(57)【要約】  【解決手段】  電流調整器、電流調整器とつながれたインダクタ、インダクタとつながれたスイッチングモジュールを含む接合素子ドライバを提供する。電流調整器は電流を発生するように構成され、インダクタは電流調整器によって生成された電流により発生するエネルギーを蓄積するように構成されている。スイッチングモジュールは接合素子のゲートへの伝導電流を制御するように構成される。伝導電流は、初め、インダクタの蓄積されたエネルギーから発生し、これにより比較的高い初期電流を供給する。インダクタに蓄積されたエネルギーが放出されるにつれて電流レベルは接合素子をオン状態に維持するのに十分な低いレベルまで落ちる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を発生させるように構成された電流調整器モジュールと、
前記電流調整器モジュールにつながれ、電流を受け取って前記電流から発生したエネルギーを蓄積するように構成されたインダクタと、
前記インダクタにつながれ、接合素子のゲートのための伝導電流を制御するように構成され、前記伝導電流は少なくとも一部前記インダクタの前記蓄積されたエネルギーから発生するスイッチングモジュールと、を含むゲートドライバ装置。
【請求項２】
前記電流から発生したエネルギーが前記インダクタに蓄積されるとき、前記スイッチングモジュールは前記インダクタの出力を前記接合素子のゲートにスイッチする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電流調整器モジュールは所定範囲内で電流を発生する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電流調整器モジュールは、第一入力電圧と第二入力電圧を受け取るように構成された一対のコンパレータを含み、前記第一入力電圧と前記第二入力電圧が、前記電流調整器モジュールの前記所定電流範囲で最大及び最小電流を規定するために使用される請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電流調整器モジュールは、前記インダクタからの電流を感知する電流センサーにつなげられたヒステリシスを伴うコンパレータを含む請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記スイッチングモジュールは、前記電流調整器モジュールで電圧を供給する接続部を含む請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記接合素子がＪＦＥＴである請求項１に記載の装置。
【請求項８】
さらに、前記接合素子のゲートにつながれたレベルシフト回路モジュールを含み、電圧給電モジュールは前記電流調整器の電流より大きい電流を前記接合素子のゲートに通すよう構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項９】
電流を発生するように構成された電流調整器モジュールと、
前記電流調整器モジュールにつながれ、電流を受け取って前記電流から発生したエネルギーを蓄積するように構成されたインダクタと、
前記インダクタにつながれ、接合素子への電流を制御するために前記電流ドライバ装置の出力をスイッチするように構成され、前記接合素子への前記電流は初期電流と維持電流とを有し、前記初期電流の少なくとも一部は前記インダクタの前記蓄積されたエネルギーから発生し、前記インダクタの前記蓄積されたエネルギーが放出されると前記維持電流に減少するスイッチングモジュールと、を含む電流ドライバ装置。
【請求項１０】
前記スイッチングモジュールは、前記接合素子と前記電流調整器モジュールの間で前記インダクタの出力をスイッチする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記インダクタの出力が前記電流調整器モジュールへスイッチされると、前記電流ドライバ装置は前記インダクタにエネルギーを蓄積し、前記インダクタの出力が前記接合素子へスイッチされると、前記電流ドライバ装置は前記蓄積されたエネルギーを前記インダクタから前記接合素子へ放出し、前記接合素子をアクティブにするのに必要な時間を前記維持電流のみを使用して前記接合素子をアクティブにするのに必要な時間と比較して短縮する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記電流調整器モジュールは所定範囲の電流を発生することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記電流調整器モジュールは、第１入力電圧と第２入力電圧とを受け取るように構成された一対のコンパレータを含み、前記第１電圧及び前記第２電圧は前記電流調整器モジュールの所定電流範囲の最大及び最小の電流を規定するために使用される請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記スイッチングモジュールは電圧源への接続部を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記接合素子はＪＦＥＴである請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
前記接合素子はバイポーラ接合トランジスタである請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
前記接合素子のゲートにつながれる電圧給電モジュールであって、前記電流調整器の電流よりも大きい電流が前記接合素子のゲートを通るように構成された前記電圧給電モジュールをさらに含む請求項９に記載の装置。
【請求項１８】
接合素子に電流を印加する方法であって、
電流調整器モジュールと接合素子間につながれたインダクタにエネルギーを蓄積することと、
前記インダクタの出力を前記接合素子へスイッチすることと、
前記蓄積されたエネルギーを前記インダクタから前記接合素子へ放出して前記接合素子へ初期電流を供給することと、
放出後は維持電流を前記インダクタから前記接合素子へ供給することと、を含む方法。
【請求項１９】
前記インダクタの出力を前記接合素子から前記電流調整器モジュールへスイッチすることと、
前記インダクタに二回目のエネルギーを蓄積することと、をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記蓄積することは、
前記インダクタを前記電流調整器モジュールと前記電流調整器の電圧源との間につなぐことと、
前記インダクタを通る電流を所定範囲内に維持することと、を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記接合素子は、一つ以上のＪＦＥＴ及びバイポーラ接合トランジスタを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記電流調整器モジュールは所定範囲内の電流を発生する請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記電流調整器モジュールは第１入力電圧及び第２入力電圧を受け取るように構成された一対のコンパレータを含み、前記第１電圧及び前記第２電圧は、前記電流調整器モジュールの所定電流範囲の最大及び最小電流を規定するために使用される請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記接合素子の接合部での電圧レベルをシフトすることをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
