２次側に接続される負荷の変動をモニタできることが望ましい。これにより、ゲート駆動回路は、負荷の変動に応じて、１次側から２次側に出力する信号を制御することが可能となるからである。
【００１９】
そこで、本開示の第１の態様（ａｓｐｅｃｔ）に係るゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号をゲート駆動回路の１次側から１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、送信信号が２次側で反射されることによって生成される反射信号を２次側から１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、２次側に設けられ、ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、２次側に設けられ、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じて容量が変化し、かつ第一の電磁共鳴結合器から送信信号が入力される可変容量ダイオードと、１次側に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力された反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、２次側に設けられ、送信信号を復調することによって生成される出力信号を半導体スイッチング素子に出力する出力端子とを備える。
【００２０】
２次側において、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じて反射信号が変化し、１次側において、その反射信号が整流されることによってモニタ出力信号が生成される。このため、ゲート駆動回路によれば、ゲート駆動回路の２次側に接続される負荷の変動を、ゲート駆動回路の１次側においてモニタできる。
【００２１】
本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、１次側に設けられ、入力信号が入力される入力端子と、１次側で入力端子と第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、入力端子から入力される入力信号に応じて高周波を変調することによって送信信号を生成し、生成信号を第一の電磁共鳴結合器に出力する変調回路と、２次側で第一の電磁共鳴結合器と出力端子との間に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力された送信信号を復調することによって出力信号を生成し、出力信号を出力端子に出力する整流回路とを備えてもよい。
【００２２】
本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、可変容量ダイオードは、第一の電磁共鳴結合器と整流回路との間に設けられ、反射信号は、第一の電磁共鳴結合器と整流回路との間で送信信号が反射されることによって生成されてもよい。
【００２３】
モニタ信号に応じて可変容量ダイオードの容量が変化すると、第一の電磁共鳴結合器と整流回路との間における入力インピーダンスが変化し、それに伴って反射信号の反射量が変化する。そのため、可変容量ダイオードを通して当該反射信号にモニタ信号の情報を適切に反映させることができる。
【００２４】
本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、２次側に設けられ、半導体スイッチング素子に出力基準電位を与える出力基準端子を備え、可変容量ダイオードの一端は、第一の電磁共鳴結合器と整流回路との間に設けられた伝送線路に接続され、可変容量ダイオードの他端は、出力基準端子に接続されてもよい。
【００２５】
本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、１次側で変調回路と第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、送信信号と反射信号とを分離する信号分離器を備えてもよい。本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、１次側で変調回路と第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、変調回路から入力された送信信号を第一の電磁共鳴結合器に出力し、第一の電磁共鳴結合器から入力された反射信号をモニタ用整流回路に出力する、方向性結合器を備えてもよい。
【００２６】
信号分離器または方向性結合器を備えることにより、反射信号を効率よく、モニタ用整流回路に入力することができる。
【００２７】
本開示の第１の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、第一の電磁共鳴結合器は、１次側に設けられ、送信信号が入力される第一端子と、２次側に設けられ、第一端子から入力された送信信号が出力され、かつ反射信号が入力される第二端子と、１次側に設けられ、第二端子から入力された反射信号が出力される第三端子とを有し、モニタ用整流回路は、第三端子から出力される反射信号を整流してもよい。
【００２８】
送信信号が入力される第一端子と、反射信号が出力される第三端子とが異なるため、反射信号を効率よく、モニタ用整流回路に入力することができる。
【００２９】
本開示の第２の態様に係るゲート駆動回路は、例えば、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、高周波をゲート駆動回路の１次側から１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、高周波が２次側で反射されることによって生成される反射信号を２次側から１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、２次側に設けられ、ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、２次側に設けられ、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じて容量が変化し、かつ第一の電磁共鳴結合器から高周波が入力される可変容量ダイオードと、１次側に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力された反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号をゲート駆動回路の１次側から２次側に非接触伝送する第二の電磁共鳴結合器と、２次側に設けられ、送信信号を復調することによって生成される出力信号を半導体スイッチング素子に出力する出力端子と、を備える。
【００３０】
２次側において、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じて反射信号が変化し、１次側において、その反射信号を整流することによってモニタ出力信号が生成される。このため、ゲート駆動回路によれば、ゲート駆動回路の２次側に接続される負荷の変動を、ゲート駆動回路の１次側においてモニタできる。また、送信信号を伝送する第二の電磁共鳴結合器と、反射信号を伝送する第一の電磁共鳴結合器とが異なるため、ゲート駆動用の信号を伝送し、出力する回路とは独立して、モニタ端子のモニタ信号が反映されたモニタ出力信号を得ることができる。
【００３１】
本開示の第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、１次側に設けられ、入力信号が入力される入力端子と、１次側で入力端子と第二の電磁共鳴結合器との間に設けられ、入力端子から入力される入力信号に応じて高周波を変調することによって送信信号を生成し、送信信号を第二の電磁共鳴結合器に出力する変調回路と、２次側で第二の電磁共鳴結合器と出力端子との間に設けられ、第二の電磁共鳴結合器から入力された送信信号を復調することによって出力信号を生成し、出力信号を出力端子に出力する整流回路とを備えてもよい。
【００３２】
例えば、可変容量ダイオードの一端は、第一の電磁共鳴結合器から高周波が入力される伝送線路上に接続され、反射信号は、伝送線路上で高周波が反射されることによって生成されてもよい。
【００３３】
モニタ信号に応じて可変容量ダイオードの容量が変化すると、伝送線路上において入力インピーダンスが変化し、それに伴って反射信号の反射量が変化する。そのため、可変容量ダイオードを通して当該反射信号にモニタ信号の情報を適切に反映させることができる。
