JP2022018356A - Switching circuit - Google Patents

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Hirotoshi Kaneda
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Abstract

To provide a switching circuit capable of improving switching rate of a switching element and suppressing malfunction.SOLUTION: A switching circuit comprises: a first switching element Q1 that has a first drain electrode D1, a first gate electrode G1 and a first source electrode S1; a bi-directional switching element 31 that has an input-output electrode 311 connected with the first gate electrode G1, a control signal input electrode 315 that receives a control signal for controlling switching, and an output-input electrode 313; and a capacitor 23 connected between the first source electrode S1 and the output-input electrode 313.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、スイッチング回路に関する。 The present invention relates to a switching circuit.

コンバータやインバータなどに用いられるスイッチング回路において、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子は、ゲート電極に入力される制御信号によってオンオフ駆動が制御される。 In switching circuits used for converters and inverters, switching elements such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effective Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are driven on and off by control signals input to gate electrodes. Be controlled.

ところが、スイッチング素子のゲート電極に入力される制御信号に、ノイズ電圧が重畳することがあり、制御信号に重畳したノイズ電圧は、スイッチング素子の誤動作を誘発することがある。スイッチング回路において、スイッチング素子のスイッチングスピードを確保しつつ、誤動作の発生を抑制することが望まれている。特許文献1には、スイッチング素子のスイッチングスピードを確保しつつ、セルフターンオンを抑制することができるスイッチング回路が開示されている。 However, a noise voltage may be superimposed on the control signal input to the gate electrode of the switching element, and the noise voltage superimposed on the control signal may induce a malfunction of the switching element. In a switching circuit, it is desired to suppress the occurrence of malfunction while ensuring the switching speed of the switching element. Patent Document 1 discloses a switching circuit capable of suppressing self-turn-on while ensuring the switching speed of the switching element.

特開2019-201349号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-13349

しかしながら、従来のスイッチング回路は、誤動作の発生を抑制しつつ、スイッチング素子のスイッチングスピードを確保できない場合があるという問題を有している。 However, the conventional switching circuit has a problem that the switching speed of the switching element may not be ensured while suppressing the occurrence of malfunction.

本発明の目的は、スイッチング素子のスイッチングスピードの向上を図るとともに、誤動作を抑制することができるスイッチング回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching circuit capable of improving the switching speed of a switching element and suppressing a malfunction.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によるスイッチング回路は、第一ドレイン電極、第一ゲート電極及び第一ソース電極を有する第一スイッチング素子と、前記第一ゲート電極に接続された入出力電極、スイッチングを制御するための制御信号が入力される制御信号入力電極及び出入力電極を有する双方向スイッチング素子と、前記第一ソース電極と前記出入力電極との間に接続されたコンデンサとを備える。 In order to achieve the above object, the switching circuit according to one aspect of the present invention includes a first switching element having a first drain electrode, a first gate electrode and a first source electrode, and an input connected to the first gate electrode. A bidirectional switching element having an output electrode, a control signal input electrode for inputting a control signal for controlling switching, and an input / output electrode, and a capacitor connected between the first source electrode and the input / output electrode. To prepare for.

本発明の一態様によれば、スイッチング素子のスイッチングスピードの向上を図るとともに、誤動作を抑制することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the switching speed of the switching element and suppress malfunction.

本発明の第1実施形態に係るスイッチング回路が用いられる電力変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power conversion circuit which uses the switching circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the 1st control signal and the 2nd control signal in the switching circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャート、スイッチング回路に設けられた第一スイッチング素子のゲート・ソース間電圧、ドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流の各波形、スイッチング回路に備えられたコンデンサの接続状態を示す図(その1)である。Timing chart of first control signal and second control signal in the switching circuit according to the first embodiment of the present invention, gate-source voltage, drain-source voltage and drain current of the first switching element provided in the switching circuit. It is a figure (the 1) which shows each waveform of 1 and the connection state of the capacitor provided in the switching circuit. 本発明の第1実施形態に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャート、スイッチング回路に設けられた第一スイッチング素子のゲート・ソース間電圧、ドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流の各波形、スイッチング回路に備えられたコンデンサの接続状態を示す図(その2)である。Timing chart of first control signal and second control signal in the switching circuit according to the first embodiment of the present invention, gate-source voltage, drain-source voltage and drain current of the first switching element provided in the switching circuit. It is a figure (No. 2) which shows each waveform of 1 and the connection state of the capacitor provided in the switching circuit. 本発明の第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the 1st control signal and the 2nd control signal in the switching circuit which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャート、スイッチング回路に設けられた第一スイッチング素子のゲート・ソース間電圧、ドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流の各波形、スイッチング回路に備えられたコンデンサの接続状態を示す図(その1)である。Timing chart of the first control signal and the second control signal in the switching circuit according to the modification of the first embodiment of the present invention, the gate-source voltage of the first switching element provided in the switching circuit, and the drain-source voltage. It is a figure (No. 1) which shows each waveform of a drain current, and the connection state of the capacitor provided in the switching circuit. 本発明の第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路における第一制御信号及び第二制御信号のタイミングチャート、スイッチング回路に設けられた第一スイッチング素子のゲート・ソース間電圧、ドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流の各波形、スイッチング回路に備えられたコンデンサの接続状態を示す図(その2)である。Timing chart of the first control signal and the second control signal in the switching circuit according to the modification of the first embodiment of the present invention, the gate-source voltage of the first switching element provided in the switching circuit, and the drain-source voltage. It is a figure (No. 2) which shows each waveform of a drain current, and the connection state of the capacitor provided in the switching circuit. 本発明の第2実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching circuit which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching circuit which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the switching circuit which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施形態に係るスイッチング回路につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各実施形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の各実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the switching circuit according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to each embodiment. In addition, the components in each of the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

〔第1実施形態〕
図2から図8を参照して、本発明の第1実施形態によるスイッチング回路について説明する。まず、本実施形態によるスイッチング回路が用いられる電力変換装置についてインバータを例にとって図1を用いて説明する。なお、本実施形態によるスイッチング回路は、インバータに限られず、コンバータやフルブリッジ回路などのスイッチング素子にも適用できる。
[First Embodiment]
The switching circuit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8. First, a power conversion device using the switching circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 by taking an inverter as an example. The switching circuit according to this embodiment is not limited to the inverter, but can be applied to switching elements such as converters and full bridge circuits.

(電力変換装置)
図1に示すように、電力変換装置10は、三相交流電源11に接続されている。電力変換装置10は、三相交流電源11から入力する三相交流電力を全波整流する整流回路12と、整流回路12で整流された電力を平滑化する平滑用コンデンサ13とを有している。整流回路12は、図示は省略するが、6つのダイオードをフルブリッジ接続して構成されるか又は6つのスイッチング素子をフルブリッジ接続して構成されている。
(Power converter)
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 is connected to the three-phase AC power supply 11. The power conversion device 10 has a rectifier circuit 12 that full-wave rectifies the three-phase AC power input from the three-phase AC power supply 11, and a smoothing capacitor 13 that smoothes the power rectified by the rectifier circuit 12. .. Although not shown, the rectifier circuit 12 is configured by fully bridging six diodes or by fully bridging six switching elements.

整流回路12の正極出力端子に正極側ラインLpが接続され、負極出力端子に負極側ラインLnが接続されている。正極側ラインLp及び負極側ラインLn間に平滑用コンデンサ13が接続されている。また、電力変換装置10は、正極側ラインLp及び負極側ラインLn間に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ回路14を備えている。インバータ回路14は、正極側ラインLpに接続された上アーム部を構成するスイッチング回路1Up,1Vp,1Wpと、負極側ラインLnに接続された下アーム部を構成するスイッチング回路1Un,1Vn,1Wnとを備えている。 The positive electrode side line Lp is connected to the positive electrode output terminal of the rectifier circuit 12, and the negative electrode side line Ln is connected to the negative electrode output terminal. A smoothing capacitor 13 is connected between the positive electrode side line Lp and the negative electrode side line Ln. Further, the power conversion device 10 includes an inverter circuit 14 that converts a DC voltage applied between the positive electrode side line Lp and the negative electrode side line Ln into a three-phase AC voltage. The inverter circuit 14 includes switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp constituting the upper arm portion connected to the positive electrode side line Lp, and switching circuits 1Un, 1Vn, 1Wn constituting the lower arm portion connected to the negative electrode side line Ln. It is equipped with.

スイッチング回路1Up及びスイッチング回路1Unは、正極側ラインLpと負極側ラインLnとの間に直列に接続されてU相出力アーム16Uを構成している。スイッチング回路1Vp及びスイッチング回路1Vnは、正極側ラインLpと負極側ラインLnとの間に直列に接続されてV相出力アーム16Vを構成している。スイッチング回路1Wp及びスイッチング回路1Wnは、正極側ラインLpと負極側ラインLnとの間に直列に接続されてW相出力アーム16Wを構成している。スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnの詳細については後述する。 The switching circuit 1Up and the switching circuit 1Un are connected in series between the positive electrode side line Lp and the negative electrode side line Ln to form a U-phase output arm 16U. The switching circuit 1Vp and the switching circuit 1Vn are connected in series between the positive electrode side line Lp and the negative electrode side line Ln to form a V-phase output arm 16V. The switching circuit 1Wp and the switching circuit 1Wn are connected in series between the positive electrode side line Lp and the negative electrode side line Ln to form a W phase output arm 16W. Details of the switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, and 1Wn will be described later.