電流を発生するように構成された電流調整器と、
前記電流調整器につながれて電流及び蓄積エネルギーを受取るように構成されたタップインダクタと、
前記タップインダクタの出力につながれ、接合素子に対する伝導電流を制御するように構成された第１スイッチングモジュールであって、前記伝導電流が少なくとも一部は前記タップインダクタの前記蓄積されたエネルギーから発生する前記第１スイッチングモジュールと、
前記タップインダクタのタップにつながれ、前記タップインダクタの出力でのインダクタンスを変更するように構成された第２スイッチングモジュールと、を含む電流ドライバ装置。
【請求項２６】
前記第１スイッチングモジュールは、さらに前記タップインダクタの出力及び前記接合素子を前記電流調整器モジュールの電圧源へスイッチするように構成され、これにより、前記ゲートからエネルギーを放出し、前記接合素子への電流を実質止める請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１スイッチングモジュールは、初め前記タップインダクタの出力を前記接合素子へつなぐと、前記第２スイッチングモジュールが、前記タップインダクタの出力でのインダクタンスをより低いインダクタンスへ変更するように構成されている請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１スイッチングモジュールは前記タップインダクタの出力を前記接合素子へつないだ後、前記第２スイッチングモジュールが前記タップインダクタの出力でのインダクタンスをより高く変更するように構成されている請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１、第２スイッチングモジュールは、前記インダクタの出力が前記接合素子につながれていないとき、前記伝導電流より低く前記インダクタを通る電流を維持するように構成されている請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１スイッチング回路モジュールは、前記接合素子を負電位にバイアスするようにさらに構成された請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記接合素子はＪＦＥＴである請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記接合素子はバイポーラ接合トランジスタである請求項２５に記載の装置。
【請求項３３】
電流を発生するように構成された電流調整器モジュールと、
前記電流調整器モジュールにつながれ、前記電流調整器モジュールから電流を受取り、前記受取った電流から発生したエネルギーを蓄積するように構成されたインダクタと、
前記インダクタにつながれ、（ｉ）前記つながれたインダクタの出力を接合素子につながるようにスイッチし、（ｉｉ）前記インダクタのタップを使用して前記インダクタの出力でのインダクタンスをスイッチするように構成されたスイッチングモジュールと、を含み、
前記インダクタは、前記電流調整器モジュールによって発生された電流よりも大きい第１電流を前記接合素子へ供給し、及び前記第１電流より小さい量の第２電流を前記接合素子へ供給するように構成され、前記第１電流は少なくとも一部は前記インダクタの蓄積されたエネルギーから発生されるゲートドライバ装置。
【請求項３４】
前記スイッチングモジュールは、さらに、前記インダクタの出力及び前記接合素子を前記電流調整器モジュールの電圧源へスイッチするように構成され、それにより、前記接合素子からエネルギーを放出し、前記接合素子への電流を実質止める請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記電流から発生されたエネルギーが前記インダクタに蓄積されるとき、前記スイッチングモジュールが前記インダクタの出力を前記接合素子へスイッチする請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記電流調整器モジュールは所定範囲の電流を発生する請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記電流調整器モジュールは第１入力電圧及び第２入力電圧を受け取るように構成された一対のコンパレータを含み、前記第１電圧及び前記第２電圧は前記電流調整器モジュールの所定電流範囲の最大及び最小の電流を規定するために使用される請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記電流調整器モジュールは前記インダクタからの電流を検知する電流センサーにつながれるヒステリシスを伴うコンパレータを含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３９】
前記スイッチングモジュールは電圧源への接続部を含む請求項３３に記載の装置。
【請求項４０】
前記接合素子はＪＦＥＴである請求項３３に記載の装置。
【請求項４１】
前記接合素子のゲートにつながれたレベルシフト回路モジュールをさらに含み、電圧給電モジュールが前記電流調整器の電流よりも大きい電流を前記接合素子へ通すように構成された請求項３３に記載の装置。
【請求項４２】
接合素子への電流ドライブ方法であって、
電流調整器モジュールと前記接合素子との間につながれたタップインダクタにエネルギーを蓄積することと、
前記接合素子へ前記インダクタの出力をスイッチして前記インダクタの出力でのインダクタンスを変更することと、
前記蓄積されたエネルギーを前記インダクタから前記接合素子へ放出して初期電流を前記接合素子へ供給することと、及び
放出後、維持電流を前記インダクタから前記接合素子へ供給することと、を含む方法。
【請求項４３】
前記接合素子から前記電流調整器モジュールの電圧源へ前記インダクタの出力をスイッチすることと、
前記インダクタに二回目のエネルギーを蓄積することと、をさらに含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記維持電流を供給することは、前記インダクタの出力でのインダクタンスを変更して前記インダクタを通る電流を所定範囲に維持することを含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記接合素子は一つ以上のＪＦＥＴ及びバイポーラ接合トランジスタを含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記蓄積することは、前記電流調整器モジュールと前記電流調整器の電圧源との間に前記インダクタをつなぐことと、
前記インダクタを通る電流を所定範囲に維持することと、を含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記電流調整器モジュールは所定範囲の電流を発生する請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記電流調整器モジュールは第１入力電圧及び第２入力電圧を受け取るように構成された一対のコンパレータを含み、前記第１電圧及び前記第２電圧は前記電流調整器モジュールの所定電流範囲の最大及び最小の電流を規定するために使用される請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
前記接合素子の接合部での電圧レベルをシフトすることをさらに含む請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
