(57)【要約】【課題】本発明は、並列接続した複数のスイッチング素子の電流不平衡あるいは不安定現象を抑制した上で、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子と並列接続した複数のスイッチング素子の各エミッタ側とを同電位にしてゲート駆動回路の電位を安定にし、ゲート駆動回路に異常な電圧が印加されるのを防止することを目的とする。【解決手段】ゲート駆動回路１０からの制御線１２を並列接続された複数のスイッチング素子１、２のうちの１個だけに対して直接接続し、他のスイッチング素子に対しては同制御線１１を各個別の環状鉄心７ａを貫通させて接続したことを特徴とする。【選択図】      図１
2005006426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続された複数のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記複数のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子に対しては前記制御線を各個別の環状鉄心を貫通させて接続するようにしたことを特徴とする並列ゲート駆動回路。
【請求項２】
並列接続された３個以上の奇数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子は２個単位毎の組とし、この各組における２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各スイッチング素子に接続するようにしたことを特徴とする並列ゲート駆動回路。
【請求項３】
並列接続された３個以上の奇数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子に対する各制御線のうちの各駆動電位制御線は各ゲート端子側に直接接続し、各基準電位制御線は２本単位毎の組とし、この各組における２本の基準電位制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各エミッタ補助端子側に接続するようにしたことを特徴とする並列ゲート駆動回路。
【請求項４】
並列接続された４個以上の偶数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記偶数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、前記偶数個のスイッチング素子のうちの他の１個だけに対して前記制御線を環状鉄心を貫通させて接続し、他のスイッチング素子は２個単位毎の組とし、この各組における２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各スイッチング素子に接続するようにしたことを特徴とする並列ゲート駆動回路。
【請求項５】
前記制御線を貫通させる環状鉄心に代えて、前記制御線中に変成器を挿入してなることを特徴とする請求項１または４のいずれかに記載の並列ゲート駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング素子を制御するためのゲート信号を出力するゲート駆動回路に係わり、特に並列接続された電圧駆動型のスイッチング素子を安定に駆動しうる並列ゲート駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流電力を交流電力に変換するインバータなどの電力変換装置に使用されるスイッチング素子として、絶縁ゲート型トランジスタ（以下、ＩＧＢＴと言う）がある。ＩＧＢＴは、図８に示すように、一般的に、コレクタ端子Ｃ及びエミッタ端子Ｅの２個の主回路端子と、ゲート端子Ｇ及びエミッタ補助端子ｅの２個の制御端子を備えている。エミッタ補助端子ｅは、モジュール等の内部でエミッタ端子Ｅに接続されている。
【０００３】
このようなＩＧＢＴにおいて、素子単体の定格電流を超える大電流をスイッチング制御する場合、複数のＩＧＢＴを並列接続してこれを実現することが行われており、図９は、２個のＩＧＢＴ１、２を並列接続した例を示している。２個のＩＧＢＴ１、２は、コレクタ端子Ｃ同士が接続されて、その接続中点が直流電源（図示略）の正極側に接続され、エミッタ端子Ｅ同士が接続されて、その接続中点が直流電源の負極側に接続されている。また、ゲート端子Ｇ同士はゲート抵抗６ａ、６ｂを介して並列接続され、エミッタ補助端子ｅ同士は補助線で並列接続され、ゲート駆動回路１０からゲート信号が並列に与えられて、２個のＩＧＢＴ１、２は、１つのスイッチング素子として同時にオン・オフ動作するようになっている。
【０００４】
しかし、図９に示すように、ＩＧＢＴ１、２を直接並列接続した場合、両ＩＧＢＴ１、２のターンオン、ターンオフの特性に差があると、エミッタ主回路等の配線インダクタンスによって、並列接続したＩＧＢＴ１、２に電流不平衡あるいは不安定現象が発生することが知られている。
【０００５】
これを、上述の配線インダクタンス等を集中定数として表した図１０の等価回路を用いて説明する。ＩＧＢＴ１、２のコレクタ端子Ｃ側の配線インピーダンスをＺＣ１、ＺＣ２、エミッタ端子Ｅ側の配線インピーダンスをＺＥ１、ＺＥ２、エミッタ補助端子ｅ側の配線インピーダンスをＺＧ１、ＺＧ２とする。
【０００６】