スイッチング回路1Up及びスイッチング回路1Unの接続部と、スイッチング回路1Vp及びスイッチング回路1Vnの接続部と、スイッチング回路1Wp及びスイッチング回路1Wnの接続部は例えば、誘導性負荷となる三相交流電動機15にそれぞれ接続されている。 The connection part of the switching circuit 1Up and the switching circuit 1Un, the connection part of the switching circuit 1Vp and the switching circuit 1Vn, and the connection part of the switching circuit 1Wp and the switching circuit 1Wn are connected to, for example, a three-phase AC electric motor 15 which is an inductive load. Has been done.

電力変換装置10は、スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnを制御する制御装置17を有している。制御装置17は、スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnのそれぞれに個別に制御信号を出力するように構成されている。これにより、制御装置17は、スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnを当該制御信号によって制御して、スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnのそれぞれに備えられた第一スイッチング素子Q1(図1では不図示、詳細は後述する)を例えばパルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)によって駆動するようになっている。 The power conversion device 10 has a control device 17 that controls switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, and 1Wn. The control device 17 is configured to individually output control signals to each of the switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, and 1Wn. As a result, the control device 17 controls the switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, 1Wn by the control signal, and is provided in each of the switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, 1Wn. One switching element Q1 (not shown in FIG. 1, details will be described later) is driven by, for example, pulse width modulation (PWM).

(スイッチング回路の構成)
本実施形態に係るスイッチング回路について図2から図8を用いて説明する。図1に示すスイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnは、互いに同一の構成を有し同一の機能を発揮するようになっている。このため、以下、スイッチング回路1Up,1Vp,1Wp,1Un,1Vn,1Wnを区別せずに説明する場合には、「スイッチング回路1」と総称する。
(Configuration of switching circuit)
The switching circuit according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8. The switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, and 1Wn shown in FIG. 1 have the same configuration and exhibit the same function. Therefore, in the following, when the switching circuits 1Up, 1Vp, 1Wp, 1Un, 1Vn, and 1Wn are described without distinction, they are collectively referred to as "switching circuit 1".

本実施形態は、スイッチング回路に関する。図2は、本実施形態に係るスイッチング回路1の概略構成を示す回路図である。図3は、本実施形態に係るスイッチング回路1における第一制御信号1S及び第二制御信号2Sのタイミングチャートである。図3中の「1S」は、第一制御信号1Sの電圧波形を示し、図3中の「2S」は、第二制御信号2Sの電圧波形を示している。また、図3中の「HL」は、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sの電圧の最大レベルを示し、図3中の「LO」は、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sの電圧の最小レベルを示している。 The present embodiment relates to a switching circuit. FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the switching circuit 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a timing chart of the first control signal 1S and the second control signal 2S in the switching circuit 1 according to the present embodiment. “1S” in FIG. 3 indicates the voltage waveform of the first control signal 1S, and “2S” in FIG. 3 indicates the voltage waveform of the second control signal 2S. Further, "HL" in FIG. 3 indicates the maximum voltage level of the first control signal 1S and the second control signal 2S, and "LO" in FIG. 3 indicates the first control signal 1S and the second control signal 2S. Shows the minimum level of voltage.

図4及び図5は、本実施形態に係るスイッチング回路1における第一制御信号1S及び第二制御信号2Sのタイミングチャートと、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sによって制御されたスイッチング回路1の第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGS、ドレイン・ソース間電圧VDS及びドレイン電流IDとを示す図である。図4中及び図5中の「1S」は、第一制御信号1Sの電圧波形を示し、図4中及び図5中の「2S」は、第二制御信号2Sの電圧波形を示している。図4中及び図5中の「VGS」は、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSの波形を示している。図4中及び図5中の「+V1」は、ゲート・ソース間電圧VGSの最大レベルを示し、図4中及び図5中の「-V1」は、ゲート・ソース間電圧VGSの最小レベルを示している。また、図4及び図5には、理解を容易にするため、スイッチング回路1に備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間に接続されたコンデンサ23の接続状態が図示されている。 4 and 5 show the timing charts of the first control signal 1S and the second control signal 2S in the switching circuit 1 according to the present embodiment, and the switching circuit 1 controlled by the first control signal 1S and the second control signal 2S. It is a figure which shows the gate-source voltage VGS, the drain-source voltage VDS, and the drain current ID of the first switching element Q1. “1S” in FIGS. 4 and 5 indicates the voltage waveform of the first control signal 1S, and “2S” in FIGS. 4 and 5 indicates the voltage waveform of the second control signal 2S. “VGS” in FIGS. 4 and 5 shows the waveform of the gate-source voltage VGS of the first switching element Q1. “+ V1” in FIGS. 4 and 5 indicates the maximum level of the gate-source voltage VGS, and “−V1” in FIGS. 4 and 5 indicates the minimum level of the gate-source voltage VGS. ing. Further, in FIGS. 4 and 5, for easy understanding, a capacitor 23 connected between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1 is shown. The connection state of is illustrated.

図2に示すように、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第一ドレイン電極D1、第一ゲート電極G1及び第一ソース電極S1を有する第一スイッチング素子Q1と、第一ゲート電極G1に接続された入出力電極311、スイッチングを制御するための制御信号が入力される制御信号入力電極315及び出入力電極313を有する双方向スイッチング素子31と、第一ソース電極S1と出入力電極313との間に接続されたコンデンサ23とを備えている。また、スイッチング回路1は、第一制御信号1Sを生成する第一制御部SG1と、第二制御信号2Sを生成する第二制御部SG2とを備えている。さらに、スイッチング回路1は、第一ゲート電極G1に第一制御信号1Sを出力する第一出力部P1と、制御信号入力電極315に第二制御信号2Sを出力する第二出力部P2とを備えている。 As shown in FIG. 2, the switching circuit 1 according to the present embodiment is connected to a first switching element Q1 having a first drain electrode D1, a first gate electrode G1 and a first source electrode S1 and a first gate electrode G1. A bidirectional switching element 31 having an input / output electrode 311, a control signal input electrode 315 to which a control signal for controlling switching is input, and an input / output electrode 313, and a first source electrode S1 and an input / output electrode 313. It is provided with a capacitor 23 connected between them. Further, the switching circuit 1 includes a first control unit SG1 that generates a first control signal 1S and a second control unit SG2 that generates a second control signal 2S. Further, the switching circuit 1 includes a first output unit P1 that outputs the first control signal 1S to the first gate electrode G1 and a second output unit P2 that outputs the second control signal 2S to the control signal input electrode 315. ing.

第一スイッチング素子Q1は、ワイドバンドギャップ半導体素子である。ワイドバンドギャップ半導体素子としては、例えば、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム系材料(GaN系材料)、酸化ガリウム(GaO)及びダイヤモンドのうち少なくとの1つを用いて形成された半導体素子である。また、第一スイッチング素子Q1は、例えばシリコン(Si)を用いて形成された半導体素子であってもよい。本実施形態における第一スイッチング素子Q1は、SiCで形成された半導体素子であり、SiC-MOSFETである。 The first switching element Q1 is a wide bandgap semiconductor element. The wide bandgap semiconductor device is, for example, a semiconductor device formed by using at least one of silicon carbide (SiC), gallium nitride-based material (GaN-based material), gallium oxide (GaO), and diamond. .. Further, the first switching element Q1 may be a semiconductor element formed by using, for example, silicon (Si). The first switching element Q1 in the present embodiment is a semiconductor element formed of SiC and is a SiC-PWM.

スイッチング回路1Up、スイッチング回路1Vp及びスイッチング回路1Wp(図1参照)のそれぞれに備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ドレイン電極D1は、正極側ラインLp(図1参照)に接続されている。スイッチング回路1Upに備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、スイッチング回路1Un(図1参照)に備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ドレイン電極D1に接続されている。スイッチング回路1Vpに備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、スイッチング回路1Vn(図1参照)に備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ドレイン電極D1に接続されている。スイッチング回路1Wpに備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、スイッチング回路1Wn(図1参照)に備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ドレイン電極D1に接続されている。 スイッチング回路1Un、スイッチング回路1Vn及びスイッチング回路1Wnのそれぞれに備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、負極側ラインLn(図1参照)に接続されている。 The first drain electrode D1 of the first switching element Q1 provided in each of the switching circuit 1Up, the switching circuit 1Vp, and the switching circuit 1Wp (see FIG. 1) is connected to the positive electrode side line Lp (see FIG. 1). The first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Up is connected to the first drain electrode D1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Un (see FIG. 1). The first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Vp is connected to the first drain electrode D1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Vn (see FIG. 1). The first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Wp is connected to the first drain electrode D1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1Wn (see FIG. 1). The first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in each of the switching circuit 1Un, the switching circuit 1Vn, and the switching circuit 1Wn is connected to the negative electrode side line Ln (see FIG. 1).

双方向スイッチング素子31は、逆直列接続された第二スイッチング素子Q2及び第三スイッチング素子Q3を有している。第二スイッチング素子Q2は、Si-MOSFETである。第二スイッチング素子Q2は、第二ドレイン電極D2、第二ゲート電極G2及び第二ソース電極S2を有している。 The bidirectional switching element 31 has a second switching element Q2 and a third switching element Q3 connected in anti-series. The second switching element Q2 is a Si- MOSFET. The second switching element Q2 has a second drain electrode D2, a second gate electrode G2, and a second source electrode S2.

第三スイッチング素子Q3は、Si-MOSFETである。第三スイッチング素子Q3は、第三ドレイン電極D3、第三ゲート電極G3及び第三ソース電極S3を有している。 The third switching element Q3 is a Si- MOSFET. The third switching element Q3 has a third drain electrode D3, a third gate electrode G3, and a third source electrode S3.