前記蓄積されたエネルギーを放出する間、前記電流調整器モジュールは実質、電流出力を供給しないようにスイッチされる請求項４２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
参照文献
本出願は、（ｉ）「接合ゲートドライバ」と題する米国仮特許出願Ｎｏ．６１／３３３，１５７出願日２０１０年５月１０日、（ｉｉ）「接合ゲートドライバ」と題する米国特許出願Ｎｏ．１３／１０４，６５６出願日２０１１年５月１０日、及び（ｉｉｉ）「タップインダクタ電流源を備えた接合ゲートドライバ」と題する米国特許出願Ｎｏ．１３／１０４，８００出願日２０１１年５月１０日、に対して優先権を主張し、これらの出願それぞれの開示全体を参照して本出願に組み入れる。
【０００２】
本開示は、一般に回路、特に接合素子のための電流ドライバ回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気回路で接合素子を素早くスイッチするために、ＪＦＥＴやバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）等の接合素子のゲートはより大きな初期電流で印加されることが必要とされうる。これは、接合素子をスイッチする前にチャージしなければならない接合素子内のキャパシタンスが様々な為でありうる。接合素子のゲートに供給される電流が多ければ多いほど、素子のキャパシタンスを早くチャージすることができるので、それに供給される電流がより小さい素子に比べ、より早く接合素子をスイッチできる。
【０００４】
より大きな電流を素子に配給することにより、接合を比較的早くスイッチすることができる一方、このようなより大きな電流を配給すると、概してドライバ回路の消費電力も増える。例えば、より大きな電流を配給して接合を比較的早くスイッチするために、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用してもよい。しかし、高電圧源から大電流を配給すると、回路の電力損失が比較的大きな量になり、また、著しい量の熱を発生することにもなりうる。このように大きな電力を損失するため、ドライバ回路はより広い場所を必要とし、ドライバ回路を単一集積回路パッケージに備え付けることができなくなりうる。
【発明の概要】
【０００５】
パワーＪＦＥＴを素早くスイッチするなど、多くの適用において、接合を比較的早くスイッチすることが望まれる。さらに、この適用において、低消費電力であることが望まれる。ここで説明する実施形態により、低電力消費かつ接合のスイッチ時間を早くするのに十分な初期電流を生成する接合素子のためのドライバの新しい設計を提供する。斬新なゲートドライバ回路のための方法、システム、装置を説明する。本開示には、ＢＪＴのＪＦＥＴ等、接合素子のゲートにつながれたインダクタとともに使用される電流調整器を提供する側面がある。ＪＦＥＴのゲートに印加される伝導電流のように、接合素子を印加してオンにスイッチする伝導電流を発生させるためにインダクタが使用されてもよい。このようなドライバ回路により、接合素子のスイッチをより早く、より効率良くできる。
【０００６】
その結果、一実施形態で、電流調整器、電流調整器につながれたインダクタ、インダクタにつながれたスィッチングモジュールを含むゲートドライバを提供する。電流調整器は電流を発生させるように構成され、インダクタは電流調整器により生成された電流で発生したエネルギーを蓄積するように構成される。スィッチングモジュールは接合素子のゲートのための伝導電流を制御するように構成されている。初め、インダクタの蓄積されたエネルギーから伝導電流を発生させ、これにより、比較的大きな初期電流を供給する。インダクタに蓄積されたエネルギーが放出されると、電流レベルが接合素子を「オン」状態に維持しておくのに十分な低いレベルに落ちる。こうして、このようなゲートドライバは、接合素子が比較的低い電力消費で比較的早くスイッチできるよう、比較的程度の大きい初期電流を効率よく供給する。このようなゲートドライバではＤＣ−ＤＣコンバータを使用する必要がなく、他のゲートドライバ回路に比べ、より小さな電力消費で、かつ／または、より小さなスペースでよい。
【０００７】
また他の実施形態で、電流調整器を含む電流ドライバ装置、タップインダクタ、第一と第二スィッチングモジュールを提供する。電流調整器は電流を発生させるように構成され、タップインダクタは電流調整器につながれ、電流を受け取ってエネルギーを蓄積するように構成されている。第一スィッチングモジュールはタップインダクタの出力につながれ、少なくとも一部はインダクタの蓄積されたエネルギーから発生した接合素子への伝導電流を制御するように構成されている。第二スィッチングモジュールは、タップインダクタのタップにつながれ、タップインダクタの出力でのインダクタンスを変えるように構成されている。第一スィッチングモジュールは、タップインダクタの出力を接合素子につなげると、第二スィッチングモジュールがタップインダクタの出力でのインダクタンスをスイッチし、これによりタップインダクタから接合素子に供給される電流を増加させる。
【０００８】
こうして、このようなゲートドライバは、接合素子が比較的低い電力消費で比較的早くスイッチできるよう、比較的程度の大きい初期電流を効率よく供給する。このようなゲートドライバではＤＣ−ＤＣコンバータを使用する必要がなく、他のゲートドライバ回路に比べ、より小さな電力消費で、かつ／または、より小さなスペースでよい。
【０００９】
以下の図面を参照することにより本発明の特質や効果をさらに理解することができる。添付した図において、同様の部品や特徴に同じ参照ラベルを付す。さらに、同じタイプの個々の部品は、参照ラベルの後にダッシュ及び同様な部品間で区別する２番目のラベルを付して区別される。１番目の参照ラベルのみが明細書で使用される場合、２番目の参照ラベルに関係なく同じ１番目の参照ラベルを有する同様の部品のいずれにもその記述が適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】個々の実施形態により構成された部品を含むドライバ回路のブロック図である。
【図２】個々の実施形態による接合素子への入力での電圧レベルを示す図である。
【図３】個々の実施形態によるＪＦＥＴ負荷につながれたドライバ回路のブロック図である。
【図４】個々の実施形態によるバイポーラ接合トランジスタの負荷につながれたドライバ回路のブロック図である。
【図５】一実施形態による電流ドライバ回路の回路図である。
【図６】一実施形態による電流ドライバ回路及びスイッチングモジュールの回路図である。
【図７】個々の実施形態による接合素子へ電流を供給するための動作ステップを示すフローチャート図である。
【図８】個々の実施形態による接合素子へ電流を供給するための動作ステップを示すフローチャート図である。
【図９】個々の実施形態により構成されるタップインダクタを利用するドライバ回路のブロック図である。
【図１０】一実施形態によるタップインダクタ及びスイッチングモジュールを利用する電流ドライバ回路の回路図である。
【図１１】個々の実施形態による接合素子へ電流を供給するための動作ステップを示すフローチャート図である。
【図１２】個々の実施形態による接合素子へ電流を供給するための動作ステップを示すまた別のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
本開示は実施例を説明するものであり、発明の範囲、適用性、又は構成を限定するものではない。むしろ、以下の開示は当業者が発明の実施形態を実施できるようにするためのものである。素子の機能や配置において様々な変更が可能である。
【００２３】