ゲート駆動回路１０からゲート駆動電圧ＶＧが与えられてＩＧＢＴ１、２が同時にターンオンする場合、両ＩＧＢＴ１、２のターンオン特性に僅かな差があり、ＩＧＢＴ１がＩＧＢＴ２よりも速くターンオンするものとする。ＩＧＢＴ１が先にターンオンして主回路に電流ｉ１が流れ始めると、そのエミッタ側の配線インピーダンスＺＥ１による誘起電圧ΔＶＥ１が発生し、この誘起電圧ΔＶＥ１により、エミッタ補助端子ｅの配線を介してＩＧＢＴ２のエミッタ側へ式（１）で示す電流ΔｉＥが流れる。
【０００７】
ΔｉＥ＝ΔＶＥ１／（ＺＧ１＋ＺＧ２＋ＺＥ１＋ＺＥ２）            …（１）
この電流ΔｉＥによってＩＧＢＴ１のエミッタ補助端子ｅ側の配線インピーダンスＺＧ１に式（２）で示す誘起電圧ΔＶＧ１が発生する。
【０００８】
ΔＶＧ１＝ΔｉＥ・ＺＧ１                                  …（２）
この場合、ゲート駆動回路１０から出力されるゲート駆動電圧をＶＧとすると、ＩＧＢＴ１のゲート端子Ｇとエミッタ補助端子ｅ間に印加されるゲート電圧ＶＧＥ１は式（３）となる。
【０００９】
ＶＧＥ１＝ＶＧ−ΔＶＧ１                                    …（３）
つまり、式（２）の誘起電圧ΔＶＧ１は、ターンオンしようとしているＩＧＢＴ１のゲート電圧ＶＧＥ１を低下させるように作用する。一方、ＩＧＢＴ２のエミッタ補助端子ｅ側の配線インピーダンスＺＧ２に発生する誘起電圧ΔＶＧ２は、ＩＧＢＴ２のゲート電圧ＶＧＥ２を増加させるように作用する。このため、ＩＧＢＴ１のゲート電圧ＶＧＥ１がゲートしきい値電圧より低下すると、ゲート駆動回路１０からオンのゲート駆動電圧ＶＧが出力されているにもかかわらず、ＩＧＢＴ１はターンオン動作途中でターンオフ又はターンオンが遅くなることになる。そしてＩＧＢＴ１がターンオフしてしまうと、遅れてターンオンしようとしているＩＧＢＴ２が速くターンオンするのと等価になって、上記とほぼ同様の現象がＩＧＢＴ２側に発生し、最悪の場合にはＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ２が交互にターンオンとターンオフを繰り返すという不安定現象が発生する。
【００１０】
また、両ＩＧＢＴ１、２のターンオン、ターンオフの特性に差があると、そのエミッタ側の配線インピーダンスＺＥ１又はＺＥ２に発生する誘起電圧ΔＶＥ１又はΔＶＥ２に起因してエミッタ補助端子ｅ側の配線インピーダンスＺＧ１又はＺＧ２に発生する誘起電圧ΔＶＧ１又はΔＶＧ２は、上述したように、ＩＧＢＴ１に対しては、そのゲート電圧ＶＧＥ１を低下させるように作用し、ＩＧＢＴ２に対しては、そのゲート電圧ＶＧＥ２を増加させるように作用する。このため、ターンオン、ターンオフする際の両ＩＧＢＴ１、２の主回路に流れる電流間の不平衡が助長されることになる。
【００１１】
これに対し、従来の技術として、例えば図１１に示すように、並列接続されたＩＧＢＴ１、２に対し、ゲート駆動回路１０からゲート駆動電圧を供給する制御線を、制御線１１と制御線１２の２系統に分岐し、制御線１１は環状鉄心９ａを貫通させた後、ＩＧＢＴ１のゲート端子Ｇ側とエミッタ補助端子ｅ側に接続し、他の制御線１２は別個の環状鉄心９ｂを貫通させた後、ＩＧＢＴ２のゲート端子Ｇ側とエミッタ補助端子ｅ側に接続している。環状鉄心９ａ、９ｂは、両ＩＧＢＴ１、２におけるエミッタ補助端子ｅの配線中に、その配線インピーダンスＺＧ１又はＺＧ２に比べて、非常に大きなインピーダンス（インダクタンス）を挿入するように作用する。このため、エミッタ補助端子ｅの配線を流れる前述の電流ΔｉＥが小さくなり、電流不平衡の原因となっていた配線インピーダンスＺＧ１又はＺＧ２に発生する誘起電圧ΔＶＧ１又はΔＶＧ２は、環状鉄心９ａ、９ｂによるインピーダンスに発生する誘起電圧に対し、無視しうるようになる。そして、両ＩＧＢＴ１、２におけるゲート・エミッタ間静電容量が充放電する経路では、環状鉄心９ａ、９ｂによるインピーダンスに発生する誘起電圧は、エミッタ補助端子ｅ側（図１１中の一方の制御線１１ｂ、１２ｂ側）と、ゲート端子Ｇ側（図１１中の他方の制御線１１ａ、１２ａ側）とでは、逆極性となって加わるので、相殺されることになる。このようにして、ターンオン、ターンオフ時における両ＩＧＢＴ１、２間の電流不平衡を増加させる現象を回避しうるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
また、例えば図１２に示すように、並列接続されたＩＧＢＴ１、２に対し、ゲート駆動回路１０からゲート駆動電圧を供給する制御線を２系統に分岐し、分岐した２系統の制御線１１、１２を、環状鉄心９を互いに逆方向から貫通させた後、各ＩＧＢＴ１、２のゲート端子Ｇ側とエミッタ補助端子ｅ側にそれぞれ接続している。そして、ゲート駆動回路１０からゲート駆動電圧ＶＧが与えられて、ＩＧＢＴ１がＩＧＢＴ２よりも速くターンオンしたとき、制御線１１の一方の制御線１１ｂと制御線１２の一方の制御線１２ｂを流れる前述の電流ΔｉＥによる環状鉄心９に生じる磁束を加算させ、環状鉄心９を大きなインダクタンスとして作用させている。この結果、前記式（１）中における配線インピーダンスＺＧ１、ＺＧ２が大きくなり、電流ΔｉＥが小さくなって、ＩＧＢＴ１のゲート電圧を低下させる誘起電圧ΔＶＧ１が小さくなり、ＩＧＢＴ１は、ターンオン途中のターンオフ現象等が防止されて、安定したスイッチング制御が行われるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平８−１９２４６号公報（第５頁、図３）