第二スイッチング素子Q2と第三スイッチング素子Q3は、第二ソース電極S2と第三ソース電極S3とを接続して、逆直列構成されている。第二スイッチング素子Q2と第三スイッチング素子Q3は、Si-MOSFETである。このため、第二スイッチング素子Q2の第二ドレイン電極D2及び第二ソース電極S2には、逆並列接続された第二寄生ダイオードPD2が形成されている。第三スイッチング素子Q3の第三ドレイン電極D3及び第三ソース電極S3には、逆並列接続された第三寄生ダイオードPD3が形成されている。このため、第二寄生ダイオードPD2及び第三寄生ダイオードPD3は、逆直列構成されるため、双方向スイッチを構成する。 The second switching element Q2 and the third switching element Q3 are configured in reverse series by connecting the second source electrode S2 and the third source electrode S3. The second switching element Q2 and the third switching element Q3 are Si- MOSFETs. Therefore, a second parasitic diode PD2 connected in antiparallel is formed on the second drain electrode D2 and the second source electrode S2 of the second switching element Q2. A third parasitic diode PD3 connected in antiparallel is formed on the third drain electrode D3 and the third source electrode S3 of the third switching element Q3. Therefore, since the second parasitic diode PD2 and the third parasitic diode PD3 are configured in anti-series series, they form a bidirectional switch.

第二スイッチング素子Q2と第三スイッチング素子Q3は、第二ゲート電極G2と第三ゲート電極G3とを接続して構成されている。 The second switching element Q2 and the third switching element Q3 are configured by connecting the second gate electrode G2 and the third gate electrode G3.

第一出力部P1は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に接続されている。第一出力部P1の入力端子は、第一スイッチング素子Q1をオンオフ駆動させるための第一制御部SG1の出力端子に接続されている。第一制御部SG1は図3に示される第一制御信号1Sを生成する。第一出力部P1は、第一制御信号1Sに基づく第一駆動信号を第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に出力する。第一出力部P1は、正電圧+V1及び負電圧-V1を出力する電源(不図示)に接続され、低電圧レベルが負電圧-V1であり高電圧レベルが正電圧+V1の第一制御信号1Sを第一ゲート電極G1に出力するように構成されている。より具体的には、第一出力部P1は、第一制御部SG1から入力される第一制御信号1Sの電圧レベルがローレベルの場合には、電圧レベルが負電圧-V1の第一駆動電圧の第一駆動信号を第一ゲート電極G1に出力する。第一出力部P1は、第一制御部SG1から入力される第一制御信号1Sの電圧レベルがハイレベルの場合には、電圧レベルが正電圧V1の第一駆動電圧の第一駆動信号を第一ゲート電極G1に出力する。 The first output unit P1 is connected to the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. The input terminal of the first output unit P1 is connected to the output terminal of the first control unit SG1 for driving the first switching element Q1 on and off. The first control unit SG1 generates the first control signal 1S shown in FIG. The first output unit P1 outputs a first drive signal based on the first control signal 1S to the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. The first output unit P1 is connected to a power supply (not shown) that outputs positive voltage + V1 and negative voltage −V1, and the first control signal 1S having a low voltage level of negative voltage −V1 and a high voltage level of positive voltage + V1. Is configured to be output to the first gate electrode G1. More specifically, when the voltage level of the first control signal 1S input from the first control unit SG1 is low, the first output unit P1 has a voltage level of negative voltage −V1. The first drive signal of is output to the first gate electrode G1. When the voltage level of the first control signal 1S input from the first control unit SG1 is high, the first output unit P1 sets the first drive signal of the first drive voltage whose voltage level is positive voltage V1. Output to one gate electrode G1.

また、第一出力部P1は、基準電位VSS(例えばグランド電位)を出力する出力端子が第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1に接続されている。これにより、第一出力部P1は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1及び第一ソース電極S1の間に、第一ソース電極S1を基準電位VSSとする第一駆動電圧を印加することができる。したがって、第一出力部P1に入力される第一制御信号1Sの電圧レベルがローレベルの場合には、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧は負の電圧となる。一方、第一出力部P1に入力される第一制御信号1Sの電圧レベルがハイレベルの場合には、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧は正の電圧となる。 Further, in the first output unit P1, the output terminal for outputting the reference potential VSS (for example, the ground potential) is connected to the first source electrode S1 of the first switching element Q1. As a result, the first output unit P1 applies a first drive voltage having the first source electrode S1 as a reference potential VSS between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 of the first switching element Q1. Can be done. Therefore, when the voltage level of the first control signal 1S input to the first output unit P1 is low, the gate-source voltage of the first switching element Q1 becomes a negative voltage. On the other hand, when the voltage level of the first control signal 1S input to the first output unit P1 is high, the gate-source voltage of the first switching element Q1 becomes a positive voltage.

第一制御部SG1は、電力変換装置10に設けられた制御装置17(図1参照)に制御されて第一制御信号1Sを生成するように構成されている。第一スイッチング素子Q1は、第一制御信号1Sに基づきオンオフ駆動する。第一制御信号1Sはパルス電圧信号である。 The first control unit SG1 is configured to generate the first control signal 1S under the control of a control device 17 (see FIG. 1) provided in the power conversion device 10. The first switching element Q1 is driven on and off based on the first control signal 1S. The first control signal 1S is a pulse voltage signal.

スイッチング回路1は、第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間に接続された第一ゲート抵抗R1を備えている。第一スイッチング素子Q1は、内蔵ゲート抵抗であるゲート抵抗R0を有している。ゲート抵抗R0は、第一ゲート電極G1に設けられている。第一ゲート抵抗R1は、ゲート抵抗R0に接続されている。第一出力部P1と第一ゲート電極G1とは、第一ゲート抵抗R1を介して接続されている。 The switching circuit 1 includes a first gate resistor R1 connected between the first output unit P1 and the first gate electrode G1. The first switching element Q1 has a gate resistance R0 which is a built-in gate resistance. The gate resistance R0 is provided on the first gate electrode G1. The first gate resistance R1 is connected to the gate resistance R0. The first output unit P1 and the first gate electrode G1 are connected via the first gate resistance R1.

本実施形態において、第二ドレイン電極D2は、第一ゲート電極G1と第一ゲート抵抗R1との間の接続ノード21に接続されている。より具体的には、第二ドレイン電極D2は、ゲート抵抗R0と第一ゲート抵抗R1との間の接続ノード21に接続されている。すなわち、第二スイッチング素子Q2の第二ドレイン電極D2は、第一ゲート電極G1に接続されている。第二スイッチング素子Q2の第二ドレイン電極D2は、双方向スイッチング素子31の入出力電極311に相当する。 In the present embodiment, the second drain electrode D2 is connected to the connection node 21 between the first gate electrode G1 and the first gate resistor R1. More specifically, the second drain electrode D2 is connected to the connection node 21 between the gate resistance R0 and the first gate resistance R1. That is, the second drain electrode D2 of the second switching element Q2 is connected to the first gate electrode G1. The second drain electrode D2 of the second switching element Q2 corresponds to the input / output electrode 311 of the bidirectional switching element 31.

第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間に、第一ゲート抵抗R1が設けられていることで、第一ゲート抵抗R1の抵抗値を適当に選択することで、第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピード及びスイッチング損失等を制御できる。 Since the first gate resistance R1 is provided between the first output unit P1 and the first gate electrode G1, the resistance value of the first gate resistance R1 can be appropriately selected to obtain the first switching element Q1. Switching speed, switching loss, etc. can be controlled.

上述のとおり、第一出力部P1は、正電圧+V1及び負電圧-V1を出力する電源(不図示)に接続され、低電圧レベルが負電圧-V1であり高電圧レベルが正電圧+V1の第一制御信号1Sを第一ゲート電極G1に出力するように構成されている。このため、第一出力部P1は、第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1に対して、第一ゲート電極G1の電位を第一ソース電極S1の電位に対して負とすることができる。これにより、スイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1を高速スイッチングすることができ、かつ第一スイッチング素子Q1の誤作動を防止することができる。 As described above, the first output unit P1 is connected to a power supply (not shown) that outputs positive voltage + V1 and negative voltage −V1, and the low voltage level is negative voltage −V1 and the high voltage level is positive voltage + V1. It is configured to output one control signal 1S to the first gate electrode G1. Therefore, the first output unit P1 can make the potential of the first gate electrode G1 negative with respect to the potential of the first source electrode S1 with respect to the first gate electrode G1 and the first source electrode S1. As a result, the switching circuit 1 can switch the first switching element Q1 at high speed, and can prevent the first switching element Q1 from malfunctioning.

第二出力部P2は、双方向スイッチング素子31を構成する第二スイッチング素子Q2の第二ゲート電極G2と第三スイッチング素子Q3の第三ゲート電極G3とが接続されたゲート電極接続ノード22に接続されている。ゲート電極接続ノード22は、双方向スイッチング素子31をオンオフ制御するための制御信号が入力される制御信号入力電極315に相当する。 The second output unit P2 is connected to a gate electrode connection node 22 to which the second gate electrode G2 of the second switching element Q2 constituting the bidirectional switching element 31 and the third gate electrode G3 of the third switching element Q3 are connected. Has been done. The gate electrode connection node 22 corresponds to a control signal input electrode 315 to which a control signal for on / off control of the bidirectional switching element 31 is input.