従って、個々の実施形態は、適宜個々の手順や部品を省略、代用、または追加することができる。例えば、記載される順序とは異なる順序でその方法が実施されても良いし、個々のステップを追加したり、省略したり、組み合わせることができる。さらに、ある特定の実施形態に対して記載される特徴や要素は他の様々の実施形態と組み合わせることができる。以下に述べるシステム、方法、装置は個々にあるいはまとめてより大きなシステムの構成要素となり、別の手順がそれらのアプリケーションに優先したり、あるいは変更したりすることも起こりうる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、パワートランジスタ等の接合素子をスイッチするために電流ドライバが使われても良い。そのようなパワートランジスタは周知であり、例えば、ＪＦＥＴやバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）が含まれる。ここに提供する実施形態はＪＦＥＴやＢＪＴのドライバ回路を記載しているが、素子をオン状態にスイッチするために比較的高い初期電流を供給し、その後素子をオン状態に維持するために低い維持電流を供給することが望ましい他の装置に対しても、開示されたコンセプトを同様に適用できることが容易に理解されるであろう。上記のように、「オン」状態と「オフ」状態の間で接合素子がスイッチされる時、接合素子の様々のキャパシタンス及び例えば装置のリード線に伴うような浮遊インダクタンスがチャージされる必要がある。個々の素子において、これらのキャパシタンス及びインダクタンスの値は、特に素子を素早くスイッチするのを妨げるのに十分大きな値となりうる。従って、このような素子を素早くスイッチするには、接合素子の個々のキャパシタンスやインダクタンスをチャージするために増加された初期電流を接合素子のゲートに供給する必要がある。一旦これらのキャパシタンスやインダクタンスがチャージされると、素子を「オン」に保つために接合素子のゲートへより低い電流を供給しても良い。接合素子を素早くスイッチするためにより大きな電流を供給することが望ましい一方、ゲートドライバの電力使用及び／又は大きさを最小にすることも望まれる。よって、以下にゲートドライバのための斬新な設計概念を説明する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ゲートドライバが電流調整器、インダクタ及びスイッチング回路を用いて出力信号を生成しても良い。図１はゲートドライバ１００の簡略化ブロック図を示す。ゲートドライバ１００は電流調整器モジュール１０５、インダクタモジュール１１０及びスイッチング回路モジュール１１５を含んでも良い。電流調整器モジュール１０５は様々な電流調整器を含んでも良い。例えば、電流調整器モジュール１０５はヒステリシスフィードバックを伴うバック回路を含んでも良い。また、電流調整器モジュール１０５に、電流源を含んでも良い。このような電流調整器は所定範囲の出力電流を生成することができるものであっても良い。例えば、電流調整器モジュール１０５内の電流調整器に、電流調整器モジュール１０５からの出力として望ましい最大及び最小電流を規定する２つの電圧が供給される。これら２つの信号に基づいて、電流調整器モジュール１０５は、２つの規定された電流間に留まるあるいは２つの規定された電流間を振動する電流を出力することができる。いくつかの実施形態では、電流調整器モジュール１０５はコンパレータを備えたフィードバックループを含んでいる。電流調整器モジュール１０５は、別の実施形態で、インダクタからの電流を検知する電流センサーに連結される、ヒステリシスを伴うコンパレータを含んでいる。当業者が理解しているように、規定された電流あるいは特定範囲内の電流を出力する電流調整器にするための別の方法もある。
【００２６】
インダクタモジュール１１０に、インダクタを通る電流がつくる磁界でエネルギーを蓄積できるパッシブインダクタを含むことができる。インダクタは、瞬間的又はほぼ瞬間的な電圧変化を許容する一方、電流変化は受け付けない。インダクタモジュール１１０は、空心のあるいは強磁性コアのコイルインダク等、様々なタイプのインダクタを１つ含んでも良い。また、インダクタモジュール１１０は、選択された入力でインダクタの入力及び出力において異なるインダクタンスを提供できるタップインダクタを含んでも良い。さらに、様々なインダクタ構成を示す例示的実施形態をいくつか、以下で詳しく説明する。図１の実施形態におけるインダクタモジュール１１０は、電流調整器モジュール１０５の出力に接続される。インダクタモジュール１１０の出力は、ゲートドライバ１００の出力１２０として提供される。出力１２０は接合素子のゲートに接続しても良い。出力１２０で印加された接合素子は、ＪＦＥＴやＢＪＴ等、様々な形式で良い。
【００２７】
また、図１実施形態のゲートドライバ１００は、スイッチング回路モジュール１１５を含む。スイッチング回路モジュール１１５は、単一又は一連のスイッチあるいは接合素子とドライバであっても良い。例えば、スイッチング回路モジュール１１５はインダクタモジュール１１０の電流路を変えるＭＯＳＦＥＴを含んでも良い。いくつかの実施形態で、スイッチング回路モジュール１１５は、いつ、インダクタモジュール１１０の電流路が出力１２０を通過して印加される接合素子に至るかを測ることができる。接合素子が印加されていない時、スイッチング回路モジュール１１５により、電流調整器モジュール１０５がインダクタモジュール１１０を誘起するような電流ループを可能にできる。この電流ループが低い抵抗であることにより、電流調整器モジュール１０５により供給されるのに必要とする追加電流がほとんどなくともインダクタモジュール１１０内のインダクタを励磁したままにできる。これは、接合素子が印加されていなければ、回路が消費している電力がより少ないことを意味している。断続的に、接合素子が印加されていない間、電流調整器１０５が、電流を所定の電流レベル、あるいは所定の電流範囲内で保つように、インダクタへ電流を供給できる。
【００２８】
接合素子が印加されると、スイッチング回路モジュール１１５はインダクタモジュール１１０の電流路を変える。インダクタモジュール１１０を流れる電流が、出力１２０に接続された接合素子に至り、これにより、スイッチング回路モジュール１１５がインダクタモジュール１１０の電流路を変える前のインダクタに流れていたのと同量な電流が接合素子を通る。また、このようなスイッチでは、出力１２０及び接合素子へ加わる電圧が比較的大きく変動する。また、出力１２０及び接合素子に印加される電流は、インダクタモジュール１１０を通って電流調整器モジュール１０５から供給される。出力１２０及び接合素子の電圧は、徐々に減少する。一定時間後、スイッチング回路モジュール１１５がインダクタモジュール１１０の電流路を再び変える要求を受けると、インダクタの初期低抵抗電流路が再び形成される。電流調整器モジュール１０５は（スイッチング回路モジュール１１５の状態に関わりなく）インダクタを励磁し続け、インダクタモジュール１１０を通る電流を所定レベル又は所定の範囲内に維持する。
【００２９】
ＪＦＥＴ等の接合素子に関わる、個々のキャパシタンスを素早くチャージし、あるいは個々のインダクタンスを励磁するために、接合素子を素早くスイッチするよう、より大きな電流が接合素子のゲートに供給されうる。接合素子のゲートに供給される電流が少ない程、接合素子をスイッチする時間が長くなる。図２は、ＪＦＥＴのゲート電圧の理想グラフ２００を示している。上記のように、ＪＦＥＴのゲートは、正電圧を印加するのと、負の電位ＶＥＥに引き下げるのを交互に繰り返す。より高い初期電圧がゲートに供給される。このより高い電圧が、より大きな電流に変換されてゲートを通過し、ＪＦＥＴのキャパシタンスを比較的早くチャージできる。より高い初期電圧（これに伴う高電流）がＪＦＥＴに供給された後、ＪＦＥＴをオンに保つために、より低い電圧、及びこれに伴うより低い電流が供給される。ＪＦＥＴをオンに保つために、より高い電圧を供給し続けるのに比べ、より低い電圧を供給することで、ＪＦＥＴ及び／又は素子の電力消費と熱放散を低減する。