【００１４】
【特許文献２】
特開１０−１４２１５号公報（第４−５頁、図４）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示す特許文献１に記載の従来技術では、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子Ｅ０とＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２の各エミッタ側とを接続する一方の制御線１１ｂ、１２ｂに高インピーダンスとして機能する環状鉄心９ａ、９ｂがそれぞれ挿入されているので、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子Ｅ０と両ＩＧＢＴ１、２のエミッタ補助端子ｅとの間の同相インピーダンスが高くなってしまう。このため、この間の電圧ΔＶが不定となり、ゲート駆動回路１０の対アース電圧Ｖが高くなって回路の耐圧を超えてしまうおそれがある。また、環状鉄心９ａ、９ｂに加わる電圧ΔＶが高くなると、これらの環状鉄心が９ａ、９ｂが磁気飽和してしまい、電流不平衡などの抑制ができなくなってしまうおそれがある。このことは、図１２に示す特許文献２に記載の従来技術についても同様であり、不安定現象の発生を抑制できなくなってしまうおそれがある。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、並列接続した複数のスイッチング素子の電流不平衡あるいは不安定現象を抑制した上で、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子と並列接続した複数のスイッチング素子の各エミッタ側とを同電位にしてゲート駆動回路の電位を安定にし、ゲート駆動回路に異常な電圧が印加されるのを防止しうるようにした並列ゲート駆動回路を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、並列接続された複数のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記複数のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子に対しては前記制御線を各個別の環状鉄心を貫通させて接続するようにしたことを要旨とする。
【００１８】
ゲート駆動回路からの制御線を、複数のスイッチング素子のうちの１個だけに対し直接接続することで、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子とスイッチング素子のエミッタ側とが同電位となる。また、他のスイッチング素子に対するゲート駆動回路からの制御線は、各個別の環状鉄心を貫通させることで、複数のスイッチング素子におけるエミッタ補助端子同士を結線する配線中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、複数のスイッチング素子のターンオン・ターンオフの特性の差に起因して、エミッタ補助端子同士を結線する配線を流れる電流が非常に小さくなり、電流不平衡の原因となっていた配線インピーダンスに発生する誘起電圧が無視しうるようになる。そして、スイッチング素子におけるゲート・エミッタ間静電容量が充放電する経路では、環状鉄心によるインピーダンスに発生する誘起電圧は、エミッタ補助端子側と、ゲート端子側とでは、逆極性となるので、相殺される。
【００１９】
請求項２記載の発明は、並列接続された３個以上の奇数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子は２個単位毎の組とし、この各組における２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各スイッチング素子に接続するようにしたことを要旨とする。
【００２０】
ゲート駆動回路からの制御線を、奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対し直接接続することで、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子とスイッチング素子のエミッタ側とが同電位となる。また、他のスイッチング素子の２個単位毎の２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させることで、両スイッチング素子のターンオン特性の差に起因して、両スイッチング素子のエミッタ補助端子の配線を流れる電流による環状鉄心に生じる磁束が加算されて環状鉄心が大きなインダクタンスとして作用する。この結果、両スイッチング素子のエミッタ補助端子間の配線インピーダンスが主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなり、エミッタ補助端子間の配線を流れる電流が十分に低く抑えられて、スイッチング素子のゲート駆動電圧低下の原因となる誘起電圧が小さくなり、安定したスイッチング制御が可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、並列接続された３個以上の奇数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、他のスイッチング素子に対する各制御線のうちの各駆動電位制御線は各ゲート端子側に直接接続し、各基準電位制御線は２本単位毎の組とし、この各組における２本の基準電位制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各エミッタ補助端子側に接続するようにしたことを要旨とする。