【００３４】
本開示の第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、２次側に設けられ、２次側の基準電位を与える基準電位線を備え、可変容量ダイオードの他端は、基準電位線に接続されてもよい。
【００３５】
本開示の第１の態様または第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、反射信号は、可変容量ダイオードの容量に応じて振幅の大きさが変化してもよい。
【００３６】
これにより、ゲート駆動回路の２次側に接続される負荷の変動に関する情報を、反射信号の振幅の大きさを通じて、ゲート駆動回路の１次側においてモニタすることができる。
【００３７】
本開示の第１の態様または第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、１次側に設けられ、変調回路が取得する高周波を生成する高周波発振回路を備えてもよい。
【００３８】
本開示の第１の態様または第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、さらに、モニタ用整流回路によって生成されるモニタ出力信号が出力されるモニタ出力端子を備えてもよい。このとき、例えば、高周波発振回路は、モニタ出力端子から出力されるモニタ出力信号に応じて、高周波発振回路が生成する高周波の周波数を変化させてもよい。例えば、変調回路は、モニタ出力端子から出力されるモニタ出力信号に応じて、高周波の振幅を変化させてもよい。
【００３９】
本開示の第１の態様または第２の態様に係るゲート駆動回路において、例えば、変調回路は、（１）高周波と入力端子から入力される入力信号とを混合することによって送信信号を生成する混合回路、および（２）入力端子から入力される入力信号に応じて高周波の出力をオン／オフすることによって送信信号を生成するスイッチ回路、のいずれか一方であってもよい。
【００４０】
本開示の第３の態様に係るゲート駆動回路は、例えば、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、高周波を入力信号で変調することによって生成される送信信号をゲート駆動回路の１次側から１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、送信信号が２次側で反射されることによって生成される反射信号を２次側から１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、２次側に設けられ、ゲート駆動回路の外部からモニタ信号が入力されるモニタ端子と、２次側に設けられ、モニタ端子から入力されるモニタ信号に応じてオン／オフが切り替えられ、かつ第一の電磁共鳴結合器から送信信号が入力されるトランジスタと、１次側に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力される反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、２次側に設けられ、第一の送信信号を復調することによって生成される出力信号を半導体スイッチング素子に出力する出力端子とを備える。
本開示の第４の態様に係るゲート駆動回路は、例えば、半導体スイッチング素子を駆動する出力信号を出力するゲート駆動回路であって、高周波を入力信号で変調することによって生成される第一の送信信号をゲート駆動回路の１次側から１次側とは絶縁された２次側に非接触伝送し、かつ、送信信号が２次側で反射されることによって生成される反射信号を２次側から１次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、１次側に設けられ、第一の電磁共鳴結合器から入力される反射信号を整流することによってモニタ出力信号を生成するモニタ用整流回路と、２次側に設けられ、第一の送信信号を復調することによって生成される出力信号を半導体スイッチング素子に出力し、かつ外部からの信号が入力される出力端子とを備える。
【００４１】
また、本開示に係るゲート駆動回路は、集積回路として実現されてもよい。
【００４２】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４３】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００４４】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係るゲート駆動回路の構成について説明する。
【００４５】
図２は、実施の形態１に係るゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【００４６】
ゲート駆動回路１００は、入力端子１０１と、モニタ出力端子１０２と、第一の出力端子１０３と、第一の出力基準端子１０４と、モニタ端子１０５とを備える。また、ゲート駆動回路１００は、混合回路１６０と、高周波発振回路１７０と、第一の電磁共鳴結合器１８０と、第三の電磁共鳴結合器１８１と、第一の整流回路１２４と、第三の整流回路１３４と、増幅回路１５１と、モニタ用整流回路１４４とを備える。混合回路１６０は、変調回路の一種である。また、ゲート駆動回路１００は、可変容量ダイオード１１０と、入力キャパシタ１２０と、入力キャパシタ１３０と、モニタ信号分離キャパシタ１５０と、キャパシタ１５２とを備える。可変容量ダイオード１１０は、反射回路の一種である。
【００４７】
以下に示される例において、第一の電磁共鳴結合器１８０および第三の電磁共鳴結合器１８１よりも入力端子１０１側が１次側（入力側）として説明される。すなわち、ゲート駆動回路１００の１次側には、入力端子１０１、モニタ出力端子１０２、混合回路１６０、高周波発振回路１７０、増幅回路１５１、モニタ用整流回路１４４、モニタ信号分離キャパシタ１５０、およびキャパシタ１５２が設けられる。
【００４８】
また、第一の電磁共鳴結合器１８０および第三の電磁共鳴結合器１８１よりも第一の出力端子１０３側が２次側（出力側）として説明される。すなわち、ゲート駆動回路１００の２次側には、第一の出力端子１０３、第一の出力基準端子１０４、モニタ端子１０５、可変容量ダイオード１１０、入力キャパシタ１２０、入力キャパシタ１３０、第一の整流回路１２４、第三の整流回路１３４が設けられる。
【００４９】
ゲート駆動回路１００の１次側に設けられる回路素子は、第一のグランド（１次側のグランド）を基準電圧として動作する。ゲート駆動回路２００の２次側に設けられる回路素子は、第一のグランドとは異なる第二のグランド（２次側のグランド）を基準電圧として動作する。
【００５０】
入力端子１０１は、１次側に設けられ、入力信号が入力される。入力信号は、典型的には２値の電圧値をとる信号である。
【００５１】
高周波発振回路１７０は高周波を生成し、その高周波信号を混合回路１６０が取得する。高周波は、所定の振幅と所定の周波数を有し、入力信号の搬送波として用いられる。なお、高周波は、入力信号の周波数よりも高い周波数を有する波を意味する。高周波は、例えば、１００ＭＨｚ以上の周波数を有する。
【００５２】
混合回路１６０は、高周波発振回路１７０が生成した高周波を取得し、その高周波を入力端子１０１から入力される入力信号に応じて変調することによって、第一の送信信号を生成する。具体的には、混合回路１６０は、高周波発振回路１７０から取得した高周波と、入力端子１０１から入力される入力信号とを混合することによって、高周波を変調し、第一の送信信号を生成する。混合回路１６０は、第一の送信信号を、キャパシタ１５２を介して第一の電磁共鳴結合器１８０に出力する。
【００５３】
また、混合回路１６０は、高周波発振回路１７０が生成した高周波を取得し、その高周波を、入力端子１０１から入力される入力信号を反転させた信号に応じて変調することによって、第三の送信信号を生成する。混合回路１６０は、第三の送信信号を第三の電磁共鳴結合器１８１に出力する。
【００５４】
高周波発振回路１７０および混合回路１６０は、ゲート駆動回路１００の１次側に設けられる。
【００５５】
なお、混合回路１６０は、変調回路の一例であり、変調回路はこのような構成に限定されるものではない。例えば、混合回路１６０の代わりにスイッチ回路が変調回路として用いられてもよい。
【００５６】