【００３０】
次に図３を参照して、上記のような電流ドライバモジュールを実装した例示的実施形態を示す。図３は、電流ドライバモジュール３０５でＪＦＥＴパワートランジスタ３１０のゲートへ電流を供給する回路３００を示す。パワートランジスタ３１０は電源３１５と負荷３２０の間につなぐ。電源３１５は、例えば、１つまたは複数のソーラパネル等、任意の数で良い。１つまたは複数のソーラパネルの直流電力を交流波に変えるように構成されたインバータ等、負荷３２０は任意の数で良い。個々の実施形態でパワートランジスタ３１０は、比較的大きな電流と電圧を供給でき、一例では２０アンペアの電流を１，２００から１，７００ボルトの間で供給できる。ＪＦＥＴパワートランジスタ３１０は、例えば、炭化ケイ素系トランジスタであって良い。
【００３１】
図１について上述したのと同様に、この実施形態では、電流ドライバモジュール３０５は電流調整器モジュール、インダクタ、及びスイッチング回路を含んで良い。個々の実施形態で電流調整器は、所定範囲内の出力電流を生成するためのヒステリシスフィードバックを伴うバック回路を含む。上記同様、インダクタは、インダクタを通る電流によって形成された磁界でエネルギーを蓄積できるパッシブインダクタを含んで良い。また、インダクタは、インダクタの入力と出力に異なるインダクタンスを提供するために選択される入力を有するタップインダクタも含んでも良い。電流ドライバモジュール３０５の出力をＪＦＥＴ３１０のゲートにつなぐ。電流ドライバモジュール内のスイッチングモジュールで電流ドライバモジュール３０５の出力をＪＦＥＴ３１０のゲートへスイッチすると、ＪＦＥＴは印加されてオンとなり、これにより電源３１５から負荷３２０へ電流が供給される。電流ドライバモジュール３０５のインダクタを流れる電流が、ＪＦＥＴ３１０のゲートに至り、これにより、ゲートにつながるようにスイッチする前のインダクタに通っていたのと同量の電流がゲートを通る。電流ドライバモジュール３０５の出力電圧は徐々に減少する。上記のように、ＪＦＥＴ３１０のゲートは、正電圧を印加するのと、負の電位ＶＥＥに下げるのを交互に繰り返す。より高い初期電圧がゲートに供給される。このより高い電圧が、より大きな電流に変換されてゲートを通過し、ＪＦＥＴ３１０のキャパシタンスを比較的素早くチャージできる。より高い初期電圧（これに伴うより大きい電流）がＪＦＥＴ３１０に供給された後、ＪＦＥＴ３１０をオンに保つために、より低い電圧、及びこれに伴うより低い電流を供給する。ＪＦＥＴ３１０をオンに保つために、より高い電圧を供給し続けるのに比べ、より低い電圧を供給することで、ＪＦＥＴ３１０及び電流ドライバモジュール３０５の電力消費と熱放散を低減する。
【００３２】
次に図４を参照して、上述したような電流ドライバモジュールを実装した別の例示的実施形態を示す。図４は、電流ドライバモジュール４０５でバイポーラ接合パワートランジスタ４１０のゲートへ電流を供給する回路４００を示す。パワートランジスタ４１０は電源４１５と負荷４２０の間につなぐ。電源４１５は、例えば、１つまたは複数のソーラパネル等、任意の数で良い。１つまたは複数のソーラパネルの直流電力を交流波へ代えるように構成されたインバータ等、負荷４２０は任意の数で良い。個々の実施形態でパワートランジスタ４１０は、比較的大きな電流と高い電圧を供給でき、一例では２０アンペアの電流を１２００から１７００ボルトの間で供給できる。バイポーラ接合パワートランジスタ４１０は、例えば、炭化ケイ素系トランジスタであって良い。
【００３３】
図１について上述したのと同様に、この実施形態では、電流ドライバモジュール４０５は電流調整器モジュール、インダクタ、及びスイッチング回路を含んで良い。個々の実施形態の電流調整器は所定範囲内の出力電流を生成するためのヒステリシスフィードバックを伴うバック回路を含む。上記同様、インダクタはインダクタを通る電流によって形成された磁界でエネルギーを蓄積できるパッシブインダクタを含んで良い。また、インダクタはインダクタの入力と出力に異なるインダクタンスを提供するために選択された入力を有するタップインダクタを含んでも良い。電流ドライバモジュール４０５の出力をパワートランジスタ４１０のベースにつなぐ。電流ドライバモジュール内のスイッチングモジュールが電流ドライバモジュール４０５の出力をパワートランジスタ４１０のベースへスイッチすると、パワートランジスタ４１０は印加されてオンとなり、これにより電源４１５から負荷４２０へ電流が供給される。電流ドライバモジュール４０５のインダクタを流れる電流が、パワートランジスタ４１０のベースに至り、これにより、ベースにつながるようにスイッチする前のインダクタを通っていたのと同量の電流がベースを通る。電流ドライバモジュール４０５の出力電圧は徐々に減少する。上記のように、パワートランジスタ４１０のベースは、正電圧を印加するのと、負の電位ＶＥＥに下げるのを交互に繰り返す。より高い初期電圧がベースに供給される。このより高い電圧が、より大きな電流に変換されてベースを通過し、パワートランジスタ４１０のキャパシタンスを比較的素早くチャージできる。より高い初期電圧（これに伴うより大きい電流）がパワートランジスタ４１０に供給された後、パワートランジスタ４１０をオンに保つためにより低い電圧、及びそれに伴うより小さい電流が供給される。パワートランジスタ４１０をオンに保つために、より高い電圧を供給し続けるのに比べ、より低い電圧を供給することで、パワートランジスタ４１０及び電流ドライバモジュール４０５の電力消費と熱放散を低減する。
【００３４】
一実施形態では、ドライバ回路にスイッチング回路、インダクタ、及びヒステリシスフィードバックを伴うバックレギュレータを用いる。図５は、このようなバックレギュレータを使用したドライバ回路５００の実施形態を示す。ドライバ回路５００は、図１のゲートドライバ１００、また別のゲートドライバに相当しうる。電流調整器モジュール５０５は、図１の電流調整器モジュール１０５、また別の電流調整器に相当しうる。電流調整器モジュール５０５は、ヒステリシスフィードバックを伴うバックレギュレータを含む。このような電流調整器は、ここで「ＶＣＣ−ＩＳＥＴ」及び「ＩＳＥＴ−ＤＥＬＴＡ」として示される２つの信号を受取りうる。これら２つの信号は、所定電流範囲の最大及び最小電流を規定する。このようなバックレギュレータは、リセット―セットフリップフロップ形式の２つのコンパレータ及び２つのＮＡＮＤゲートを用いても良い。Ｒ２とＲ３でコンパレータが測定する電流により、Ｑ４とＱ５のいずれかが閉じられ、これにより、インダクタ５１０に接続し、電流調整器モジュール５０５からの電流を所定電流範囲内に維持する。
【００３５】
インダクタ５１０は、図１のインダクタモジュール１１０のインダクタに相当しうる。図５の例では、インダクタ５１０は４７０μＨインダクタである。いくつかの実施形態では、電流が印加された接合素子のゲートから電流調整器へ逆流するのを防ぐため、インダクタ５１０はダイオードと接続されている。
【００３６】