【００２２】
ゲート駆動回路からの制御線を、奇数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対し直接接続することで、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子とスイッチング素子のエミッタ側とが同電位となる。また、他のスイッチング素子の２個単位毎の２本の制御線は、各基準電位制御線のみを、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させることで、その２本の制御線を、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させた場合と等価な作用が得られて、安定したスイッチング制御が可能となる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、並列接続された４個以上の偶数個のスイッチング素子における各ゲート端子とエミッタ補助端子間に、前記ゲート端子側に接続される駆動電位制御線及び前記エミッタ補助端子側に接続される基準電位制御線からなる制御線をそれぞれ介して、共通のゲート駆動回路からゲート駆動電圧を供給する並列ゲート駆動回路において、前記偶数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対して前記制御線を直接接続し、前記偶数個のスイッチング素子のうちの他の１個だけに対して前記制御線を環状鉄心を貫通させて接続し、他のスイッチング素子は２個単位毎の組とし、この各組における２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させて各スイッチング素子に接続するようにしたことを要旨とする。
【００２４】
ゲート駆動回路からの制御線を、偶数個のスイッチング素子のうちの１個だけに対し直接接続することで、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子とスイッチング素子のエミッタ側とが同電位となる。他のスイッチング素子に対するゲート駆動回路からの制御線は、環状鉄心を貫通させることで、並列接続されたスイッチング素子におけるエミッタ補助端子同士を結線する配線中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。その結果、エミッタ補助端子同士を結線する配線を流れる電流が非常に小さくなり、電流不平衡の原因となっていた配線インピーダンスに発生する誘起電圧が無視しうるようになる。また、他のスイッチング素子の２個単位毎の２本の制御線は、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させることで、両スイッチング素子のエミッタ補助端子間の配線インピーダンスが主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなり、エミッタ補助端子間の配線を流れる電流が十分に低く抑えられて、スイッチング素子のゲート駆動電圧低下の原因となる誘起電圧が小さくなり、安定したスイッチング制御が可能となる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項１または４のいずれかに記載の発明において、前記制御線を貫通させる環状鉄心に代えて、前記制御線中に変成器を挿入してなることを要旨とする。
【００２６】
ゲート駆動回路からの制御線を、環状鉄心を貫通させた場合と同様の作用が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。なお、図１及び後述の各実施の形態を示す図において前記図９〜１２における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。まず、本実施の形態の構成を説明すると、図１において、２個のＩＧＢＴ１、２が並列接続されている。ＩＧＢＴ２に対しては、共通のゲート駆動回路１０からの制御線１２のうち駆動電位制御線１２ａがゲート抵抗６ｂを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１２ｂがエミッタ補助端子ｅに接続されている。このように、ＩＧＢＴ２に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１２が直接接続されている。一方、ＩＧＢＴ１に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１１は、環状鉄心７ａを貫通した後、駆動電位制御線１１ａがゲート抵抗６ａを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１１ｂがエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００２９】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１２ｂをＩＧＢＴ２のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯとＩＧＢＴ２のエミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。