第二出力部P2は、基準電位VSS(例えばグランド電位)を出力する出力端子が第二スイッチング素子Q2の第二ソース電極S2及び第三スイッチング素子Q3の第三ソース電極S3の接続部に接続されている。第二出力部P2は、第二制御部SG2から入力される第二制御信号2Sの電圧レベルがローレベルの場合には、電圧レベルが基準電位VSSの第二駆動電圧の第二駆動信号を双方向スイッチング素子31の制御信号入力電極315に出力する。第二出力部P2は、第二制御部SG2から入力される第二制御信号2Sの電圧レベルがハイレベルの場合には、電圧レベルが例えば正電圧+V1の第二駆動電圧の第二駆動信号を制御信号入力電極315に出力する。これにより、第二出力部P2は、双方向スイッチング素子31の制御信号入力電極315と、第二ソース電極S2及び第三ソース電極S3との間に当該接続部を基準電位VSSとする第二駆動電圧を印加することができる。したがって、第二出力部P2に入力される第二制御信号2Sの電圧レベルがローレベルの場合には、第二スイッチング素子Q2のゲート・ソース間電圧及び第三スイッチング素子Q3のゲート・ソース間電圧はゼロとなる。一方、第二出力部P2に入力される第二制御信号2Sの電圧レベルがハイレベルの場合には、第二スイッチング素子Q2のゲート・ソース間電圧及び第三スイッチング素子Q3のゲート・ソース間電圧は、正の電圧+V1となる。 In the second output unit P2, the output terminal that outputs the reference potential VSS (for example, the ground potential) is connected to the connection portion of the second source electrode S2 of the second switching element Q2 and the third source electrode S3 of the third switching element Q3. ing. When the voltage level of the second control signal 2S input from the second control unit SG2 is low, the second output unit P2 both uses the second drive signal of the second drive voltage whose voltage level is the reference potential VSS. The voltage is output to the control signal input electrode 315 of the switching element 31. When the voltage level of the second control signal 2S input from the second control unit SG2 is high, the second output unit P2 outputs a second drive signal having a voltage level of, for example, positive voltage + V1. Output to the control signal input electrode 315. As a result, the second output unit P2 is second-driven with the connection portion between the control signal input electrode 315 of the bidirectional switching element 31 and the second source electrode S2 and the third source electrode S3 as the reference potential VSS. A voltage can be applied. Therefore, when the voltage level of the second control signal 2S input to the second output unit P2 is low, the gate-source voltage of the second switching element Q2 and the gate-source voltage of the third switching element Q3. Is zero. On the other hand, when the voltage level of the second control signal 2S input to the second output unit P2 is high, the gate-source voltage of the second switching element Q2 and the gate-source voltage of the third switching element Q3. Is a positive voltage + V1.

第二出力部P2の入力端子は、双方向スイッチング素子31をオンオフ駆動させるための第二制御部SG2の出力端子に接続されている。第二制御部SG2は図3に示される第二制御信号2Sを生成する。第二制御部SG2は、電力変換装置10に設けられた制御装置17(図1参照)に制御されて第二制御信号2Sを生成するように構成されている。第二出力部P2は、第二制御信号2Sに基づき、双方向スイッチング素子31をオンオフ駆動するための第二駆動電圧の第二駆動信号を出力する。双方向スイッチング素子31は、第二制御信号2Sに基づく第二駆動信号によってオンオフ駆動する。第二制御信号2Sはパルス電圧信号である。スイッチング回路1は、第二出力部P2と双方向スイッチング素子31のゲート電極接続ノード22との間に接続された第二ゲート抵抗R2を備えている。第二ゲート抵抗R2の抵抗値を適当に選択することで、双方向スイッチング素子31のスイッチングスピード等を制御できる。 The input terminal of the second output unit P2 is connected to the output terminal of the second control unit SG2 for driving the bidirectional switching element 31 on and off. The second control unit SG2 generates the second control signal 2S shown in FIG. The second control unit SG2 is configured to generate the second control signal 2S under the control of the control device 17 (see FIG. 1) provided in the power conversion device 10. The second output unit P2 outputs a second drive signal having a second drive voltage for on / off driving the bidirectional switching element 31 based on the second control signal 2S. The bidirectional switching element 31 is driven on and off by a second drive signal based on the second control signal 2S. The second control signal 2S is a pulse voltage signal. The switching circuit 1 includes a second gate resistor R2 connected between the second output unit P2 and the gate electrode connection node 22 of the bidirectional switching element 31. By appropriately selecting the resistance value of the second gate resistor R2, the switching speed of the bidirectional switching element 31 and the like can be controlled.

コンデンサ23は、第一ソース電極S1と第三ドレイン電極D3との間に接続されている。コンデンサ23の一方の電極は、第三スイッチング素子Q3の第三ドレイン電極D3に接続されている。コンデンサ23の他方の電極は、第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1に接続されている。このため、第三スイッチング素子Q3の第三ドレイン電極D3は、双方向スイッチング素子31の出入力電極313に相当する。 The capacitor 23 is connected between the first source electrode S1 and the third drain electrode D3. One electrode of the capacitor 23 is connected to the third drain electrode D3 of the third switching element Q3. The other electrode of the capacitor 23 is connected to the first source electrode S1 of the first switching element Q1. Therefore, the third drain electrode D3 of the third switching element Q3 corresponds to the input / output electrode 313 of the bidirectional switching element 31.

コンデンサ23は、双方向スイッチング素子31及び接続ノード21を介して、第一ゲート電極G1と接続されている。コンデンサ23は、後述するノイズ電圧を吸収する容量素子として機能する。双方向スイッチング素子31が第二出力部P2によってオンオフ駆動されることで、第一ゲート電極G1とコンデンサ23との電気的な接続が制御される。双方向スイッチング素子31がオン状態のときに、コンデンサ23は、第一ゲート電極G1に対して電気的な接続状態となる。また、双方向スイッチング素子31がオフ状態のときに、コンデンサ23は、第一ゲート電極G1に対して電気的に非接続状態となる。 The capacitor 23 is connected to the first gate electrode G1 via the bidirectional switching element 31 and the connection node 21. The capacitor 23 functions as a capacitive element that absorbs a noise voltage described later. By driving the bidirectional switching element 31 on and off by the second output unit P2, the electrical connection between the first gate electrode G1 and the capacitor 23 is controlled. When the bidirectional switching element 31 is on, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1. Further, when the bidirectional switching element 31 is in the off state, the capacitor 23 is electrically disconnected from the first gate electrode G1.

なお、第一スイッチング素子Q1は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、又は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。また、第二スイッチング素子Q2は、ダイオード又はIGBTであってもよい。さらに、第三スイッチング素子Q3は、ダイオード又はIGBTであってもよい。つまり、双方向スイッチング素子31は、ダイオード、MOSFET及びIGBTの少なくとも2つを逆直列接続して構成されていてもよい。ここで、これらのMOSFETは、例えばSi-MOSFETであってもよく、これらのダイオードは、例えばSiダイオードであってもよく、これらのIGBTは、例えばSi-IGBTであってもよい。 The first switching element Q1 may be a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effective Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Further, the second switching element Q2 may be a diode or an IGBT. Further, the third switching element Q3 may be a diode or an IGBT. That is, the bidirectional switching element 31 may be configured by connecting at least two of a diode, a MOSFET, and an IGBT in anti-series connection. Here, these MOSFETs may be, for example, Si-PWMs, these diodes may be, for example, Si diodes, and these IGBTs may be, for example, Si-IGBTs.

(スイッチング回路の動作)
図3に示すタイミングチャートと、図4及び図5に示す、第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間のコンデンサ23の接続状態、第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間に印加されるゲート・ソース間電圧の波形及び第一スイッチング素子Q1のスイッチング波形とを参照して、本実施形態に係るスイッチング回路1の動作について説明する。
(Operation of switching circuit)
The timing chart shown in FIG. 3, the connection state of the capacitor 23 between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 and the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 shown in FIGS. 4 and 5. The operation of the switching circuit 1 according to the present embodiment will be described with reference to the waveform of the voltage between the gate and the source applied between them and the switching waveform of the first switching element Q1.

図3に示すように、第一制御信号1Sは、一定の周期T1でハイレベルとローレベルとを交互に繰り返す矩形波である。また、第二制御信号2Sは、一定の周期T2でハイレベルとローレベルを交互に繰り返す矩形波である。周期T1の長さは、周期T2の長さと実質的に同じである。すなわち、第一制御信号1Sの周期T1と、第二制御信号2Sの周期T2とは、同一の値に設定されている。 As shown in FIG. 3, the first control signal 1S is a rectangular wave in which high level and low level are alternately repeated in a fixed period T1. Further, the second control signal 2S is a rectangular wave that alternately repeats high level and low level in a fixed period T2. The length of the period T1 is substantially the same as the length of the period T2. That is, the period T1 of the first control signal 1S and the period T2 of the second control signal 2S are set to the same value.

第一制御信号1Sの周期T1は、第一制御信号1Sがハイレベル(HL)で出力される期間H1と、第一制御信号1Sがローレベル(LO)で出力される期間L1とを含む。また、第二制御信号2Sの周期T2は、第二制御信号2Sがハイレベル(HL)で出力される期間H2と、第二制御信号2Sがローレベル(LO)で出力される期間L2とを含む。 The period T1 of the first control signal 1S includes a period H1 in which the first control signal 1S is output at a high level (HL) and a period L1 in which the first control signal 1S is output at a low level (LO). Further, the period T2 of the second control signal 2S includes a period H2 in which the second control signal 2S is output at a high level (HL) and a period L2 in which the second control signal 2S is output at a low level (LO). include.