また、インダクタ５１０はスイッチング回路５１５に接続されている。スイッチング回路５１５は、図１のスイッチング回路モジュール１１５と同じであっても良いし、別のスイッチング回路に相当しても良い。図５では、スイッチング回路は半導体ＭＯＳＦＥＴ素子であり、インダクタ５１０の電流路を決める。ゲートドライバ５００において、インダクタ５１０の電流路が接続された接合素子負荷のゲートを通るかどうかを決めるためにスイッチング回路５１５のＭＯＳＦＥＴが使われる。スイッチング回路５１５のＭＯＳＦＥＴが閉じると、電流路５２０がインダクタ５１０を通る電流の電流路に相当する。このような構成においては、接続された接合素子のゲートはＶＥＥに引き下げられうる。電流調整器５０５で、電流がインダクタ５１０を通るよう維持しうる。インダクタ５１０を流れる電流が弱まると、電流調整器５０５は電流が増加するようインダクタ５１０に電圧を加え、これにより電流調整器５０５に対し規定された範囲内でインダクタ５１０を流れるように電流を保つ。
【００３７】
スイッチング素子５１５のＭＯＳＦＥＴのゲートがスイッチされてオープン即ちオフ状態になると、電流路５２０はもはや存在しなくなる。その代わりに、インダクタ５１０を流れる電流はドライバ回路５００の出力に至り、取り付けられた接合素子（図５では「ゲート」と表記する）まで流れる。当該技術分野では周知のように、インダクタを流れる電流は変化を受け付けない。これにより、スイッチング回路５１５のＭＯＳＦＥＴがオープンとなる直前に、インダクタ５１０での電流と同様な電流が接合素子のゲートに流れることになる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、より大きな電流を流して接続された接合素子を素早くスイッチすることができるよう、ドライバ回路は付加的な回路を含みうる。図６は、接合素子が素早くスイッチできるように、ＪＦＥＴ等の接合素子のゲートへより大きな電流パルスを供給する構成の例示的なドライバ回路６００を示している。電流調整器回路６０５は、図１及び５の電流調整器回路（それぞれ１１０及び５０５）と同様であって良い。あるいは、異なる電流調整器回路を使用しても良い。さらに、インダクタ６１０は図１及び５のインダクタ１１０及び５１０と同じであって良い。また、インダクタ６１０は別のインダクタであっても良い。
【００３９】
ドライバ回路６００は、レベルシフト回路６２０及びシングルショット回路６２５の形で、図５のドライバ回路５００に比べ、付加的な回路を含む。レベルシフト回路６２０は、回路のロジックのため、入力信号を適当な電圧に変換するのに使用される。いくつかの実施形態において、レベルシフト回路６２０は、シングルショット回路６２５及びスイッチング回路６１５のロジックと相互作用する、適当なロジックレベルを備えた出力信号を生成するよう、コンパレータ、インバータ、及び一対の抵抗を含む。当業者が認識するように、レベルシフト回路を実装するのに適当な他の回路構成が存在しうる。レベルシフト回路６２０が受取る入力により、接合素子のゲートがいつオン、オフに変わるかを決定しうる。レベルシフト回路６２０が受取る入力は、ゲートドライバ６００と同じあるいは別の回路基板上にある別の回路で生成されても良い。当業者が認識するように、レベルシフト回路６２０への入力信号は、様々な回路によって生成される。さらに、スイッチング回路６１５及びシングルショット回路６２５に対し入力信号のロジックレベル及び分極が適当であれば、レベルシフト回路６２０は不要になりうる。
【００４０】
シングルショット回路６２５は、レベルシフト回路６２０からトリガを受取り、パルスを発生するように構成されている。このパルスには特有の継続時間があり、それはコンデンサや抵抗の値で規定されている。このように、シングルショット回路６２５の出力は、該回路の入力に信号が供給されると、「オン」信号を発生する。コンデンサのキャパシタンスやそれに伴う抵抗の値が機能してコンデンサがチャージされると、シングルショット回路６２５の第２ゲートがアクティブとなってシングルショット回路６２５の出力を「オフ」に戻し、シングルショット回路６２５が発生したパルスが終わる。パルスの継続時間は、接合素子に伴う浮遊インダクタンスやキャパシタンス及び望ましいスイッチングタイムに基づいて選択される。当業者が認識するように、シングルショット回路の別の実施形態も可能である。シングルショット回路６２５がパルスを生成すると、該パルスは電圧供給回路６３０にトリガを出し、接合素子のゲートをＶＣＣにつなげる。電圧供給回路６３０は、接合素子を素早くスイッチでするため、より大きな電流を接合素子のゲートに供給できる。電圧供給回路６３０はドライバ及びＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を含みうる。いくつかの実施形態では、シングルショット回路６２５からのパルスを受け取ると、ドライバがＭＯＳＦＥＴを閉じることにより、接合素子のゲートをＶＥＥにつなげ、これにより、接合素子に伴うインダクタンスやキャパシタンスをより素早く放電するため、該ゲートを負電位に下げる。電圧供給回路６３０の別の実施形態も可能である。
【００４１】
電圧供給回路６３０がより大きな電流の初期パルスを供給するのに続いて、図１及び５のスイッチング回路と同様に動作するスイッチング回路６１５は、接合素子を印加してオンにスイッチするためにインダクタ６１５の電流路を変更しうる。ここで、スイッチング回路６１５はドライバとＭＯＳＦＥＴを含む。ＭＯＳＦＥＴが閉じると、インダクタは図５の電流ループ５２０と同様の電流ループを形成する。即ち、インダクタは電流調整器回路６０５によってチャージされ、ＶＥＥを通る電流ループが維持されている間チャージし続ける。スイッチング回路６１５のＭＯＳＦＥＴが開くと、インダクタ６１０を流れる電流が印加されている接合素子まで至るよう、インダクタ６１０の電流路が変更される。電流は電流調整器回路６０５からインダクタ６１０へ供給され続ける。したがって、この構成により、インダクタ６１０が接合素子に電流を供給し続けて接合素子をオンに保つため、電圧供給回路６３０が印加される接合素子へ、より大きな初期電流パルスを供給することができる。入力信号が再度推移すると、スイッチング回路６１５がＶＥＥを通るインダクタへの元の電流路を再形成することによりインダクタを励磁したままにでき、印加されている接合素子のゲートをＶＥＥにつなげて接合素子をオフにする。
【００４２】
ここで図７を参照し、接合素子へ電流を印加する方法７００の動作ステップを示す。この実施形態では、ブロック７０５に示すように、初めにエネルギーが電流調整器モジュールと接合素子の間につながれたインダクタに蓄積される。ブロック７１０では、インダクタの出力が接合素子へスイッチされる。ブロック７２０に示すように、インダクタから蓄積されたエネルギーを接合素子へ放出し、初期電流を接合素子へ供給する。最後にブロック７２５で、インダクタが放電された後、インダクタから接合素子へ維持電流が供給される。
【００４３】
図８は接合素子へ電流を印加する別の実施形態の方法８００の動作ステップを示している。この方法では、ブロック８０５から８２５の動作は、図７のブロック７０５から７２５に関して記載したものと同じである。図８の方法は、さらにブロック８３０に示すように、接合素子から電流調整器モジュールへ、インダクタの出力をスイッチすることを含んでいる。ブロック８３５に示すように、電流調整器へインダクタ出力をスイッチバックするとエネルギーが再びインダクタに蓄積される。いくつかの実施形態では、電流調整器モジュールと電流調整器の電圧源との間にインダクタをつないでインダクタを通る電流を所定の範囲内に維持することで、インダクタにエネルギーを蓄積することが達成される。
【００４４】