ＩＧＢＴ１、２は、エミッタ端子Ｅ同士が互いに接続されているので、ＩＧＢＴ１のエミッタ端子Ｅ側についても、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと同電位となる。したがって、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１、２の各エミッタ端子Ｅ側との間の電圧が不定になることはなく、ゲート駆動回路１０に異常な電圧が印加されるのを防止することができる。
【００３０】
ＩＧＢＴ１に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１１を、環状鉄心７ａを貫通させることで、ＩＧＢＴ１におけるエミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１１ｂ中に、その配線インピーダンス（前記図１０中のＺＧ１、ＺＧ２）に比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、ＩＧＢＴ１、２のターンオン・ターンオフの特性の差に起因して、エミッタ補助端子ｅ同士を結線している基準電位制御線１１ｂ、１２ｂを流れる電流（前記図１０中のΔｉＥ）が非常に小さくなり、電流不平衡の原因となっていた配線インピーダンスに発生する誘起電圧は、環状鉄心７ａによる大きなインピーダンスに発生する誘起電圧に比べて無視しうるようになる。そして、ＩＧＢＴ１におけるゲート・エミッタ間静電容量が充放電する経路では、環状鉄心７ａによるインピーダンスに発生する誘起電圧は、エミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１１ｂ側と、ゲート端子Ｇに接続された駆動電位制御線１１ａ側とでは、逆極性となるので、相殺される。このようにして、ターンオン・ターンオフ時における両ＩＧＢＴ１、２間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。
【００３１】
図２には、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態では、３個のＩＧＢＴ１、２、３が並列接続されている。この３個のＩＧＢＴ１、２、３のうちの１個だけのＩＧＢＴ２に対して、ゲート駆動回路１０からの制御線１２が直接接続されている。ＩＧＢＴ１に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１１は、環状鉄心７ａを貫通した後、駆動電位制御線１１ａがゲート抵抗６ａを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１１ｂがエミッタ補助端子ｅに接続されている。また、ＩＧＢＴ３に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１３は、環状鉄心７ｂを貫通した後、駆動電位制御線１３ａがゲート抵抗６ｃを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１３ｂがエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００３２】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１２ｂをＩＧＢＴ２のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１、２、３の各エミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。したがって、この間の電圧が不定になることはない。
【００３３】
ＩＧＢＴ１に対し、ゲート駆動回路１０からの制御線１１を、環状鉄心７ａを貫通させることで、ＩＧＢＴ１におけるエミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１１ｂ中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、上記第１の実施の形態と同様の作用により、ターンオン・ターンオフ時におけるＩＧＢＴ１・ＩＧＢＴ２間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。また、ＩＧＢＴ３に対し、ゲート駆動回路１０からの制御線１３を、環状鉄心７ｂを貫通させることで、ＩＧＢＴ３におけるエミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１３ｂ中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、上記第１の実施の形態と同様の作用により、ターンオン・ターンオフ時におけるＩＧＢＴ２・ＩＧＢＴ３間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。この結果、ターンオン・ターンオフ時におけるＩＧＢＴ１・ＩＧＢＴ２・ＩＧＢＴ３の３個のＩＧＢＴ間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。