期間H1の長さ及び期間L1の長さは、第一スイッチング素子Q1のオンオフ駆動における所望のタイミングを考慮して決定される。また、期間H2の長さ及び期間L2の長さは、双方向スイッチング素子31のオンオフ駆動(すなわち、第二スイッチング素子Q2及び第三スイッチング素子Q3のオンオフ駆動)における所望のタイミングを考慮して決定される。 The length of the period H1 and the length of the period L1 are determined in consideration of the desired timing in the on / off drive of the first switching element Q1. Further, the length of the period H2 and the length of the period L2 are determined in consideration of the desired timing in the on / off drive of the bidirectional switching element 31 (that is, the on / off drive of the second switching element Q2 and the third switching element Q3). Will be done.

本実施形態において、第一制御信号1Sがハイレベルで第一制御部SG1から出力されている期間H1では、第二制御信号2Sはローレベルで第一制御部SG1から出力される。そして、第一制御信号1Sがローレベルで第一制御部SG1から出力されている期間L1では、第二制御信号2Sはハイレベルで第二制御部SG2から出力される。 In the present embodiment, during the period H1 in which the first control signal 1S is output from the first control unit SG1 at a high level, the second control signal 2S is output from the first control unit SG1 at a low level. Then, during the period L1 in which the first control signal 1S is output from the first control unit SG1 at a low level, the second control signal 2S is output from the second control unit SG2 at a high level.

第一ゲート電極G1に入力された第一制御信号1Sがハイレベルのとき、第一スイッチング素子Q1はオン状態となり、第一スイッチング素子Q1におけるドレイン・ソース間が電気的に導通する。第一ゲート電極G1に入力された第一制御信号1Sがローレベルのとき、第一スイッチング素子Q1は、オフ状態となり、第一スイッチング素子Q1におけるドレイン・ソース間の電気的な導通が遮断される。 When the first control signal 1S input to the first gate electrode G1 is at a high level, the first switching element Q1 is turned on, and the drain and source in the first switching element Q1 are electrically conductive. When the first control signal 1S input to the first gate electrode G1 is at a low level, the first switching element Q1 is turned off, and the electrical conduction between the drain and the source in the first switching element Q1 is cut off. ..

また、第二ゲート電極G2と第三ゲート電極G3のゲート電極接続ノード22に入力された第二制御信号2Sがハイレベルのとき、第二スイッチング素子Q2及び第三スイッチング素子Q3がオン状態となる。このため、第二ゲート電極G2及び第三ゲート電極G3を接続したゲート電極接続ノード22に入力された第二制御信号2Sがハイレベルのとき、双方向スイッチング素子31は、オン状態となり、入出力電極311及び出入力電極313の間が電気的に導通する。ゲート電極接続ノード22に入力された第二制御信号2Sがローレベルのとき、第二スイッチング素子Q2及び第三スイッチング素子Q3がオフ状態となる。このため、ゲート電極接続ノード22に入力された第二制御信号2Sがローレベルのとき、双方向スイッチング素子31は、オフ状態となり、入出力電極311及び出入力電極313の間の電気的な導通を遮断される。 Further, when the second control signal 2S input to the gate electrode connection node 22 of the second gate electrode G2 and the third gate electrode G3 is at a high level, the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are turned on. .. Therefore, when the second control signal 2S input to the gate electrode connection node 22 to which the second gate electrode G2 and the third gate electrode G3 are connected is at a high level, the bidirectional switching element 31 is turned on and input / output. Electrical conduction between the electrode 311 and the input / output electrode 313. When the second control signal 2S input to the gate electrode connection node 22 is at a low level, the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are turned off. Therefore, when the second control signal 2S input to the gate electrode connection node 22 is at a low level, the bidirectional switching element 31 is turned off, and electrical conduction between the input / output electrodes 311 and the input / output electrodes 313. Is blocked.

第一出力部P1及び第二出力部P2は、第一動作B1、第三動作B3及び第二動作B2をこの順に繰り返して第一スイッチング素子Q1を駆動する。図3に示す第一制御信号1Sは、第一制御部SG1から出力される信号である。また、図3に示す第二制御信号2Sは、第二制御部SG2から出力される信号である。第一出力部P1は、電圧レベルが異なる点を除いて、第一制御信号1Sと同じ波形の信号を第一ゲート電極G1に出力して第一スイッチング素子Q1を駆動する。また、第二出力部P2は、ハイレベルの電圧レベルが異なる点を除いて、第二制御信号2Sと同じ波形の信号を双方向スイッチング素子31の制御信号入力電極315に出力して双方向スイッチング素子31を駆動する。したがって、図3では、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sを用いて第一動作B1、第二動作B2及び第三動作B3を説明する。 The first output unit P1 and the second output unit P2 repeat the first operation B1, the third operation B3, and the second operation B2 in this order to drive the first switching element Q1. The first control signal 1S shown in FIG. 3 is a signal output from the first control unit SG1. The second control signal 2S shown in FIG. 3 is a signal output from the second control unit SG2. The first output unit P1 outputs a signal having the same waveform as the first control signal 1S to the first gate electrode G1 except that the voltage level is different, and drives the first switching element Q1. Further, the second output unit P2 outputs a signal having the same waveform as the second control signal 2S to the control signal input electrode 315 of the bidirectional switching element 31 except that the high level voltage level is different, and bidirectional switching is performed. Drives the element 31. Therefore, in FIG. 3, the first operation B1, the second operation B2, and the third operation B3 will be described using the first control signal 1S and the second control signal 2S.

第一動作B1は、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とする前に、第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオフ状態とした上で、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とする動作である。つまり、第一動作B1では、第一出力部P1から出力される第一制御信号1Sがハイレベルからローレベルに立ち下がる前に、第二出力部P2から出力される第二制御信号2Sがローレベルとされた上で、第一制御信号1Sがハイレベルからローレベルに立ち下がる。第一動作B1においては、コンデンサ23が第一ゲート電極G1に対して電気的に非接続状態とされた上で、第一スイッチング素子Q1がオン状態からオフ状態とされる。 In the first operation B1, the first output unit P1 turns the bidirectional switching element 31 off before the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state, and then the first output. This is an operation in which the unit P1 changes the first switching element Q1 from the on state to the off state. That is, in the first operation B1, the second control signal 2S output from the second output unit P2 is low before the first control signal 1S output from the first output unit P1 falls from the high level to the low level. After being set as a level, the first control signal 1S drops from a high level to a low level. In the first operation B1, the capacitor 23 is electrically disconnected from the first gate electrode G1, and then the first switching element Q1 is changed from the on state to the off state.

第二動作B2は、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とする前に、第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオフ状態とした上で、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とする動作である。第二動作B2では、第一出力部P1から出力される第一制御信号1Sが、ローレベルからハイレベルに立ち上がる前に、第二出力部P2から出力される第二制御信号2Sがローレベルとされた上で、第一制御信号1Sがローレベルからハイレベルに立ち上がる。第二動作B2においては、コンデンサ23が第一ゲート電極G1に対して電気的に非接続状態とされた上で、第一スイッチング素子Q1がオフ状態からオン状態とされる。 In the second operation B2, the second output unit P2 turns the bidirectional switching element 31 off before the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state, and then the first output. This is an operation in which the unit P1 changes the first switching element Q1 from the off state to the on state. In the second operation B2, the second control signal 2S output from the second output unit P2 is set to the low level before the first control signal 1S output from the first output unit P1 rises from the low level to the high level. After that, the first control signal 1S rises from the low level to the high level. In the second operation B2, the capacitor 23 is electrically disconnected from the first gate electrode G1 and the first switching element Q1 is changed from the off state to the on state.

ここで、本実施形態の比較例として、第二制御部SG2、第二出力部P2、第二ゲート抵抗R2、第二スイッチング素子Q2および第三スイッチング素子Q3が設けられていない構成が考えられる。この構成においては、第一スイッチング素子Q1における第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間にコンデンサ23が直接接続された構成になる。この構成は、第一スイッチング素子Q1における第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間にコンデンサ23が接続されていない場合と比較して、第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピードがコンデンサ23の影響で遅くなることがある。 Here, as a comparative example of the present embodiment, a configuration in which the second control unit SG2, the second output unit P2, the second gate resistor R2, the second switching element Q2, and the third switching element Q3 are not provided can be considered. In this configuration, the capacitor 23 is directly connected between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 in the first switching element Q1. In this configuration, the switching speed of the first switching element Q1 is the capacitor 23 as compared with the case where the capacitor 23 is not connected between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 in the first switching element Q1. It may be delayed due to the influence.

一方、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第二スイッチング素子Q2と第三スイッチング素子Q3を逆直列接続して構成された双方向スイッチング素子31を備えているので、第一スイッチング素子Q1のオンオフ状態が切り替えられるとき、第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間の電圧極性に拘わらず、コンデンサ23は、非接続状態とされる。したがって、本実施形態に係るスイッチング回路1は、コンデンサ23の影響を受けることなく第一スイッチング素子Q1のオンオフ状態を切り替えることができる。これにより、スイッチング回路1は、コンデンサ23の影響で第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピードが遅くなることを防止できる。 On the other hand, since the switching circuit 1 according to the present embodiment includes a bidirectional switching element 31 configured by connecting the second switching element Q2 and the third switching element Q3 in reverse series, the first switching element Q1 is turned on and off. When the state is switched, the capacitor 23 is disconnected from the capacitor 23 regardless of the voltage polarity between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1. Therefore, the switching circuit 1 according to the present embodiment can switch the on / off state of the first switching element Q1 without being affected by the capacitor 23. As a result, the switching circuit 1 can prevent the switching speed of the first switching element Q1 from being slowed down due to the influence of the capacitor 23.