図７、８の方法７００、８００は、例えば、図５のドライバ回路５００又は図６のドライバ回路６００を使用して実施されうる。説明したようなドライバ回路のインダクタは、インダクタを通る電流によって形成された磁界にエネルギーを蓄積できる。電流ドライバ内のスイッチングモジュールが、電流ドライバの出力を接合素子へスイッチすると、インダクタの出力が接合素子につながれ、接合素子はより高い初期電圧でオンになる。ドライバモジュールの出力における電圧は徐々に減少する。このより高い電圧が接合素子を通してより大きな電流に変換され、該素子のキャパシタンス及び／又は浮遊インダクタが比較的素早くチャージされうる。この高い初期電圧（とそれに伴う大きい電流）に続いて、より低い電圧、及びそれに伴うより小さい維持電流が接合素子をオンに保つために供給される。ドライバ回路の出力がオフになると、インダクタに再びエネルギーが蓄積され、これにより、次に出力が接合素子へスイッチされるときの電流を供給するためにインダクタを再励磁する。
【００４５】
図６のドライバ回路６００がより大きな電流パルスを生成し、初めに接合素子をオンにした後、より小さな電流で接合素子をオン状態に維持していれば、電圧供給回路が無くともこれを達成することが可能である。図９は、タップインダクタを使用し、より大きな初期電流で接合素子を印加してオンにスイッチした後、小さい電流で接合素子をオン状態に維持するドライバ回路９００の簡略化ブロック図を示している。
【００４６】
図９のドライバ回路９００は、電流調整器９０５、第１スイッチング回路９１５、第２スイッチング回路９２０、及びタップインダクタ９１０を含み、出力９２５に接続され、ＪＦＥＴ等の接合素子とすることができる。図９で第１、第２スイッチング回路９１５、９２０として示されているが、これら両スイッチング回路の機能は、図１のスイッチング回路モジュール１１５のような単一のスイッチング回路に組み込めることが理解できよう。電流調整器９０５は、図１、５、６のそれぞれの電流調整器回路１１０、５０５、６０５のように、上で既に述べたいずれの電流調整器回路にも類似して動作することできる。例えば、電流調整器９０５はヒステリシス制御を伴うバックレギュレータを含んでも良い。あるいは、電流調整器９０５は前述の例とは異なる別の電流調整器回路であっても良い。
【００４７】
インダクタ９１０は、図１、５、６のそれぞれのインダクタ１１０、５１０、６１０と同様のもので良い。インダクタ９１０は、インダクタ９１０が様々なインダクタンスで使用できるタップを含んでも良い。例えば、インダクタの第１及び第２ターミナルが電流路で使われている場合、インダクタ９１０はある特定のインダクタンスを有するが、第１及び第２ターミナルの間に位置しうる第２及び第３ターミナルが電流路で使われている場合は、異なるインダクタンスを有する。
【００４８】
図９の実施形態では、第１スイッチング回路９１０がインダクタ９１０の電流路を変更するために使われる。上記と同様に、電流調整器回路９０５がほぼ一定電流又はインダクタを通る所定範囲の電流を維持できるように、インダクタを通る電流路が有りうる。第１スイッチング回路９２０は、インダクタ９１０の電流路が印加されている接合素子に至るように変更しうる。接合素子の個々のキャパシタンスを素早くチャージして、接合素子が比較的速やかにスイッチできるため、インダクタ９１０が出力９２０を印加できる、より大きな電流信号を生成できるよう、第２スイッチング回路９１５を使用する。また、インダクタ９１０がより大きな電流信号を印加されている接合素子のゲートへ配給する間、第２スイッチング回路９１５は、電流調整器９０５を動作させないようにしうる。このような構成により、接合素子をオンにする、より大きな初期電流パルスとそれに続いて接合素子をオンに保つためのより小さい電流信号の両方を生成することをインダクタ９１０に可能する。
【００４９】
図１０には、接合素子をスイッチするためのより大きな電流パルスと、それに続く接合素子をオンモードに維持するためのより小さな電流信号の両方を生成するインダクタを使用したドライバ回路１０００の実施形態を示している。この例示的実施形態では、電流調整器回路１００５が、いつ電流調整器回路１００５のドライバがトライステートモードになり、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４及びＱ５がともに開くかを測定する信号を受取る。レベルシフト回路１０２０は図６のレベルシフト回路６２０と同じレベルシフト回路であって良い。あるいは、レベルシフト回路１０２０は別の形式のレベルシフト回路であっても良い。またここで、ゲートドライバ回路１０００への入力信号がすでに適当なロジック電圧レベルに正規化されていれば、ゲートドライバ回路１０００は不要となりうる。シングルショット回路１０２５は、図６のシングルショット回路６２５と同じシングルショット回路であって良い。あるいは、シングルショット回路１０２５は、シングルショット回路の別の実装であっても良い。上記同様、シングルショット回路１０２５により発生したパルスの維持時間はその抵抗値やコンデンサ値で決まりうる。
【００５０】
インダクタ１０１０は３つのターミナルを有するタップインダクタであり、第１ターミナルは電流調整器回路１００５に、第２ターミナルは接合素子に、タップとして機能する第３ターミナルはインダクタ１００５に接続される。インダクタ１００５は、３つの電流路につながれて使用され、第１の電流路はインダクタ１０１０及びスイッチングデバイス１０１５の第１、第２ターミナルを通り、第２電流路はインダクタ１０１０および印加されている接合素子の第１、第２ターミナルを通り、第３電流路はインダクタ１０１０および印加されている接合素子の第２、第３ターミナルを通る。第１スイッチング回路１０１５は、前に説明したスイッチング回路と同様のドライバ回路及びＭＯＳＦＥＴを含む。また、スイッチング回路１０１５は、他の様々な実施形態を使用しても良い。第２スイッチング回路１０３０により、接合素子を素早くスイッチするため、接合素子を印加する、より大きな電流をインダクタ１０１０が生成できる。より大きな電流パルスを生成するため、インダクタ１０１０にタップが使用される。一般的に、インダクタに蓄積されたエネルギーは次のように表わされる。
【数１】
2013530625.tif 000003
この式で、εはインダクタにより蓄積されたエネルギー、ｉはインダクタを通る電流、Ｌはインダクタのインダクタンスをヘンリー単位で表わす。従って、インダクタが励磁された後インダクタ１０１０の電流路が変わると、インダクタに蓄積されたエネルギーは初め同じままで、インダクタのインダクタンスはタップの位置によって減少し、結果的に電流は増加する。従って、
【数２】
2013530625.tif 000004
ここで、Ｌはインダクタのインダクタンス、ｉは電流路が変わる前のインダクタの電流を表している（例えば、インダクタのターミナル１及び２を通る）。Ｌtはタップインダクタのインダクタンスを表し、電流路が変わった後のタップインダクタの電流を表している（例えば、インダクタのターミナル２及び３を通る）。電流路が変わる前後でインダクタに蓄積されたエネルギーが初め変わらないままで、また、タップインダクタのインダクタンスがフルインダクタのインダクタンスより小さいので、タップインダクタの初期電流は電流路が変わる前のインダクタの電流より大きくなる。
【００５１】
図１０をさらに参照すると、ゲートドライバ回路の入力でトリガ入力を受取る前に、電流調整器回路１００５によりインダクタが励磁されうる。この状態で、第１スイッチング回路１０１５は、図５の電流路５２０と同様の第１スイッチングデバイス１０１５を通る電流路を生成する閉接合（ここではＭＯＳＦＥＴ）を含みうる。この電流路は、インダクタのターミナル１及び２を通り、スイッチングデバイス１０１５の接合を通り、ＶＥＥに至り、電流調整器１００５を通ってインダクタへ戻る。しばらくして、ゲートドライバ回路１０００の入力がトリガ信号を受け取る。このトリガ信号はレベルシフト回路１０２０によって適当なロジックレベルに正規化されても良い。レベルシフト回路１０２０の出力は、この例で、シングルショット回路１０２５にトリガを送って所定の持続時間でパルスを生成する。また、レベルシフト回路１０２０の出力は、第１スイッチング回路１０１５により、接合を開いてインダクタ１０１０の電流路を変更させ、これにより、確立されたインダクタのターミナル１及び２を通り、第１スイッチングデバイス１０１５の接合を通り、ＶＥＥに至って、電流調整器１００５を通ってインダクタへ戻る電流ループを崩す。