【００３４】
図３には、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態では、３個のＩＧＢＴ１、２、３が並列接続されている。この３個のＩＧＢＴ１、２、３のうちの１個だけのＩＧＢＴ２に対して、ゲート駆動回路１０からの制御線１２が直接接続されている。ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ３とは、２個単位の組となって、この１組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１１と制御線１３は、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通した後、制御線１１における駆動電位制御線１１ａはＩＧＢＴ１におけるゲート抵抗６ａを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１１ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。また、制御線１３における駆動電位制御線１３ａはＩＧＢＴ３におけるゲート抵抗６ｃを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１３ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００３５】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１２ｂをＩＧＢＴ２のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１、２、３の各エミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。したがって、この間の電圧が不定になることはない。
【００３６】
ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ３の１組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１１と制御線１３は、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通することで、両ＩＧＢＴ１、３のターンオン特性の差に起因して、両ＩＧＢＴ１、３のエミッタ補助端子ｅにそれぞれ接続された基準電位制御線１１ｂと基準電位制御線１３ｂとを流れる電流（前記図１０中のΔｉＥ）による環状鉄心７ｃに生じる磁束が加算されて環状鉄心７ｃが大きなインダクタンスとして作用する。この結果、両ＩＧＢＴ１、３のエミッタ補助端子ｅ間の配線インピーダンス（前記図１０中のＺＧ１、ＺＧ２）が主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなり、エミッタ補助端子ｅ間の配線である基準電位制御線１１ｂ、１３ｂを流れる電流が十分に低く抑えられて、ＩＧＢＴ１、２、３のゲート駆動電圧低下の原因となる誘起電圧が小さくなり、並列接続したＩＧＢＴ１、２、３を安定して駆動することが可能となる。
【００３７】
図４には、本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態では、５個のＩＧＢＴ１、２、３、４、５が並列接続されている。この５個のＩＧＢＴ１、２、３、４、５のうちの１個だけのＩＧＢＴ１に対して、ゲート駆動回路１０からの制御線１１が直接接続されている。ＩＧＢＴ２とＩＧＢＴ３及びＩＧＢＴ４とＩＧＢＴ５は、それぞれ２個単位の第１の組及び第２の組となって、第１の組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１２と制御線１３とは、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通した後、制御線１２における駆動電位制御線１２ａはＩＧＢＴ２におけるゲート抵抗６ｂを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１２ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。制御線１３における駆動電位制御線１３ａはＩＧＢＴ３におけるゲート抵抗６ｃを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１３ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００３８】