この場合、スイッチ回路は、高周波発振回路１７０から取得した高周波の第一の電磁共鳴結合器１８０への出力を、入力端子１０１に入力される入力信号に応じてオン／オフすることによって、第一の送信信号を生成する。具体的には、スイッチ回路は、入力信号がハイレベルの期間においては、高周波を第一の電磁共鳴結合器１８０へ出力し、入力信号がローレベルの期間においては、高周波を第三の電磁共鳴結合器１８１へ出力する。
【００５７】
また、混合回路の代わりに増幅回路が変調回路として用いられてもよい。この場合、増幅回路は、高周波を取得し、入力端子１０１に入力される入力信号に応じて高周波を増幅して出力することによって第一の送信信号を生成する。
【００５８】
第一の電磁共鳴結合器１８０は、混合回路１６０によって１次側から入力される第一の送信信号を、１次側と絶縁された２次側に非接触伝送する。なお、絶縁とは、１次側（送信側）の信号線と、２次側（受信側）の信号線とが直流電気的に絶縁され、かつ、１次側のグランドと２次側のグランドとが直流電気的に絶縁されていることを意味する。第一の電磁共鳴結合器１８０は、２つのオープンリング形の共鳴器１８０ａおよび１８０ｂから構成され、共鳴器１８０ａには、第一端子１９１が設けられ、共鳴器１８０ｂには、第二端子１９２が設けられる。
【００５９】
第三の電磁共鳴結合器１８１は、混合回路１６０によって１次側から入力される第三の送信信号を、１次側と絶縁された２次側に非接触伝送する。第三の電磁共鳴結合器１８１は、２つのオープンリング形の共鳴器１８１ａおよび１８１ｂから構成される。
【００６０】
第一の電磁共鳴結合器１８０および第三の電磁共鳴結合器１８１は、例えば、特許文献１に記載されているようなオープンリング形の電磁共鳴結合器である。第一の電磁共鳴結合器１８０および第三の電磁共鳴結合器１８１は、輪郭（外形）が矩形の電磁共鳴結合器など、電磁共鳴結合を用いて信号を非接触で伝送可能なものであればどのようなものであっても構わない。
【００６１】
なお、共鳴器１８０ａおよび１８０ｂの線路長は、典型的には、伝送対象の信号の波長の２分の１の長さに設定される。したがって、共鳴器１８０ａおよび１８０ｂの大きさは、伝送対象の信号の周波数が高いほど小さくなる。伝送対象の信号である第一の送信信号の高周波成分が例えば２．４ＧＨｚ程度である場合、第一の電磁共鳴結合器１８０の大きさは、従来の絶縁素子に比べて非常に小さい。共鳴器１８１ａおよび１８１ｂの線路長についても同様である。したがって、第三の送信信号の高周波成分が例えば２．４ＧＨｚ程度である場合、第三の電磁共鳴結合器１８１の大きさは、従来の絶縁素子に比べて非常に小さい。
【００６２】
第一の整流回路１２４は、第一の電磁共鳴結合器１８０によって１次側から２次側に非接触伝送された第一の送信信号を取得し、当該第一の送信信号を整流することによって復調し、復調された信号を第一の出力信号として第一の出力端子１０３に出力する。第一の整流回路１２４は、ゲート駆動回路１００の２次側に設けられる。第一の整流回路１２４は、具体的には、ダイオード１２１と、インダクタ１２２と、平滑コンデンサ１２３とを有する。図２に示される例において、第一の出力信号は、第一の出力基準端子１０４に対して正の電圧値または０Ｖとなる信号である。そのため、第一の整流回路１２４は、正側整流回路とも呼ばれる。
【００６３】
第三の整流回路１３４は、第三の電磁共鳴結合器１８１によって１次側から２次側に非接触伝送された第三の送信信号を取得し、当該第三の送信信号を整流することによって復調し、復調された信号を第二の出力信号として第一の出力端子１０３に出力する。第三の整流回路１３４は、ゲート駆動回路１００の２次側に設けられる。第三の整流回路１３４は、具体的には、ダイオード１３１と、インダクタ１３２と、平滑コンデンサ１３３とを有する。図２に示される例において、第二の出力信号は、第一の出力基準端子１０４に対して負の電圧値または０Ｖとなる信号である。そのため、第三の整流回路１３４は、負側整流回路とも呼ばれる。
【００６４】
第一の出力端子１０３および第一の出力基準端子１０４は、ゲート駆動回路１００の２次側に設けられる。第一の出力端子１０３および第一の出力基準端子１０４は、第一の出力信号および第二の出力信号を含む出力信号が出力される端子対である。出力信号のうち、第一の出力基準端子１０４に対する電圧が正の値となる期間の信号は、上記第一の出力信号であり、出力信号のうち、第一の出力基準端子１０４に対する電圧が負の値となる期間の信号は、上記第二の出力信号である。すなわち、第一の出力端子１０３からは、半導体スイッチング素子を駆動するための出力信号が入力信号に応じて出力される。
【００６５】
なお、図２に示される例において、第一の出力端子１０３は、半導体スイッチング素子のゲート端子に接続され、第一の出力基準端子１０４は、半導体スイッチング素子のソース端子に接続される。
【００６６】
以下、第一の出力端子１０３および第一の出力基準端子１０４に接続される半導体スイッチング素子が、ゲート電圧が３ＶでオンとなるＧａＮ（窒化ガリウム）からなるパワー半導体スイッチングデバイスである例について説明される。しかしながら、第一の出力端子１０３および第一の出力基準端子１０４に接続される半導体スイッチング素子は、どのような半導体スイッチング素子であってもよい。
【００６７】
モニタ端子１０５は、ゲート駆動回路１００の２次側に設けられる。モニタ端子１０５は、モニタ信号が入力される端子である。モニタ信号は、例えば、第一の出力端子１０３に接続される負荷の変動を反映した信号である。
【００６８】
可変容量ダイオード１１０は、モニタ端子１０５に入力される信号に応じて反射信号の反射量を調節する反射回路の一例である。可変容量ダイオード１１０は、第一の電磁共鳴結合器１８０の２次側の端子である第二端子１９２と、２次側のグランドとなる第一の出力基準端子１０４との間に設けられる。可変容量ダイオード１１０は、モニタ端子１０５に入力される信号に応じて容量が変化する、いわゆるバラクタダイオードである。
【００６９】
なお、可変容量ダイオード１１０は、第三の電磁共鳴結合器１８１の２次側の端子と、２次側のグランドとなる第一の出力基準端子１０４との間に設けられてもよい。この場合、モニタ信号分離キャパシタ１５０およびキャパシタ１５２は、第三の電磁共鳴結合器１８１の１次側の端子に接続される。
【００７０】
第一の送信信号が２次側に非接触伝送されると、第一の送信信号が２次側で反射され、その反射信号が第一の電磁共鳴結合器１８０を介して１次側に伝送される。反射信号は、第一の出力端子１０３に接続された負荷の変動に応じて生成されている。モニタ用整流回路１４４は、その反射信号を整流する。モニタ用整流回路１４４は、ゲート駆動回路１００の１次側に設けられる。
【００７１】
反射信号は、第一の電磁共鳴結合器１８０の第一端子１９１から出力され、モニタ信号分離キャパシタ１５０を介して増幅回路１５１に入力される。そして、反射信号は、増幅回路１５１によって増幅され、増幅回路１５１から出力されてモニタ用整流回路１４４に入力される。
【００７２】
ここで、反射信号の反射量は、モニタ端子１０５に入力されるモニタ信号の電圧値に応じて変化する。反射信号の反射量とは、例えば反射信号の振幅である。また、ゲート駆動回路１００は、モニタ信号分離キャパシタ１５０と、キャパシタ１５２とを備える。モニタ信号分離キャパシタ１５０と、キャパシタ１５２とは、第一の電磁共鳴結合器１８０からモニタ用整流回路１４４に出力される反射信号の量と、第一の電磁共鳴結合器１８０から混合回路１６０側に出力される反射信号の量とを調整する。モニタ信号分離キャパシタ１５０の容量と、キャパシタ１５２の容量とは、反射信号がなるべく第一の電磁共鳴結合器１８０から混合回路１６０側に出力されないように設定される。モニタ信号分離キャパシタ１５０およびキャパシタ１５２は、信号分離器の一種である。
【００７３】
モニタ出力端子１０２からは、モニタ用整流回路１４４によって整流された反射信号、すなわちモニタ出力信号が出力される。モニタ出力端子は、ゲート駆動回路１００の１次側に設けられる。
【００７４】
ここで、図２に示される例において、さらに、モニタ用整流回路１４４から出力されるモニタ出力信号に応じて、高周波発振回路１７０が生成する高周波の発振周波数が変化する。高周波発振回路１７０の発振周波数を変化させる方法の詳細については、後述する。
【００７５】
なお、図２では図示されていないが、第一の出力端子１０３と第一の出力基準端子１０４の間には、抵抗が挿入されてもよい。同様に、モニタ端子１０５および第一の出力基準端子１０４の間には、抵抗が挿入されていてもよい。また、混合回路１６０と第三の電磁共鳴結合器１８１との間にキャパシタが設けられてもよい。