【００５２】
また、シングルショット回路１０２５により生成されたパルスは、トライステートモードに入るように電流調整器回路１００５のドライバにトリガを送る。次に、トライステートモードに入るドライバは、この場合はＭＯＳＦＥＴであるドライバに接続されている電流調整器回路１００５スイッチングデバイスを両方開にする。従って、インダクタ１０１０のターミナル１は接続されないままで、まだ、インダクタは励磁されている。また、シングルショット回路１０２５により生成されたパルスは第２スイッチング回路１０３０にトリガを送り、インダクタ１０１０のタップを通る電流路を生成する（例えばインダクタ１０１０のターミナル２及び３を通る電流路）。この電流路により、上述の式による、より大きな電流が接合素子に至る。シングルショット回路１０２５により生成されたパルスが一巡すると、第２スイッチング回路１０３０が開き、電流調整器１００５のドライバはトライステートモードからぬける。これにより、電流調整器回路１００５がインダクタ１０１０及び接合素子のゲートへ電流を供給する。インダクタ１０１０のタップを通る電流路がアクティブの間、この電流レベルは接合素子のゲートへ供給された電流よりも少ない。しかし、この電流は接合素子をオンモードに維持するのに十分である。ゲートドライバ素子１０００への入力で受け取るトリガが、接合素子のゲートをこれ以上印加すべきではないことを示すと、第１スイッチングデバイス１０１５はスイッチを切り替え、インダクタのターミナル１及び２を通り、第１スイッチングデバイス１０１５の接合部を通ってＶＥＥに至り、電流調整器１００５を通ってインダクタへ戻る電流路を再生する。これにより、インダクタ１０１０が電流調整器１００５によりチャージされ、接合素子のゲートはＶＥＥまで引き下げられてオフとなる。
【００５３】
ここで図１１を参照し、接合素子へ電流を印加する方法１１００の動作ステップを示す。この実施形態では、ブロック１１０５で記載したように、初め、電流調整器モジュールと接合素子との間につながれたタップインダクタにエネルギーが蓄積される。ブロック１１１０で、インダクタの出力は接合素子へスイッチされる。ブロック１１１５で記載したように、インダクタの出力でのインダクタンスが変更される。ブロック１１２０に示すように、蓄積されたエネルギーがインダクタから接合素子へ放出され、初期電流を接合素子へ供給する。最後に、ブロック１１２５で、インダクタが大きい電流を放電した後、維持電流がインダクタから接合素子へ供給される。
【００５４】
図１２に、接合素子へ電流を印加するためのさらなる別の実施形態での方法１２００の動作ステップを示す。この方法で、ブロック１２００から１２２５までの動作は、図１１のブロック１１０５から１１２５までに関して記載したものと同じである。ブロック１２３０で記載したように、図１２の方法は、さらに、インダクタの出力を接合素子から電流調整器モジュールへスイッチすることを含む。インダクタの出力が電流調整器へスイッチバックされると、ブロック８３０で記載したように、エネルギーが再びインダクタに蓄積される。いくつかの実施形態では、インダクタを電流調整器モジュールと電流調整器の電圧源の間につなげ、インダクタを通る電流を所定範囲内に維持することで、インダクタにエネルギーを蓄積させる。インダクタの出力でのインダクタンスが変更され、比較的小さい電流をインダクタに供給してインダクタのエネルギー蓄積を維持し、これにより、インダクタのエネルギー蓄積を維持するために必要な電力を低減しうる。
【００５５】
例えば、図１１、１２の方法１１００及び１２００は、図１０のドライバ回路１０００を使用して実施される。記載したようなドライバ回路のタップインダクタは、インダクタを通る電流により形成された磁界にエネルギーを蓄積できる。電流ドライバ内のスイッチングモジュールが電流ドライバの出力を接合素子へスイッチすると、インダクタの出力は接合素子につながれ、接合素子はより高い初期電圧でオンにされる。タップを使ってインダクタンスを変更することにより、ドライバ回路に多くの追加部品や回路を必要とせず、接合素子への電圧をさらに高くする。ドライバモジュールの出力の電圧は徐々に低下し、インダクタをつなげるために使用されたターミナルは、再びスイッチして異なるインダクタンスを提供し、これにより接合素子へ維持電流を供給する。より高い初期電圧が接合素子を通ってより大きな電流に変換され、素子のキャパシタンス及び／又は浮遊インダクタンスが比較的素早くチャージされる。高い初期電圧（及びそれに伴う大きな電流）に続いて、低い電圧及びそれに伴う小さい維持電流が接合素子をオンに保つために供給される。ドライバ回路の出力がオフになると、インダクタに再びエネルギーが蓄積され、これにより、次に出力が接合素子へスイッチされるときの電流を供給するために、インダクタを再励磁する。タップインダクタの接続ターミナルが、インダクタの蓄積を励磁して維持するのに必要なだけの比較的低い量のエネルギーを供給することで、この再励磁を達成する。
【００５６】
上で説明した方法、システム、及び装置は単なる例を意図していることに留意すべきである。個々の実施形態は、適宜、個々の手順や部品を省略、代替、又は追加できることを強調する。例えば、代替の実施形態において、これらの方法を記載したものとは違う順序で実行でき、様々なステップを追加、省略、あるいは組合せできる。又、特定の実施形態に関して記載された特徴は、他の様々な実施形態で組み合わせても良い。実施形態の異なる特徴や要素を同様に組み合わせることができる。又、技術は進化するものであり、よって要素の多くは性質上、例として示したもので、発明の範囲を限定するために解釈されるべきではないことを強調する。
【００５７】
実施形態の十分な理解のために、説明の中で具体的詳細を挙げている。しかしながら、これらの具体的詳細が無くとも当業者は実施形態を実行できることを理解すべきである。例えば、周知の回路、工程、アルゴリズム、構造及び技術については、実施形態が不鮮明になることを避けるため、不必要な詳細無しに示す。
【００５８】
又、フロー図やブロック図で表わした工程で、実施形態を説明していることを注意されたい。順序付いた工程でそれぞれ動作を説明するが、多くは平行してあるいは同時に実行できる。さらに、動作の順序を並べ替えても良い。工程には、図に含まれない追加のステップがありうる。
【００５９】
説明したいくつかの実施形態により、様々な変更、代替構成、及び同価のものを、本発明の精神を逸脱することなく、使用できることを当業者は認識するであろう。例えば、上記の要素はより大きなシステムの一構成要素に過ぎず、他の法則がこれに優先し、あるいは発明の用途を変更することもありうる。又、上記要素を考慮する前後、又はその間にいくつかのステップが実行されても良い。従って、上記の説明は発明の範囲を限定するものとしてとらえられるべきではない。
【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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【図１２】
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【国際調査報告】
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