また、第２の組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１４と制御線１５とは、環状鉄心７ｄを互いに逆方向から貫通した後、制御線１４における駆動電位制御線１４ａはＩＧＢＴ４におけるゲート抵抗６ｄを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１４ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。制御線１５における駆動電位制御線１５ａはＩＧＢＴ５におけるゲート抵抗６ｅを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１５ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００３９】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１１ｂをＩＧＢＴ１のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１〜５の各エミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。したがって、この間の電圧が不定になることはない。
【００４０】
ＩＧＢＴ２とＩＧＢＴ３の第１の組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１２と制御線１３は、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通することで、環状鉄心７ｃが大きなインダクタンスとして作用し、両ＩＧＢＴ２、３のエミッタ補助端子ｅ間の配線インピーダンスが主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなる。また、ＩＧＢＴ４とＩＧＢＴ５の第２の組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１４と制御線１５は、環状鉄心７ｄを互いに逆方向から貫通することで、環状鉄心７ｄが大きなインダクタンスとして作用し、両ＩＧＢＴ４、５のエミッタ補助端子ｅ間の配線インピーダンスが主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなる。この結果、上記第３の実施の形態と同様の作用により、ＩＧＢＴ１〜５のゲート駆動電圧低下の原因となる誘起電圧が小さくなり、並列接続したＩＧＢＴ１〜５を安定して駆動することが可能となる。
【００４１】
図５には、本発明の第５の実施の形態を示す。本実施の形態では、本実施の形態では、３個のＩＧＢＴ１、２、３が並列接続されている。この３個のＩＧＢＴ１、２、３のうちの１個だけのＩＧＢＴ２に対して、ゲート駆動回路１０からの制御線１２が直接接続されている。ＩＧＢＴ１、３に対する各制御線１１、１３のうちの駆動電位制御線１１ａはＩＧＢＴ１におけるゲート抵抗６ａを介してゲート端子Ｇに接続され、駆動電位制御線１３ａはＩＧＢＴ３におけるゲート抵抗６ｃを介してゲート端子Ｇに接続されている。一方、各制御線１１、１３のうちの各基準電位制御線１１ｂ、１３ｂは、２本単位の組となって、この１組における基準電位制御線１１ｂと基準電位制御線１３ｂとは、環状鉄心７ｅを互いに逆方向から貫通した後、基準電位制御線１１ｂはＩＧＢＴ１のエミッタ補助端子ｅに接続され、基準電位制御線１３ｂはＩＧＢＴ３のエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００４２】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１２ｂをＩＧＢＴ２のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１、２、３の各エミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。したがって、この間の電圧が不定になることはない。
【００４３】
ＩＧＢＴ１、３に対するゲート駆動回路１０からの１組の制御線１１、１３は、各基準電位制御線１１ｂ、１３ｂのみを、環状鉄心７ｅを互いに逆方向から貫通させることで、前記第３の実施の形態において２本の制御線１１、１３そのものを、環状鉄心７ｅを互いに逆方向から貫通させた場合と等価な作用が得られて、並列接続したＩＧＢＴ１、２、３を安定して駆動することが可能となる。
【００４４】
図６には、本発明の第６の実施の形態を示す。本実施の形態では、４個のＩＧＢＴ１、２、３、４が並列接続されている。この４個のＩＧＢＴ１〜４のうちの１個だけのＩＧＢＴ１に対して、ゲート駆動回路１０からの制御線１１が直接接続されている。ＩＧＢＴ４に対しては、ゲート駆動回路１０からの制御線１４は、環状鉄心７ｂを貫通した後、駆動電位制御線１４ａがゲート抵抗６ｄを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１４ｂがエミッタ補助端子ｅに接続されている。また、ＩＧＢＴ２とＩＧＢＴ３とは、２個単位の組となって、この１組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１２と制御線１３とは、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通した後、制御線１２における駆動電位制御線１２ａはＩＧＢＴ２におけるゲート抵抗６ｂを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１２ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。制御線１３における駆動電位制御線１３ａはＩＧＢＴ３におけるゲート抵抗６ｃを介してゲート端子Ｇに接続され、基準電位制御線１３ｂはエミッタ補助端子ｅに接続されている。
【００４５】