【００７６】
なお、増幅回路１５１、モニタ信号分離キャパシタ１５０、およびキャパシタ１５２は、必須の構成要素ではない。これらは、上記反射信号の調整のために適宜用いられる。また、モニタ用整流回路１４４は、上記のような回路構成に限定されるものではなく、その他の構成であってもよい。
【００７７】
次に、ゲート駆動回路１００の特徴について説明する。
【００７８】
ゲート駆動回路１００は、入力端子１０１に入力された入力信号に応じて、出力信号を生成する。出力信号は、第一の出力端子１０３および第一の出力基準端子１０４に接続される半導体スイッチング素子のゲート駆動をする。入力信号は、例えば２値の制御信号である。半導体スイッチング素子は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）からなるパワー半導体スイッチング素子である。
【００７９】
第一の出力基準端子１０４は、半導体スイッチング素子に出力信号の基準電位を与える。第一の出力基準端子１０４は、第一の電磁共鳴結合器１８０および第三の電磁共鳴結合器１８１によって１次側のグランドから絶縁され、１次側のグランドに対してフローティング状態となっている。
【００８０】
つまり、ゲート駆動回路１００は、１次側の入力端子１０１から入力信号が入力されたとき、２次側の第一の出力端子１０３に、１次側のグランドから絶縁された第一の出力基準端子１０４を基準として、入力信号の波形と同様の波形の出力電圧を出力することができる。
【００８１】
そして、ゲート駆動回路１００の２次側には、モニタ端子１０５が設けられており、モニタ端子１０５にモニタ信号が入力されると、１次側に設けられたモニタ出力端子１０２から、モニタ信号に応じたモニタ出力信号が出力される。言い換えると、第一の出力基準端子１０４とモニタ端子１０５との間にモニタ電圧が印加されると、モニタ出力端子１０２と１次側の基準電位との間に、モニタ電圧に応じたモニタ出力電圧が出力される。ゲート駆動回路１００は、さらに、このモニタ出力電圧に応じて、出力信号を変化させることができる。
【００８２】
また、電磁共鳴結合器は、電磁共鳴結合器間の距離がある程度離れていても高効率の電力伝送を実現できる。したがって、ゲート駆動回路１００のような電磁共鳴結合器を用いたゲート駆動回路は、電磁共鳴結合器間の距離を離すことによって高い絶縁耐圧が実現されるとともに、低損失な電力伝送が実現される。
【００８３】
なお、ゲート駆動回路１００のような電磁共鳴結合器を用いたゲート駆動回路は、高周波の周波数を高めることにより、電磁共鳴結合器のサイズの小型化が可能である。
【００８４】
次に、ゲート駆動回路１００の動作について説明する。
【００８５】
ゲート駆動回路１００において、高周波発振回路１７０が生成した高周波信号は、混合回路１６０によって入力信号に応じて変調される。
【００８６】
混合回路１６０は、高周波発振回路１７０が生成した高周波を、入力信号に応じて変調することにより、第一の送信信号を生成する。また、混合回路１６０は、高周波を、入力信号を反転した信号（反転入力信号）に応じて変調することにより、第三の送信信号を生成する。
【００８７】
すなわち、混合回路１６０は、２つの相補的な強度変調信号である第一の送信信号と第三の送信信号とを生成する。そして、混合回路１６０は、第一の送信信号を第一の電磁共鳴結合器１８０に、第三の送信信号を第三の電磁共鳴結合器１８１にそれぞれ出力する。
【００８８】
第一の送信信号は、第一の電磁共鳴結合器１８０によって非接触伝送され、入力キャパシタ１２０を介して第一の整流回路１２４に入力される。第二の送信信号は、第三の電磁共鳴結合器１８１によって非接触伝送され、入力キャパシタ１３０を介して第三の整流回路１３４に入力される。
【００８９】
第一の整流回路１２４は、ダイオード１２１と、インダクタ１２２と、平滑コンデンサ１２３とを含む。
【００９０】
第一の整流回路１２４の入力端には、ダイオード１２１のカソードとインダクタ１２２の一端とが接続されている。インダクタ１２２の他端には、平滑コンデンサ１２３の一端と、第一の出力端子１０３とが接続されている。ダイオード１２１のアノードと、平滑コンデンサ１２３の他端とは、第一の出力基準端子１０４に接続されている。
【００９１】
このため、第一の整流回路１２４は、第一の送信信号のうち第一の出力基準端子１０４に対して正の電圧値になる部分を整流することによって第一の出力信号を生成する。
【００９２】
第三の整流回路１３４は、ダイオード１３１と、インダクタ１３２と、平滑コンデンサ１３３とを含む。
【００９３】
第三の整流回路１３４の入力端には、ダイオード１３１のアノードとインダクタ１３２の一端とが接続されている。インダクタ１３２の他端には、平滑コンデンサ１３３の一端と、第一の出力端子１０３とが接続されている。ダイオード１３１のカソードと、平滑コンデンサ１２３の他端とは、第一の出力基準端子１０４に接続されている。
【００９４】
このため、第三の整流回路１３４は、第三の送信信号のうち第一の出力基準端子１０４に対して負の電圧値になる部分を整流することによって第二の出力信号を生成する。
【００９５】
なお、ダイオード１２１およびダイオード１３１は、高い周波数領域で動作させるために、ショットキーバリアダイオードなどの、接合容量の小さなダイオードを用いてもよい。
【００９６】
例えば、高周波が２．４ＧＨｚの場合、ダイオード１２１およびダイオード１３１として、ＧａＮで構成されるショットキーバリアダイオードを用いることができる。この場合、インダクタ１２２およびインダクタ１３２が、５．８ｎＨで、入力キャパシタ１２０および入力キャパシタ１３０が、０．４ｐＦであれば、第一の整流回路１２４および第三の整流回路１３４は、２．４ＧＨｚの高周波成分を含む信号を整流する整流回路として動作する。
【００９７】
なお、第一の整流回路１２４および第三の整流回路１３４の回路構成は、このような回路構成に限定されず、高周波成分を含む被変調信号を整流して復調できる回路であれば、その他の回路構成であってもよい。
【００９８】
ここで、ゲート駆動回路１００は、２次側から外部に出力信号を出力するとともに、２次側の信号（電圧）を２次側から絶縁された１次側に伝送することによって、２次側をモニタする機能を有している。
【００９９】
すなわち、ゲート駆動回路１００においては、第一の出力端子１０３から外部に出力信号が出力されるとともに、第一の送信信号が２次側で反射されることによって生成された反射信号が、第一の電磁共鳴結合器１８０によって２次側から１次側に伝送され、第一端子１９１から出力される。反射信号には、第一の出力端子１０３に接続される負荷の変動が反映されている。第一端子１９１から出力された反射信号は、モニタ信号分離キャパシタ１５０を介して増幅回路１５１に入力される。反射信号は、増幅回路１５１で増幅された後、モニタ用整流回路１４４に入力される。
【０１００】
モニタ用整流回路１４４は、ダイオード１４１と、インダクタ１４２と、平滑コンデンサ１４３とを含む。
【０１０１】
モニタ用整流回路１４４の入力端には、ダイオード１４１のカソードとインダクタ１４２の一端とが接続されている。インダクタ１４２の他端には、平滑コンデンサ１４３の一端と、モニタ出力端子１０２とが接続されている。ダイオード１２１のアノードと、平滑コンデンサ１２３の他端とは、１次側のグランドに接続されている。
【０１０２】
このため、モニタ用整流回路１４４は、反射信号のうち１次側のグランドに対して正の電圧値になる部分が整流されたモニタ出力信号（モニタ出力電圧）を生成する。
【０１０３】
そして、ゲート駆動回路１００は、モニタ出力電圧に応じて、高周波の発振周波数や、高周波の振幅を調節することができる。このような構成により、ゲート駆動回路１００は、第一の出力端子１０３に接続される負荷の変動に応じて高周波を変化させることができ、出力信号の最適化を図ることができる。
【０１０４】
さらに、ゲート駆動回路１００では、第一の整流回路１２４のダイオード１２１と並列に、可変容量ダイオード１１０が接続されている。可変容量ダイオード１１０の容量は、モニタ端子１０５に入力されるモニタ電圧に応じて変化する。
【０１０５】
可変容量ダイオード１１０の容量が変化すると、第一の整流回路１２４の入力インピーダンスが変化するため、第一の整流回路１２４の入力部（入力端）において第一の送信信号が反射される量が変化する。すなわち、ゲート駆動回路１００は、モニタ端子１０５にモニタ電圧が入力されることによって反射信号の反射量が変化しうる。
【０１０６】