第三動作B3は、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態としている期間中において、第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオン状態とする動作である。より具体的には、第三動作B3は、第一出力部P1が第一制御部SG1から入力される第一制御信号1Sのオフ状態信号を出力し、第一スイッチング素子Q1をオフ状態としている期間中において、第二出力部P2が第二制御部SG2から入力される第二制御信号2Sのオン状態信号を出力して双方向スイッチング素子31をオン状態とする動作である。つまり、第三動作B3では、第一制御部SG1から出力される第一制御信号1Sがローレベルである期間中において、第二制御部SG2が第二制御信号2Sをハイレベルとする。したがって、第三動作B3によって、第一スイッチング素子Q1がオフ状態である期間中、コンデンサ23は、第一ゲート電極G1に対して電気的に接続状態とされる。 The third operation B3 is an operation in which the second output unit P2 turns on the bidirectional switching element 31 while the first output unit P1 turns off the first switching element Q1. More specifically, in the third operation B3, the first output unit P1 outputs an off state signal of the first control signal 1S input from the first control unit SG1, and the first switching element Q1 is in the off state. During the period, the second output unit P2 outputs the on-state signal of the second control signal 2S input from the second control unit SG2 to turn on the bidirectional switching element 31. That is, in the third operation B3, the second control unit SG2 sets the second control signal 2S to a high level during the period when the first control signal 1S output from the first control unit SG1 is at a low level. Therefore, by the third operation B3, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 while the first switching element Q1 is in the off state.

第三動作B3においては、第一スイッチング素子Q1がオフ状態である期間中、コンデンサ23が第一ゲート電極G1に対し電気的に接続状態とされる。例えば、第一制御部SG1にノイズが発生あるいは侵入し、第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間にノイズ電圧が発生した場合、ノイズ電圧はコンデンサ23に吸収される。したがって、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間に発生したノイズ電圧によって、第一スイッチング素子Q1の誤作動が誘発されることを抑制することができる。 In the third operation B3, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 while the first switching element Q1 is in the off state. For example, when noise is generated or invades the first control unit SG1 and a noise voltage is generated between the first output unit P1 and the first gate electrode G1, the noise voltage is absorbed by the capacitor 23. Therefore, the switching circuit 1 according to the present embodiment suppresses the induction of malfunction of the first switching element Q1 by the noise voltage generated between the first output unit P1 and the first gate electrode G1. Can be done.

つまり、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1がオフ状態である期間中にコンデンサ23を第一ゲート電極G1に対して接続状態とすることで、第一スイッチング素子Q1の誤作動を抑制する。そして、スイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1におけるオンオフ状態の切り替えを行う場合は、コンデンサ23を第一ゲート電極G1に対して非接続状態とした上で、第一スイッチング素子Q1におけるオンオフ状態を切り替える。この構成によって、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピードの向上を図るとともに、第一スイッチング素子Q1の誤作動を抑制することができる。 That is, in the switching circuit 1 according to the present embodiment, the capacitor 23 is connected to the first gate electrode G1 while the first switching element Q1 is in the off state, so that the first switching element Q1 is erroneously connected. Suppress the operation. Then, when the switching circuit 1 switches the on / off state in the first switching element Q1, the capacitor 23 is not connected to the first gate electrode G1 and the on / off state in the first switching element Q1 is set. Switch. With this configuration, the switching circuit 1 according to the present embodiment can improve the switching speed of the first switching element Q1 and suppress the malfunction of the first switching element Q1.

本実施形態における第三動作B3は、第一動作B1と第二動作B2との間で行われる。第三動作B3において第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオフ状態からオン状態とするタイミングは、第一動作B1において第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とした直後である。また、第二動作B2において第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオン状態からオフ状態とするタイミングは、第二動作B2において第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とする直前である。そして、第三動作B3においてオン状態とされた双方向スイッチング素子31は、第三動作B3において第二出力部P2によってオフ状態に制御されるまでオン状態に維持される。 The third operation B3 in the present embodiment is performed between the first operation B1 and the second operation B2. The timing at which the second output unit P2 turns the bidirectional switching element 31 from the off state to the on state in the third operation B3 is such that the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state in the first operation B1. Immediately after doing. Further, the timing at which the second output unit P2 turns the bidirectional switching element 31 from the on state to the off state in the second operation B2 is such that the first output unit P1 turns on the first switching element Q1 from the off state in the second operation B2. It is just before the state. Then, the bidirectional switching element 31 turned on in the third operation B3 is maintained in the on state until it is controlled to the off state by the second output unit P2 in the third operation B3.

ここで、「第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とした直後」とは、第一スイッチング素子Q1がオフ状態となった時から、第一スイッチング素子Q1が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間が経過した時を示す。第一スイッチング素子Q1には、オン状態からオフ状態に移行するターンオフ時間toffが存在する。ターンオフ時間toff以降に第一スイッチング素子Q1は連続してオフ状態となる。したがって、図4に示すように、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とした直後に、オフ状態であった第二出力部P2をオン状態として第三動作B3にする時間間隔は、ターンオフ時間toff以上に設定する必要がある。つまり、第一スイッチング素子Q1がオフ状態となった時から、第一スイッチング素子Q1が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間は、ターンオフ時間toff以上に設定する必要がある。このため、第一動作B1の期間は、第一スイッチング素子Q1のターンオフ時間toff以上に設定される。 Here, "immediately after the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state" means that the first switching element Q1 continues from the time when the first switching element Q1 is turned off. Indicates the time when a sufficiently short time has elapsed with respect to the period of being off. The first switching element Q1 has a turn-off time to off that shifts from an on state to an off state. After the turn-off time to off, the first switching element Q1 is continuously turned off. Therefore, as shown in FIG. 4, immediately after the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state, the second output unit P2 which was in the off state is turned on and the third operation B3 is performed. It is necessary to set the time interval to be set to the turn-off time to off or more. That is, it is necessary to set the turn-off time to off or more for a sufficiently short time with respect to the period in which the first switching element Q1 is continuously turned off from the time when the first switching element Q1 is turned off. be. Therefore, the period of the first operation B1 is set to be equal to or longer than the turn-off time toff of the first switching element Q1.

また、「第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とした直前」とは、双方向スイッチング素子31がオフ状態となってから第一スイッチング素子Q1がオン状態となる間隔が、第一スイッチング素子Q1が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間であることを示す。したがって、図5に示すように、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とする直前に、オン状態であった第二出力部P2をオフ状態として第二動作B2にする時間間隔は、0以上に設定する必要がある。つまり、双方向スイッチング素子31がオフ状態となってから第一スイッチング素子Q1がオン状態となる時間間隔が、第一スイッチング素子Q1が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間は、0以上に設定する必要がある。また、第二動作B2において第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある。このため、第二動作B2の期間は、第一スイッチング素子Q1のターンオン時間ton以上に設定される。 Further, "immediately before the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state" means the interval at which the first switching element Q1 turns on after the bidirectional switching element 31 turns off. However, it is shown that the time is sufficiently short with respect to the period in which the first switching element Q1 is continuously in the off state. Therefore, as shown in FIG. 5, immediately before the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state, the second output unit P2 that was in the on state is turned off and the second operation B2 is performed. It is necessary to set the time interval to be 0 or more. That is, the time interval in which the first switching element Q1 is turned on after the bidirectional switching element 31 is turned off is sufficiently shorter than the period during which the first switching element Q1 is continuously turned off. The time should be set to 0 or higher. Further, in the second operation B2, it is necessary to switch the first switching element Q1 from the off state to the on state. Therefore, the period of the second operation B2 is set to be equal to or longer than the turn-on time ton of the first switching element Q1.

図4に示すように、第三動作B3では、第一制御信号1Sの電圧レベルがローレベルであるため、第一スイッチング素子Q1はオフ状態である。このため、第一スイッチング素子のゲート・ソース間電圧VGSは、負電圧-V1であり、第一スイッチング素子Q1のドレイン・ソース間電圧VDSは、所定の高電圧レベルであり、第一スイッチング素子Q1のドレイン電流IDは、ほとんど流れない(ほぼゼロである)。また、上述のとおり、第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、第一出力部P1によって基準電位に設定されているので、コンデンサ23には負の電圧が印加される。 As shown in FIG. 4, in the third operation B3, since the voltage level of the first control signal 1S is low level, the first switching element Q1 is in the off state. Therefore, the gate-source voltage VGS of the first switching element is a negative voltage −V1, the drain-source voltage VDS of the first switching element Q1 is a predetermined high voltage level, and the first switching element Q1 The drain current ID of is almost non-flowing (nearly zero). Further, as described above, since the first source electrode S1 of the first switching element Q1 is set to the reference potential by the first output unit P1, a negative voltage is applied to the capacitor 23.

図4に示すように、第三動作B3から第二動作B2に移行されると、第二制御信号2Sの電圧レベルがハイレベルからローレベルに切り替わり、その後に第一制御信号1Sの電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。第一スイッチング素子Q1は、第一制御信号1Sの立ち上がりに対して所定の遅延ton_GDU_dを生じさせてオフ状態からオン状態に移行する。これにより、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは上昇し、第一スイッチング素子Q1のドレイン・ソース間電圧VDSは減少し、第一スイッチング素子Q1のドレイン電流IDは上昇する。第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは、第一スイッチング素子Q1のターンオン時間tonが経過した後に正電圧+V1で安定する。また、第一スイッチング素子Q1のドレイン・ソース間電圧VDS及びドレイン電流IDのそれぞれは、第一スイッチング素子Q1のターンオン時間tonが経過した後に所定レベルで安定する。 As shown in FIG. 4, when the third operation B3 is shifted to the second operation B2, the voltage level of the second control signal 2S is switched from the high level to the low level, and then the voltage level of the first control signal 1S is changed. Switch from low level to high level. The first switching element Q1 causes a predetermined delay ton_GDU_d with respect to the rising edge of the first control signal 1S, and shifts from the off state to the on state. As a result, the gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 increases, the drain-source voltage VDS of the first switching element Q1 decreases, and the drain current ID of the first switching element Q1 increases. The gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 stabilizes at a positive voltage + V1 after the turn-on time ton of the first switching element Q1 has elapsed. Further, each of the drain-source voltage VDS and the drain current ID of the first switching element Q1 stabilizes at a predetermined level after the turn-on time ton of the first switching element Q1 has elapsed.