次に、上述のように接続された本実施の形態の作用を説明する。ゲート駆動回路１０からの基準電位制御線１１ｂをＩＧＢＴ１のエミッタ補助端子ｅに直接接続することで、ゲート駆動回路１０の基準電位側出力端子ＥＯと並列接続されたＩＧＢＴ１〜４の各エミッタ端子Ｅ側とが同電位となる。したがって、この間の電圧が不定になることはない。
【００４６】
ＩＧＢＴ４に対し、ゲート駆動回路１０からの制御線１４を、環状鉄心７ｂを貫通させることで、ＩＧＢＴ４におけるエミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１４ｂ中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、前記第１の実施の形態と同様の作用により、ターンオン・ターンオフ時におけるＩＧＢＴ１・ＩＧＢＴ４間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。また、ＩＧＢＴ２とＩＧＢＴ３の１組におけるゲート駆動回路１０からの制御線１２と制御線１３は、環状鉄心７ｃを互いに逆方向から貫通することで、環状鉄心７ｃが大きなインダクタンスとして作用し、両ＩＧＢＴ２、３のエミッタ補助端子ｅ間の配線インピーダンスが主回路エミッタ端子間の配線インピーダンスよりも十分に高くなる。この結果、前記第３の実施の形態と同様の作用により、ＩＧＢＴ２、３のゲート駆動電圧低下の原因となる誘起電圧が小さくなり、ＩＧＢＴ２、３を安定して駆動することが可能となる。このように、環状鉄心７ｂ、７ｃの高インピーダンスとしての機能により、並列接続されたＩＧＢＴ１〜４を安定して駆動することが可能となる。
【００４７】
図７には、本発明の第７の実施の形態を示す。本実施の形態は、前記図１に示した第１の実施の形態の回路構成において、環状鉄心を変成器８に置換えたものであり、ＩＧＢＴ１に対する駆動回路１０からの制御線１１中に変成器８が挿入されている。
【００４８】
変成器８は、制御線１１を、環状鉄心を貫通させた場合とほぼ同様の作用を有し、ＩＧＢＴ１におけるエミッタ補助端子ｅに接続された基準電位制御線１１ｂ中に、その配線インピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスが挿入される。このため、前記第１の実施の形態と同様の作用により、ターンオン・ターンオフ時におけるＩＧＢＴ１・ＩＧＢＴ２間の電流不平衡を増加させる現象を回避することが可能となる。
【００４９】
なお、本発明は、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴだけでなく、電界効果トランジスタなどにも適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５記載の発明によれば、ゲート駆動回路からの制御線を、複数のスイッチング素子のうちの１個だけに対し直接接続することで、ゲート駆動回路の基準電位側出力端子と並列接続した複数のスイッチング素子の各エミッタ側とを同電位にしてゲート駆動回路の電位を安定にし、ゲート駆動回路に異常な電圧が印加されるのを防止することができる。また、ゲート駆動回路からの制御線を各個別の環状鉄心を貫通させ、又は制御線中に変成器を挿入することで、並列接続した複数のスイッチング素子の電流不平衡を抑制することができ、スイッチング素子の２個単位毎の２本の制御線を、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させ、又は２個単位毎の２本の制御線における各基準電位制御線のみを、環状鉄心を互いに逆方向から貫通させることで、並列接続した複数のスイッチング素子の不安定現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である並列ゲート駆動回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す回路図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示す回路図である。
【図８】一般的なＩＧＢＴの構成を示す図である。
【図９】第１の従来例を示す回路図である。
【図１０】図９の等価回路を示す回路図である。
【図１１】第２の従来例を示す回路図である。
【図１２】第３の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５  ＩＧＢＴ（スイッチング素子）
６ａ〜６ｅ  ゲート抵抗
７ａ〜７ｅ  環状鉄心
８  変成器
１０  ゲート駆動回路
１１〜１５  制御線
１１ａ〜１５ａ  駆動電位制御線
１１ｂ〜１５ｂ  基準電位制御線
【図１】
2005006426.tif 000003
【図２】
2005006426.tif 000004
【図３】
2005006426.tif 000005
【図４】
2005006426.tif 000006
【図５】
2005006426.tif 000007
【図６】
2005006426.tif 000008
【図７】
2005006426.tif 000009
【図８】
2005006426.tif 000010
【図９】
2005006426.tif 000011
【図１０】
2005006426.tif 000012
【図１１】
2005006426.tif 000013
【図１２】
2005006426.tif 000014