言い換えれば、ゲート駆動回路１００では、２次側のモニタ端子１０５に入力されるモニタ電圧を、１次側のモニタ出力端子１０２から出力されるモニタ出力電圧としてモニタできる。
【０１０７】
図３は、ゲート駆動回路１００において、モニタ端子１０５に印加される電圧と、モニタ出力端子１０２からの出力されるモニタ出力電圧との関係の一例を示す図である。
【０１０８】
図３に示されるように、モニタ端子１０５の電圧に応じてモニタ出力端子１０２の電圧が変化している。具体的には、モニタ端子１０５の電圧が大きくなるほど、モニタ出力端子１０２の電圧は小さくなる。
【０１０９】
図３から、２次側のモニタ端子１０５の電圧を、２次側とは絶縁された１次側のモニタ出力端子１０２においてモニタできることが分かる。
【０１１０】
つまり、ゲート駆動回路１００の２次側に接続された回路における任意の部分がモニタ端子１０５に接続されている場合、当該部分の電圧を１次側のモニタ出力端子１０２においてモニタできる。例えば、第一の出力端子１０３に接続されるスイッチング素子のゲート電圧をモニタするためには、モニタ端子１０５と第一の出力端子１０３とが抵抗などを介して接続されていればよい。
【０１１１】
次に、図２に示されるゲート駆動回路１００の送信部の具体的な回路構成の一例について、図４を用いて説明する。ゲート駆動回路１００の送信部は、混合回路１６０、高周波発振回路１７０、および増幅回路１５１を含む。
【０１１２】
図４は、ゲート駆動回路１００の送信部の回路構成の一例を示す図である。なお、図４に示される回路では、入力端子１０１ａに入力信号が入力され、入力端子１０１ｂに反転入力信号が入力されるものとする。反転入力信号は、別途設けられた反転回路（図示せず）によって生成される。
【０１１３】
電源端子２１０は、送信部を動作させるための電源が接続される。
【０１１４】
高周波発振回路１７０は、トランジスタＭ１を有する、いわゆるコルピッツ型発振回路であり、高周波を生成する。
【０１１５】
混合回路１６０は、トランジスタＭ２、Ｍ３、およびＭ４を有する、アクティブミキサーである。高周波発振回路１７０によって生成された高周波は、トランジスタＭ２により増幅される。トランジスタＭ２によって増幅された高周波は、トランジスタＭ３がオン状態のときには第一の電磁共鳴結合器１８０に出力される。また、トランジスタＭ２によって増幅された高周波は、トランジスタＭ４がオン状態となったときには、第三の電磁共鳴結合器１８１に出力される。
【０１１６】
つまり、トランジスタＭ２によって増幅された高周波は、入力端子１０１ａに正の電圧が印加されたときに第一の電磁共鳴結合器１８０に出力され、入力端子１０１ｂに正の電圧が印加されたときに、第三の電磁共鳴結合器１８１に出力される。
【０１１７】
したがって、送信部からは、図２に示されるような電圧波形の第一の送信信号および第三の送信信号が出力される。
【０１１８】
このとき、端子１０２ａは、高周波発振回路１７０が有する可変容量ダイオードに接続されており、当該可変容量ダイオードの容量が変化することにより、高周波発振回路によって生成される高周波の周波数が変化する。
【０１１９】
つまり、端子１０２ａとモニタ出力端子１０２とが電気的に接続されることにより、モニタ出力端子１０２から出力されるモニタ出力信号に応じて、高周波発振回路１７０が生成する高周波の発振周波数を変化させることができる。
【０１２０】
また、トランジスタＭ２の増幅度および消費電力は、トランジスタＭ２のドレイン電流に依存する。そして、図４に示される送信部において、トランジスタＭ２に流れるドレイン電流は、トランジスタＭ５のオン抵抗に依存している。
【０１２１】
このため、トランジスタＭ５のゲート端子に端子１０２ｂから信号が入力されると、例えばトランジスタＭ５のオン状態とオフ状態とが切り替わり、トランジスタＭ５のオン抵抗が変化する。これにより、トランジスタＭ２に流れるドレイン電流が変化し、トランジスタＭ２の増幅度および消費電力が変化する。
【０１２２】
つまり、端子１０２ｂと、モニタ出力端子１０２とが電気的に接続されることにより、端子１０２ｂから入力されるモニタ出力信号に応じて、混合回路１６０によって生成される第一の送信信号および第三の送信信号の振幅を変化させることができる。
【０１２３】
図４は、モニタ出力信号に応じて、混合回路１６０で生成される第一の送信信号および第三の送信信号の振幅が変化する例を示している。その他の例として、送信部は、モニタ出力信号に応じて、高周波発振回路１７０で生成される高周波の振幅が変化する回路を備えてもよい。また、送信部に、高周波の振幅を増減するための増幅回路等が別途設けられてもよい。
【０１２４】
なお、図２では図示されないが、図４に示されるように混合回路１６０と第一の電磁共鳴結合器１８０との間には、キャパシタＣ１が設けられてもよい。同様に、混合回路１６０と、第三の電磁共鳴結合器１８１との間には、キャパシタＣ２が設けられてもよい。
【０１２５】
以上説明したように、ゲート駆動回路１００では、モニタ用整流回路１４４がモニタ出力端子１０２にモニタ出力信号を出力する。そのため、２次側に接続される回路の電圧、例えば、第一の出力端子１０３に接続される負荷の変動を反映した電圧を、１次側においてモニタできる。
【０１２６】
このような構成は、反射信号を利用し、共通の絶縁素子を用いて送信信号の伝送と反射信号の伝送とを行うため、２次側に入力される電圧をモニタするための絶縁素子を別途追加する構成に比べて、追加される素子の数が少ない。したがって、ゲート駆動回路１００は、小型化および集積化に適している。
【０１２７】
また、ゲート駆動回路１００では、モニタ出力信号のモニタに際し、２次側の素子（回路）をアクティブに動作させる必要がないため、ゲート駆動回路１００は、低消費電力で動作することができる。
【０１２８】
また、１次側のモニタ出力端子１０２から出力されるモニタ出力信号は、２次側のモニタ端子１０５から入力されたモニタ信号の変化が、高速に反映される。さらに、１次側のモニタ出力端子１０２が、ゲート駆動回路１００の内部で高周波発振回路１７０に接続されている場合、モニタ出力信号が出力信号の制御に用いられるため、高速で良好な出力信号の制御が実現される。
【０１２９】
また、ゲート駆動回路１００では、高周波の反射を利用してモニタするため、２次側の状況を高速に反映した信号が１次側でモニタできる。
【０１３０】
なお、モニタ信号分離キャパシタ１５０およびキャパシタ１５２の代わりに、方向性結合器が用いられてもよい。方向性結合器は、信号分離器の一種である。
【０１３１】
図５は、方向性結合器を用いたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。図６は、図５のゲート駆動回路のうち方向性結合器の周辺部分の構成の一例を示す図である。
【０１３２】
ゲート駆動回路１００ａが備える方向性結合器１５５は、伝送路上の信号を、進行波と反射波とに分けて取出すことができる素子である。方向性結合器１５５は、混合回路１６０と第一の電磁共鳴結合器１８０との間に設けられる。また、方向性結合器１５５は、混合回路１６０から出力される第一の送信信号を第一の電磁共鳴結合器１８０に出力し、第一の電磁共鳴結合器１８０から出力される反射信号をモニタ用整流回路１４４に出力する。
【０１３３】
ゲート駆動回路１００ａは、方向性結合器１５５を備えることにより、反射信号を効率よく、モニタ用整流回路１４４に入力することができる。
【０１３４】
方向性結合器１５５は、例えば、図６に示されるように、集中常数素子で形成された方向性結合器である。方向性結合器１５５は、平行結合型マイクロストリップ線路の方向性結合器や、ラットレース型の方向性結合器など、その他の種類の方向性結合器であってもよい。
【０１３５】
なお、図２に示されるゲート駆動回路１００の第一の電磁共鳴結合器１８０は、第一の端子と、第二の端子との２つの端子を有するが、第一の電磁共鳴結合器１８０は、３つ以上の端子を有してもよい。
【０１３６】
図７は、３つの端子を有する第一の電磁共鳴結合器を備えるゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【０１３７】
図７に示されるように、ゲート駆動回路１００ｂが備える第一の電磁共鳴結合器１８４は、３つのオープンリング形の共鳴器１８４ａ〜１８４ｃから構成される。また、第一の電磁共鳴結合器１８４は、共鳴器１８４ｃに設けられた第一端子１９１ａと、共鳴器１８４ｂに設けられた第二端子１９２ａと、共鳴器１８４ａに設けられた第三端子１９３ａの３つの端子を有する。
【０１３８】