第二動作B2において、第二制御信号2Sの電圧レベルがハイレベルからローレベルに移行することにより、双方向スイッチング素子31がオン状態からオフ状態に移行する。このため、コンデンサ23が第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に対して電気的に非接続状態となる。これにより、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが負から正に円滑に移行するので、第一スイッチング素子Q1は高速にスイッチングすることができる。 In the second operation B2, the voltage level of the second control signal 2S shifts from the high level to the low level, so that the bidirectional switching element 31 shifts from the on state to the off state. Therefore, the capacitor 23 is electrically disconnected from the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. As a result, the gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 shifts smoothly from negative to positive, so that the first switching element Q1 can be switched at high speed.

図4及び図5に示すように、第二動作B2から第一動作B1に移行されると、第一制御信号1Sの電圧レベルがハイレベルからローレベルに切り替わる。第一スイッチング素子Q1は、第一制御信号1Sの立ち下がりに対して所定の遅延toff_GDU_dを生じさせてオン状態からオフ状態に移行する。これにより、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは減少し、第一スイッチング素子Q1のドレイン・ソース間電圧VDSは上昇し、第一スイッチング素子Q1のドレイン電流IDは減少する。第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは、第一スイッチング素子Q1のターンオフ時間toffが経過した後に負電圧-V1で安定する。また、第一スイッチング素子Q1のドレイン・ソース間電圧VDS及びドレイン電流IDのそれぞれは、第一スイッチング素子Q1のターンオフ時間toffが経過した後に所定レベルで安定する。 As shown in FIGS. 4 and 5, when the second operation B2 is shifted to the first operation B1, the voltage level of the first control signal 1S is switched from the high level to the low level. The first switching element Q1 causes a predetermined delay toff_GDU_d with respect to the falling edge of the first control signal 1S, and shifts from the on state to the off state. As a result, the gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 decreases, the drain-source voltage VDS of the first switching element Q1 increases, and the drain current ID of the first switching element Q1 decreases. The gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 stabilizes at a negative voltage −V1 after the turn-off time to off of the first switching element Q1 has elapsed. Further, each of the drain-source voltage VDS and the drain current ID of the first switching element Q1 stabilizes at a predetermined level after the turn-off time to off of the first switching element Q1 has elapsed.

第二動作B2において、双方向スイッチング素子31はオフ状態を維持している。このため、コンデンサ23は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に対して電気的に非接続状態を維持している。これにより、第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが正から負に円滑に移行するので、第一スイッチング素子Q1は高速にスイッチングすることができる。 In the second operation B2, the bidirectional switching element 31 is maintained in the off state. Therefore, the capacitor 23 is electrically disconnected from the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. As a result, the gate-source voltage VGS of the first switching element Q1 smoothly shifts from positive to negative, so that the first switching element Q1 can be switched at high speed.

図5に示すように、第三動作B3から第二動作B2に移行されると、第二制御信号2Sの電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。双方向スイッチング素子31は、第二制御信号2Sが立ち上がることによってオフ状態からオン状態に移行する。これにより、コンデンサ23が第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に対して電気的に接続状態となる。第一スイッチング素子Q1の第一ソース電極S1は、第一出力部P1によって基準電位に設定されているので、コンデンサ23には負の電圧が印加される。以降、スイッチング回路1は、「第二動作B2→第一動作B1→第三動作B3→第二動作B2→・・・」という順序で繰り返し第一スイッチング素子Q1及び双方向スイッチング素子31を駆動する。 As shown in FIG. 5, when the third operation B3 is shifted to the second operation B2, the voltage level of the second control signal 2S is switched from the low level to the high level. The bidirectional switching element 31 shifts from the off state to the on state when the second control signal 2S rises. As a result, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. Since the first source electrode S1 of the first switching element Q1 is set to the reference potential by the first output unit P1, a negative voltage is applied to the capacitor 23. After that, the switching circuit 1 repeatedly drives the first switching element Q1 and the bidirectional switching element 31 in the order of "second operation B2 → first operation B1 → third operation B3 → second operation B2 → ...". ..

ところで、従来のスイッチング回路では、スイッチング素子を高速にスイッチングする場合やスイッチング素子の誤動作を抑制するために、スイッチング素子のゲート電極とソース電極との間に0V未満の負電圧を印加する場合がある。特許文献1に開示されたスイッチング回路では、第一スイッチング素子の第一ゲート電極と第一ソース電極との間に0V未満の負電圧が印加されると、第二スイッチング素子の寄生ダイオードが導通する。このため、第二スイッチング素子がオン状態となり、第一スイッチング素子の第一ゲート電極とコンデンサ23とが電気的に非接続状態にならない。このため、従来のスイッチング回路は、第一スイッチング素子Q1のスイッチング動作の際にコンデンサ23が充電されてしまうので、第一スイッチング素子Q1を高速にスイッチングできないという問題がある。 By the way, in the conventional switching circuit, a negative voltage of less than 0V may be applied between the gate electrode and the source electrode of the switching element in order to switch the switching element at high speed or to suppress the malfunction of the switching element. .. In the switching circuit disclosed in Patent Document 1, when a negative voltage of less than 0 V is applied between the first gate electrode and the first source electrode of the first switching element, the parasitic diode of the second switching element becomes conductive. .. Therefore, the second switching element is turned on, and the first gate electrode of the first switching element and the capacitor 23 are not electrically disconnected. Therefore, the conventional switching circuit has a problem that the first switching element Q1 cannot be switched at high speed because the capacitor 23 is charged during the switching operation of the first switching element Q1.

これに対し、本実施形態に係るスイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1及び第一ソース電極S1の間に双方向スイッチング素子31を備えている。このため、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間に0V未満の負電圧が印加されたとしても、双方向スイッチング素子31を構成する第三スイッチング素子Q3の第三寄生ダイオードPD3によって、第一ゲート電極G1とコンデンサ23との電気的な非接続状態が維持される。これにより、スイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1のスイッチング動作の際にコンデンサ23が充電されないので、第一スイッチング素子Q1を高速にスイッチングすることができ、スイッチングスピードの向上を図ることができる。 On the other hand, the switching circuit 1 according to the present embodiment includes a bidirectional switching element 31 between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 of the first switching element Q1. Therefore, even if a negative voltage of less than 0 V is applied between the first gate electrode G1 of the first switching element Q1 and the first source electrode S1, the third switching element Q3 constituting the bidirectional switching element 31 The third parasitic diode PD3 maintains an electrically unconnected state between the first gate electrode G1 and the capacitor 23. As a result, in the switching circuit 1, since the capacitor 23 is not charged during the switching operation of the first switching element Q1, the first switching element Q1 can be switched at high speed, and the switching speed can be improved.

以上説明したように、本実施形態に係るスイッチング回路1は、スイッチング素子のスイッチングスピードの向上を図るとともに、誤動作を抑制することができる。 As described above, the switching circuit 1 according to the present embodiment can improve the switching speed of the switching element and suppress malfunction.

(変形例)
本実施形態の変形例に係るスイッチング回路について図6を用いて説明する。本変形例に係るスイッチング回路1は、本実施形態に係るスイッチング回路1と同一の構成を有し、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sが異なっている点に特徴を有している。
(Modification example)
A switching circuit according to a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG. The switching circuit 1 according to the present modification has the same configuration as the switching circuit 1 according to the present embodiment, and is characterized in that the first control signal 1S and the second control signal 2S are different.

図6は、本変形例によるスイッチング回路の第一制御信号および第二制御信号のタイミングチャートを示す図である。図6中の「1S」、「2S」、「HL」及び「LO」は、図3中の「1S」、「2S」、「HL」及び「LO」と同内容を示している。 FIG. 6 is a diagram showing a timing chart of the first control signal and the second control signal of the switching circuit according to this modification. “1S”, “2S”, “HL” and “LO” in FIG. 6 have the same contents as “1S”, “2S”, “HL” and “LO” in FIG.

本変形例における第一制御信号1S及び第二制御信号2Sには、第一制御信号1Sがオン状態中に第二制御信号2Sもオン状態とする第四動作B4が設定されていることが、図3に示す第一制御信号1S及び第二制御信号2Sと異なっている第一スイッチング素子Q1がオン期間中にも、双方向スイッチング素子31をオン状態として、コンデンサ23を第一ゲート電極G1に対して接続状態とする。これにより、本変形例に係るスイッチング回路1は、本実施形態に係るスイッチング回路1と比較して、第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピードが遅くなる場合があるものの、第一スイッチング素子Q1のオン状態での誤作動の抑制を向上することができる。 The fourth operation B4 that turns on the second control signal 2S while the first control signal 1S is on is set in the first control signal 1S and the second control signal 2S in this modification. Even while the first switching element Q1 different from the first control signal 1S and the second control signal 2S shown in FIG. 3 is on, the bidirectional switching element 31 is turned on and the capacitor 23 is used as the first gate electrode G1. On the other hand, it is connected. As a result, the switching circuit 1 according to the present modification may have a slower switching speed of the first switching element Q1 than the switching circuit 1 according to the present embodiment, but the first switching element Q1 is in the ON state. It is possible to improve the suppression of malfunction in.