第一端子１９１ａは、ゲート駆動回路１００ｂの１次側に設けられ、第一端子１９１ａには、混合回路１６０が生成した第一の送信信号が入力される。
【０１３９】
第二端子１９２ａは、ゲート駆動回路１００ｂの２次側に設けられ、第二端子１９２ａからは、第一端子１９１ａから入力されて非接触伝送された第一の送信信号が出力される。
【０１４０】
第三端子１９３ａは、ゲート駆動回路１００ｂの１次側に設けられ、第三端子からは、反射信号が出力される。
【０１４１】
第一の電磁共鳴結合器１８４は、混合回路１６０から入力された第一の送信信号を非接触伝送して、第一の整流回路１２４に出力し、かつ、第一の送信信号が第一の整流回路１２４において反射されることによって生成された反射信号を非接触伝送して、モニタ用整流回路１４４に出力することができる。つまり、第一の電磁共鳴結合器１８４は、方向性結合器１５５と同様の機能を有する。よって、第一の電磁共鳴結合器１８４を用いれば、反射信号を効率よく、モニタ用整流回路１４４に入力することができる。
【０１４２】
また、ゲート駆動回路１００には、反射回路として可変容量ダイオード１１０が用いられたが、可変容量ダイオード１１０の代わりにトランジスタ１１１が反射回路として用いられてもよい。
【０１４３】
図８は、ゲート駆動回路が、可変容量ダイオード１１０の代わりにトランジスタを備える場合における、第一の整流回路１２４の周辺の構成の一例を示す図である。
【０１４４】
図８に示されるトランジスタ１１１は、第一の電磁共鳴結合器１８０の第二端子（２次側の端子）と、２次側のグランドとの間に設けられ、モニタ出力端子１０２に入力される信号に応じてオン／オフが切り替えられる。
【０１４５】
このように、可変容量ダイオード１１０の代わりにトランジスタ１１１が用いられるゲート駆動回路１００は、モニタ出力端子１０２に印加される電圧が小さい場合に、大きな入力インピーダンスの変化を実現できる。
【０１４６】
なお、上記可変容量ダイオード１１０や、トランジスタ１１１などの反射回路は、必ずしも必須の構成要素ではない。また、入力キャパシタ１３０、第三の電磁共鳴結合器１８１、第三の整流回路１３４等も必須の構成要素ではない。ゲート駆動回路は、送信信号を１次側から２次側に非接触伝送するための電磁共鳴結合器と、送信信号を復調するため整流回路とを、それぞれ少なくとも１つ備えればよい。
【０１４７】
図９は、反射回路等を除いたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【０１４８】
図９に示されるゲート駆動回路１００ｃは、反射回路が設けられていない。しかし、第一の出力端子１０３に接続される負荷の変動に応じた信号が第一の出力端子１０３に入力され、２次側でこの信号を反映した反射信号が生成されるため、負荷の変動をモニタ出力端子１０２によってモニタすることが可能である。
【０１４９】
また、ゲート駆動回路１００ｃでは、第三の電磁共鳴結合器１８１等が設けられていない。この場合、第一の出力端子１０３に接続される半導体スイッチング素子をオン状態からオフ状態にするときに、スイッチング波形の立ち下がりが遅くなることが予想される。そこで、ゲート駆動回路１００ｃでは、ゲート駆動回路１００ａがスイッチング素子をオン状態からオフ状態にするときのスイッチング波形の立ち下がりを速める目的で、抵抗１２５が設けられている。
【０１５０】
なお、ゲート駆動回路１００、１００ａ、１００ｂ、および１００ｃは、高周波発振回路１７０を備えるが、ゲート駆動回路において、高周波発振回路１７０は必ずしも必須の構成要素ではない。混合回路１６０が外部から高周波を取得してもよい。
【０１５１】
また、モニタ出力端子１０２は、ゲート駆動回路１００に内蔵されてもよい。すなわち、モニタ出力端子１０２は、ゲート駆動回路１００の外部に信号を出力するための端子として設けられなくてもよい。
【０１５２】
なお、上述したゲート駆動回路には、絶縁素子として、電界共鳴結合器が用いられているが、高周波を絶縁して伝送することができる電磁共鳴結合器以外の素子が用いられてもよい。
【０１５３】
（実施の形態２）
実施の形態１の第一の電磁共鳴結合器１８０は、出力信号の元となる送信信号、すなわちゲート駆動用の信号を１次側から２次側に非接触伝送する機能と、反射信号、すなわちモニタ用の信号を２次側から１次側に非接触伝送する機能を果たす。しかしながら、第一の電磁共鳴結合器１８０は、ゲート駆動用の信号を１次側から２次側に伝送しなくてもよい。すなわち、第一の電磁共鳴結合器１８０はモニタ専用であってもよい。その場合、ゲート駆動回路には、ゲート駆動用の電磁共鳴結合器が別途設けられる。また、混合回路１６０の代わりに、スイッチ回路が設けられてもよい。
【０１５４】
以下、このような実施の形態２に係るゲート駆動回路について説明する。なお、実施の形態２では、ゲート駆動回路１００と異なる点を中心に説明し、ゲート駆動回路１００と同様の構成要素についてはその説明が省略される場合がある。
【０１５５】
図１０は、第一の電磁共鳴結合器１８０を反射信号のモニタ専用としたゲート駆動回路の構成の一例を示す図である。
【０１５６】
ゲート駆動回路２００は、入力端子１０１と、モニタ出力端子１０２と、第一の出力端子１０３と、第二の出力端子２０３と、第一の出力基準端子１０４および第二の出力基準端子２０４と、モニタ端子１０５とを備える。また、ゲート駆動回路２００は、スイッチ回路１６１と、高周波発振回路１７０と、第一の電磁共鳴結合器１８０と、第二の電磁共鳴結合器１８２と、第三の電磁共鳴結合器１８１とを備える。また、ゲート駆動回路２００は、第一の整流回路１２４と、第二の整流回路２２４と、第三の整流回路１３４と、増幅回路１５１および１５３と、モニタ用整流回路１４４とを備える。また、ゲート駆動回路２００は、可変容量ダイオード１１０と、入力キャパシタ１２０と、入力キャパシタ１３０と、入力キャパシタ２２０と、モニタ信号分離キャパシタ１５０と、キャパシタ１５２とを備える。スイッチ回路１６１は、変調回路の一種である。
【０１５７】
まず、ゲート駆動回路２００のうち、ゲート駆動に用いられる部分の構成について説明する。
【０１５８】
高周波発振回路１７０は送信信号用の高周波を生成し、その高周波をスイッチ回路１６１が取得する。スイッチ回路１６１に入力された高周波は、入力端子１０１から入力される入力信号に応じて変調され、送信信号となる。送信信号は、第二の電磁共鳴結合器１８２に入力される。また、高周波発振回路１７０はモニタ用の高周波を生成する。モニタ用の高周波は、第一の電磁共鳴結合器１８０に入力される。すなわち、高周波発振回路１７０は、スイッチ回路１６１が取得する高周波と、モニタ用の高周波との両方を生成する、２出力の高周波発振回路である。
以下では、説明の簡便のため、入力信号で高周波を変調することによって生成される送信信号を「第二の送信信号」と呼び、モニタ用の高周波を「第一の送信信号」と呼ぶことがある。なお、第一の送信信号は、必ずしも信号成分を含んでいる必要はなく、高周波からなる搬送波そのものであってもよい。
【０１５９】
スイッチ回路１６１は、いわゆるＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）スイッチであり、高周波発振回路１７０が生成する高周波が入力され、当該高周波の出力先が入力信号に応じて切り替わる。スイッチ回路１６１は、具体的には、入力信号がハイレベルの電圧値であるときには、高周波を第二の電磁共鳴結合器１８２に出力するように切り替え、入力信号がローレベルの電圧値であるときには、高周波を第三の電磁共鳴結合器１８１に出力するように切り替える。
【０１６０】
つまり、スイッチ回路１６１は、高周波発振回路１７０で生成された高周波を、入力端子１０１に入力される入力信号がハイレベルの電圧値である期間に第二の電磁共鳴結合器１８２に出力することによって、第二の送信信号を生成する。また、スイッチ回路１６１は、高周波発振回路１７０で生成された高周波を、入力端子１０１に入力される入力信号がローレベルの電圧値である期間に第三の電磁共鳴結合器１８１に出力することによって、第三の送信信号を生成する。
【０１６１】
高周波発振回路１７０およびスイッチ回路１６１は、ゲート駆動回路１００の１次側に設けられる。
【０１６２】
第二の電磁共鳴結合器１８２は、スイッチ回路１６１によって１次側から入力される第二の送信信号を、１次側と絶縁された２次側に非接触伝送する。第二の電磁共鳴結合器１８２は、２つのオープンリング形の共鳴器１８２ａおよび１８２ｂから構成される。第二の電磁共鳴結合器１８２は、例えば、特許文献１に記載されているようなオープンリング形の電磁共鳴結合器である。しかしながら、第二の電磁共鳴結合器１８２は、電磁共鳴結合を用いて信号を非接触で伝送可能なものであればどのようなものであっても構わない。第二の電磁共鳴結合器１８２によって非接触伝送された第二の送信信号は、入力キャパシタ２２０を介して第二の整流回路２２４に入力される。
【０１６３】
第三の電磁共鳴結合器１８１は、スイッチ回路１６１によって１次側から入力される第三の送信信号を、１次側と絶縁された２次側に非接触伝送する。
【０１６４】
第二の整流回路２２４は、第二の電磁共鳴結合器１８２によって１次側から２次側に非接触伝送された第二の送信信号を取得し、当該第二の送信回路を整流することによって復調し、復調された信号を第一の出力信号として第二の出力端子２０３に出力する。第二の整流回路２２４は、ゲート駆動回路２００の２次側に設けられる。第二の整流回路２２４は、具体的には、ダイオード２２１と、インダクタ２２２と、平滑コンデンサ２２３とを有する。
【０１６５】
第二の整流回路２２４の入力端には、ダイオード２２１のカソードとインダクタ２２２の一端とが接続されている。インダクタ２２２の他端には、平滑コンデンサ２２３の一端と、第二の出力端子２０３とが接続されている。ダイオード２２１のアノードと、平滑コンデンサ２２３の他端とは、第二の出力基準端子２０４に接続されている。
【０１６６】
このため、第二の整流回路２２４は、第二の送信信号のうち第二の出力基準端子２０４に対して正の電圧値になる部分を復調することによって、第一の出力信号を生成する。すなわち、図１０に示される例では、第一の出力信号は、第二の出力基準端子２０４に対して正の電圧値または０となる信号である。そのため、第二の整流回路２２４は、正側整流回路とも呼ばれる。
【０１６７】
なお、第二の整流回路２２４の回路構成は、このような回路構成に限定されず、高周波を整流して変調できる回路であれば、その他の回路構成であってもよい。
【０１６８】
第三の整流回路１３４は、図２に示される例で説明したものと同様である。第三の整流回路１３４は、第三の電磁共鳴結合器１８１によって１次側から２次側に非接触伝送された第三の送信信号を取得し、当該第三の送信回路を整流することによって復調し、復調された信号を第二の出力信号として第二の出力端子２０３に出力する。
【０１６９】
第二の出力端子２０３および第二の出力基準端子２０４は、ゲート駆動回路２００の２次側に設けられる。第二の出力端子２０３および第二の出力基準端子２０４は、第一の出力信号および第二の出力信号を含む出力信号が出力される端子対である。出力信号のうち、第二の出力基準端子２０４に対する電圧が正の値となる期間の信号は、第一の出力信号であり、第二の出力基準端子２０４に対する電圧が負の値となる期間の信号は、第二の出力信号である。すなわち、第二の出力端子２０３には、半導体スイッチング素子を駆動するための出力信号が入力信号に応じて出力される。
【０１７０】
なお、図１０に示されるゲート駆動回路２００では、第二の出力端子２０３は、半導体スイッチング素子のゲート端子に接続され、第二の出力基準端子２０４は、半導体スイッチング素子のソース端子に接続される。
【０１７１】
次に、ゲート駆動回路２００のうち反射信号のモニタに用いられる部分について説明する。
【０１７２】
図１０に示される例では、高周波発振回路によって生成された第一の送信信号は、増幅回路１５４によって増幅され、キャパシタ１５３を通って第一の電磁共鳴結合器１８０に入力される。
【０１７３】
第一の電磁共鳴結合器１８０は、１次側から入力される第一の送信信号を、１次側と絶縁された２次側に非接触伝送する。
【０１７４】
第一の整流回路１２４は、第一の電磁共鳴結合器１８０によって１次側から２次側に非接触伝送された第一の送信信号を取得し、当該第一の送信信号を整流することによって復調し、復調された信号を第一の出力端子１０３に出力する。
【０１７５】
可変容量ダイオード１１０は、第一の電磁共鳴結合器１８０の２次側の端子である第二端子１９２に接続される伝送線路上に一端が接続されて設けられる。可変容量ダイオード１１０の容量が変化すると、伝送線路上において入力インピーダンスが変化するため、第一の送信信号が反射される量が変化する。ここで、実施の形態２では、高周波を２次側に伝送して、その高周波によって反射信号を発生させる必要はあるが、必ずしも第一の出力端子１０３に信号が出力される必要はない。したがって、第一の整流回路１２４は、設けられなくてもよい。
【０１７６】
第一の送信信号が２次側に非接触伝送されると、第一の送信信号が２次側で反射され、その反射信号が第一の電磁共鳴結合器１８０を介して１次側に伝送される。モニタ用整流回路１４４は、その反射信号を整流する。
【０１７７】
反射信号は、第一の電磁共鳴結合器１８０の第一端子１９１から出力され、モニタ信号分離キャパシタ１５０を介して増幅回路１５１に入力される。そして、反射信号は、増幅回路１５１によって増幅され、増幅回路１５１から出力されてモニタ用整流回路１４４に入力される。
【０１７８】
ここで、反射信号の反射量は、モニタ端子１０５に入力されるモニタ信号の電圧値に応じて変化する。反射信号の反射量とは、例えば反射信号の振幅である。
【０１７９】
また、ゲート駆動回路２００には、モニタ信号分離キャパシタ１５０と、キャパシタ１５３とが設けられている。モニタ信号分離キャパシタ１５０及びキャパシタ１５３は、第一の電磁共鳴結合器１８０からモニタ用整流回路１４４に出力される反射信号の量と、第一の電磁共鳴結合器１８０から高周波発振回路１７０側に出力される反射信号の量とを調整する。
【０１８０】
モニタ出力端子１０２には、モニタ用整流回路１４４が整流した反射信号が出力される。
【０１８１】
ゲート駆動回路２００によれば、実施の形態１と同様に、２次側のモニタ端子１０５に入力されるモニタ電圧を、１次側のモニタ出力端子１０２によってモニタできる。
【０１８２】
ここで、図２に示されるゲート駆動回路１００では、第一の送信信号は、モニタ用の反射信号を生成する元として用いられるだけでなく、第一の出力端子１０３に接続される半導体スイッチング素子の駆動にも用いられる。そのため、第一の出力端子１０３に出力される電圧が０Ｖ以下の時は、モニタ端子１０５の電圧をモニタできない場合がある。
【０１８３】
これに対し、ゲート駆動回路２００では、半導体スイッチング素子の駆動するための出力信号の元となる第二の送信信号と、モニタ用の反射信号の元となる第一の送信信号とは、それぞれ異なる電磁共鳴結合器で伝送される。また、出力信号は、第一の出力端子１０３とは異なる第二の出力端子２０３から出力される。すなわち、第一の送信信号は、モニタ専用に使用される。このため、ゲート駆動回路２００によれば、定常的にモニタ端子１０５の電圧をモニタすることができる。
【０１８４】
さらに、ゲート駆動回路２００では、第一の出力基準端子１０４と、第二の出力基準端子２０４とは、絶縁可能である。すなわち、モニタ端子１０５の基準電圧を、第二の出力端子の基準電圧とは別の電圧とすることができる。
【０１８５】
以上説明したように、ゲート駆動回路２００によれば、第二の出力端子２０３に接続される負荷に出力される電圧とは無関係に、モニタ端子１０５の電圧をモニタすることができる。
【０１８６】
なお、実施の形態１と同様に、可変容量ダイオード１１０等の反射回路は、必ずしも必須の構成要素ではない。また、入力キャパシタ１３０、第三の電磁共鳴結合器１８１、第三の整流回路１３４等も必須の構成要素ではない。
【０１８７】
また、実施の形態１と同様に、高周波発振回路１７０は、必ずしも必須の構成要素ではなく、ゲート駆動回路２００が外部から高周波を取得してもよい。
【０１８８】
なお、第一の電磁共鳴結合器１８０、第二の電磁共鳴結合器１８２、および第三の電磁共鳴結合器１８１は、それぞれ別の電磁共鳴結合器として説明された。しかしながら、ゲート駆動回路２００は、２入力２出力の１つの電磁共鳴結合器であって、２つ分の電磁共鳴結合器の機能を有してもよい。２つ分の電磁共鳴結合器の機能を有するとは、２つの信号を分離して伝送できることをいう。具体的には、例えば、第二の電磁共鳴結合器１８２と第三の電磁共鳴結合器１８１とが１つの電磁共鳴結合器で実現されてもよい。
【０１８９】
また、ゲート駆動回路２００は、２種類の周波数の信号を分離して伝送できる１つの電磁共鳴結合器を備えてもよい。
【０１９０】
また、図１０に示される例では、高周波発振回路１７０は、２つの高周波を出力するが、ゲート駆動回路２００は、それぞれが１つの高周波を生成して出力する２つの高周波発振回路１７０を備えてもよい。
【０１９１】
また、高周波発振回路１７０は、１つの高周波を高次高調波成分とそれ以外の成分に分離して２種類の周波数の高周波を出力してもよい。これにより、高周波発振回路１７０は、第一の電磁共鳴結合器１８０と、第三の電磁共鳴結合器１８１および第二の電磁共鳴結合器１８２とにそれぞれ周波数の異なる２つの高周波を出力することができる。
【０１９２】
（まとめ）
以上、実施の形態１および２に係るゲート駆動回路について説明した。
【０１９３】
実施の形態１および２に係るゲート駆動回路は、信号絶縁機能を有し、１次側において２次側の信号をモニタすることができる。
【０１９４】
なお、上記ブロック図および回路図に示される回路構成は、一例であり、本開示は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本開示の特徴的な機能を実現できる回路も本開示に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列または並列に、スイッチング素子（トランジスタ）、抵抗素子、または容量素子等の素子を接続したものも本開示に含まれる。言い換えれば、上記説明における「接続される」には、２つの端子（ノード）が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子（ノード）が、素子を介して接続される場合が含まれる。
また、本開示において、信号の入出力に関する表現は、その信号が直接的に入出力される場合に限らず、間接的に入出力される場合をも含む。例えば「信号がＡからＢに出力される」、「信号がＡからＢに入力される」、「信号がＡから出力されＢに入力される」などの表現は、ＡとＢの間にその他の素子または回路を含む構成をも含む。また、それらの表現は、Ａから出力された信号が、その他の素子または回路を通って変化した後に、Ｂに入力されるものを含む。
【０１９５】
なお、本開示は、これらの実施の形態またはその変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態またはその変形例に施したもの、あるいは異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【０１９６】
例えば、ゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路であって、ゲート駆動回路の１次側から入力される第一の送信信号を、１次側から絶縁されたゲート駆動回路の２次側に非接触伝送する第一の電磁共鳴結合器と、第一の送信信号が２次側に非接触伝送された結果、第一の電磁共鳴結合器を介して１次側に出力される反射信号を復調する、１次側に設けられたモニタ用整流回路と、モニタ用整流回路によって復調された反射信号が出力される、１次側に設けられたモニタ出力端子とを備えてもよい。
【０１９７】
例えば、さらに、入力信号が入力される、１次側に設けられた入力端子と、高周波信号を取得し、取得した高周波信号を入力端子に入力される入力信号に応じて変調した信号を第一の送信信号として生成する、１次側に設けられた変調回路と、第一の電磁共鳴結合器が非接触伝送した第一の送信信号を復調する、２次側に設けられた第一の整流回路と、第一の整流回路が復調した信号が、半導体スイッチング素子を駆動するための出力信号として出力される、２次側に設けられた第一の出力端子とを備えてもよい。
【０１９８】
例えば、第一の電磁共鳴結合器は、第一の送信信号が入力される、１次側に設けられた第一端子と、第一端子に入力された第一の送信信号が非接触伝送されて出力される、２次側に設けられた第二端子と、反射信号が出力される、１次側に設けられた第三端子とを有し、モニタ用整流回路は、第三端子に出力される反射信号を復調してもよい。
【０１９９】
例えば、さらに、入力信号が入力される、１次側に設けられた入力端子と、高周波信号を取得し、取得した高周波信号を入力端子に入力される入力信号に応じて変調した信号を第二の送信信号として生成する、１次側に設けられた変調回路と、第二の送信信号を非接触伝送する第二の電磁共鳴結合器と、第二の電磁共鳴結合器が非接触伝送した第二の送信信号を復調する、２次側に設けられた第二の整流回路と、第二の整流回路が復調した信号が半導体スイッチング素子を駆動するための出力信号として出力される、２次側に設けられた第二の出力端子と、第一の電磁共鳴結合器が非接触伝送した第一の送信信号を復調する、２次側に設けられた第一の整流回路と、第一の整流回路が復調した信号が出力される、２次側に設けられた第一の出力端子とを備えてもよい。
【０２００】
例えば、第一の電磁共鳴結合器が非接触伝送した第一の送信信号を復調する、２次側に設けられた第一の整流回路と、第一の整流回路が復調した信号が出力される、２次側に設けられた第一の出力端子とを備えてもよい。
【０２０１】
例えば、さらに、２次側に設けられたモニタ端子と、モニタ端子に入力される信号に応じて反射信号の反射量を調節する反射回路とを備えてもよい。
【０２０２】
例えば、反射回路は、第一の電磁共鳴結合器の２次側の端子と、２次側のグランドとの間に設けられ、モニタ端子に入力される信号に応じて容量が変化する可変容量ダイオードであってもよい。
【０２０３】
例えば、反射回路は、第一の電磁共鳴結合器の２次側の端子と、２次側のグランドとの間に設けられ、モニタ端子に入力される信号に応じてオンオフが切り替えられるトランジスタであってもよい。
【０２０４】
例えば、さらに、変調回路が取得する高周波信号を生成する高周波発振回路を備えてもよい。
【０２０５】
例えば、高周波発振回路は、さらに、モニタ出力端子に出力される、復調された反射信号に応じて、高周波発振回路が生成する高周波信号の発振周波数を変化させてもよい。
【０２０６】
例えば、変調回路は、さらに、モニタ出力端子に出力される、復調された反射信号に応じて、高周波発振回路が生成する高周波信号の振幅を変化させてもよい。
【０２０７】
例えば、さらに、変調回路と第一の電磁共鳴結合器との間に設けられ、変調回路から出力される第一の送信信号を第一の電磁共鳴結合器に出力し、第一の電磁共鳴結合器から出力される反射信号をモニタ用整流回路に出力する方向性結合器を備えてもよい。
【０２０８】
例えば、変調回路は、（１）取得した高周波信号と、入力端子に入力される入力信号とを混合することによって変調し、第一の送信信号を生成する混合回路、および（２）取得した高周波信号の第一の共鳴結合器への出力を、入力端子に入力される入力信号に応じてオンオフすることによって第一の送信信号を生成するスイッチ回路、のいずれか一方であってもよい。
【０２０９】
例えば、さらに、変調回路が取得する高周波信号と、第一の送信信号とを生成する高周波発振回路を備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本開示に係るゲート駆動回路は、半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路として有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，２００  ゲート駆動回路
１０１，１０１ａ，１０１ｂ  入力端子
１０２  モニタ出力端子
１０３  第一の出力端子
１０４  第一の出力基準端子
１０５  モニタ端子
１１０  可変容量ダイオード
１１１  トランジスタ
１２０，１３０，２２０  入力キャパシタ
１２１，１３１，１４１，２２１  ダイオード
１２２，１３２，１４２，２２２  インダクタ
１２３，１３３，１４３，２２３  平滑コンデンサ
１２４  第一の整流回路
１２５  抵抗
１３４  第三の整流回路
２２４  第二の整流回路
２０３  第二の出力端子
２０４  第二の出力基準端子
１５０  モニタ信号分離キャパシタ
１５１，１５４  増幅回路
１５２，１５３  キャパシタ
１５５  方向性結合器
１６０  混合回路
１６１  スイッチ回路
１７０  高周波発振回路
１７１  増幅回路
１８０，１８４  第一の電磁共鳴結合器
１８０ａ，１８０ｂ，１８１ａ，１８１ｂ，１８２ａ，１８２ｂ，１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃ  共鳴器
１８１  第三の電磁共鳴結合器
１８２  第二の電磁共鳴結合器
１９１，１９１ａ  第一端子
１９２，１９２ａ  第二端子
１９３ａ  第三端子
【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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