図7及び図8は、本変形例に係るスイッチング回路1における第一制御信号1Sおよび第二制御信号2Sを示すタイミングチャートと、第一制御信号1S及び第二制御信号2Sによって制御されたスイッチング回路1の第一スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGS、ドレイン・ソース間電圧VDS及びドレイン電流IDとを示す図である。図7中及び図8中の「1S」、「2S」、「VGS」、「+V1」及び「-V1」は、図4中及び図5中の「1S」、「2S」、「VGS」、「+V1」及び「-V1」と同内容を示している。また、図7及び図8には、理解を容易にするため、スイッチング回路1に備えられた第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1と第一ソース電極S1との間に接続されたコンデンサ23の接続状態が図示されている。 7 and 8 show a timing chart showing the first control signal 1S and the second control signal 2S in the switching circuit 1 according to the present modification, and the switching circuit controlled by the first control signal 1S and the second control signal 2S. It is a figure which shows the gate-source voltage VGS, the drain-source voltage VDS, and the drain current ID of the first switching element Q1 of 1. “1S”, “2S”, “VGS”, “+ V1” and “−V1” in FIGS. 7 and 8 are “1S”, “2S”, “VGS” in FIGS. 4 and 5. It shows the same contents as "+ V1" and "-V1". Further, in FIGS. 7 and 8, in order to facilitate understanding, a capacitor 23 connected between the first gate electrode G1 and the first source electrode S1 of the first switching element Q1 provided in the switching circuit 1 is shown. The connection state of is illustrated.

図6から図8を参照して、本変形例における第一制御信号1S及び第二制御信号2Sのタイミングでのスイッチング回路1の動作を説明する。図6に示すように、第一制御信号1Sは、一定の周期T1でハイレベルHLの期間H1とローレベルLOの期間L1とを交互に繰り返す矩形波である。また、第二制御信号2Sは、ハイレベルHLの期間H21とローレベルLOの時間間隔L21とを含む一定の周期T21と、ハイレベルHLの期間H22とローレベルLOの時間間隔L22とを含む一定の周期T22とを交互に繰り返す矩形波である。周期T1の長さは、周期T21と周期T22との和の長さと実質的に同じである。すなわち、第一制御信号1Sの周期T1と、第二制御信号2Sの周期T21と周期T22との和の周期とは、同一の値に設定されている。 The operation of the switching circuit 1 at the timing of the first control signal 1S and the second control signal 2S in this modification will be described with reference to FIGS. 6 to 8. As shown in FIG. 6, the first control signal 1S is a rectangular wave in which the period H1 of the high level HL and the period L1 of the low level LO are alternately repeated in a fixed period T1. Further, the second control signal 2S includes a constant period T21 including a period H21 of high level HL and a time interval L21 of low level LO, and a constant period H22 including a period H22 of high level HL and a time interval L22 of low level LO. It is a rectangular wave that alternately repeats the period T22 of. The length of the period T1 is substantially the same as the length of the sum of the periods T21 and the period T22. That is, the period T1 of the first control signal 1S and the period of the sum of the periods T21 and the period T22 of the second control signal 2S are set to the same value.

図6に示すように、本変形例に係るスイッチング回路1では、第二動作B2と第三動作B3との間に第四動作B4が設定されており、第一出力部P1及び第二出力部P2は、第一動作B1、第三動作B3、第二動作B2及び第四動作B4をこの順に繰り返して第一スイッチング素子Q1を駆動する。図6に示す第一制御信号1S及び第二制御信号2S、すなわち第一出力部P1及び第二出力部P2が行う第一動作B1及び第二動作B2と、第二出力部P2が行う第三動作B3とは、本実施形態における第一制御信号1Sおよび第二制御信号2Sのタイミングでの動作と同一であって図3を参照して説明しているので、ここでは割愛する。 As shown in FIG. 6, in the switching circuit 1 according to this modification, the fourth operation B4 is set between the second operation B2 and the third operation B3, and the first output unit P1 and the second output unit are set. P2 drives the first switching element Q1 by repeating the first operation B1, the third operation B3, the second operation B2, and the fourth operation B4 in this order. The first control signal 1S and the second control signal 2S shown in FIG. 6, that is, the first operation B1 and the second operation B2 performed by the first output unit P1 and the second output unit P2, and the third operation performed by the second output unit P2. The operation B3 is the same as the operation at the timing of the first control signal 1S and the second control signal 2S in the present embodiment and is described with reference to FIG. 3, and is omitted here.

第四動作B4は、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態としている期間中において、第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオン状態とする動作である。より具体的には、第四動作B4は、第一出力部P1が第一制御部SG1から入力される第一制御信号1Sのオン状態信号を出力し、第一スイッチング素子Q1をオン状態としている期間中において、第二出力部P2が第二制御部SG2から入力される第二制御信号2Sのオン状態信号を出力し、双方向スイッチング素子31をオン状態とする動作である。つまり、第四動作B4では、第一制御部SG1から出力される第一制御信号1Sがハイレベルである期間中において、第二制御部SG2が第二制御信号2Sをハイレベルとする。したがって、第四動作B4によって、第一スイッチング素子Q1がオン状態である期間中、コンデンサ23は、第一ゲート電極G1に対して電気的に接続状態とされる。 The fourth operation B4 is an operation in which the second output unit P2 turns on the bidirectional switching element 31 while the first output unit P1 turns on the first switching element Q1. More specifically, in the fourth operation B4, the first output unit P1 outputs an on-state signal of the first control signal 1S input from the first control unit SG1 to turn on the first switching element Q1. During the period, the second output unit P2 outputs the ON state signal of the second control signal 2S input from the second control unit SG2, and the bidirectional switching element 31 is turned on. That is, in the fourth operation B4, the second control unit SG2 sets the second control signal 2S to the high level during the period when the first control signal 1S output from the first control unit SG1 is at the high level. Therefore, by the fourth operation B4, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 while the first switching element Q1 is in the ON state.

第四動作B4においては、第一スイッチング素子Q1がオン状態である期間中、コンデンサ23が第一ゲート電極G1に対し電気的に接続状態とされる。例えば、第一制御部SG1にノイズが発生あるいは侵入し、第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間にノイズ電圧が発生した場合、ノイズ電圧はコンデンサ23に吸収される。したがって、本変形例に係るスイッチング回路1において、第一出力部P1と第一ゲート電極G1との間に発生したノイズ電圧によって、第一スイッチング素子Q1の誤作動が誘発されることを抑制することができる。つまり、本変形例に係るスイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1がオン状態である期間中でも、コンデンサ23を第一ゲート電極G1に対して接続状態とすることで、第一スイッチング素子Q1の誤作動を抑制する。 In the fourth operation B4, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 while the first switching element Q1 is in the ON state. For example, when noise is generated or invades the first control unit SG1 and a noise voltage is generated between the first output unit P1 and the first gate electrode G1, the noise voltage is absorbed by the capacitor 23. Therefore, in the switching circuit 1 according to this modification, it is possible to suppress the induction of malfunction of the first switching element Q1 by the noise voltage generated between the first output unit P1 and the first gate electrode G1. Can be done. That is, in the switching circuit 1 according to this modification, the capacitor 23 is connected to the first gate electrode G1 even during the period when the first switching element Q1 is on, so that the first switching element Q1 is erroneously connected. Suppress the operation.

また、本変形例に係るスイッチング回路1は、第三動作B3によって第一スイッチング素子Q1を動作させるため、本実施形態に係るスイッチング回路1と同様に、第一スイッチング素子Q1のスイッチングスピードの向上を図るとともに、第一スイッチング素子Q1の誤作動を抑制することができる。 Further, since the switching circuit 1 according to the present modification operates the first switching element Q1 by the third operation B3, the switching speed of the first switching element Q1 can be improved as in the switching circuit 1 according to the present embodiment. At the same time, it is possible to suppress the malfunction of the first switching element Q1.

本変形例の第四動作B4は、第二動作B2と第一動作B1との間で行われる。第四動作B4において第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオフ状態からオン状態とするタイミングは、第二動作B2において第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とした直後である。また、第四動作B4において第二出力部P2が双方向スイッチング素子31をオン状態からオフ状態とするタイミングは、第一動作B1において第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とする直前である。そして、第四動作B4においてオン状態とされた双方向スイッチング素子31は、第一動作B1において第二出力部P2によってオフ状態に制御されるまでオン状態に維持される。 The fourth operation B4 of this modification is performed between the second operation B2 and the first operation B1. The timing at which the second output unit P2 turns the bidirectional switching element 31 from the off state to the on state in the fourth operation B4 is such that the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state in the second operation B2. Immediately after doing. Further, the timing at which the second output unit P2 turns the bidirectional switching element 31 from the on state to the off state in the fourth operation B4 is such that the first output unit P1 turns off the first switching element Q1 from the on state in the first operation B1. It is just before the state. Then, the bidirectional switching element 31 turned on in the fourth operation B4 is maintained in the on state until controlled by the second output unit P2 in the first operation B1.

また、本変形例における「第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とした直後」とは、双方向スイッチング素子31がオフ状態となってから、第一スイッチング素子Q1がオン状態となる間隔が、双方向スイッチング素子31が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間であることを示す。したがって、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオフ状態からオン状態とする直前に、第二出力部P2が、オン状態であった双方向スイッチング素子31をオフ状態として第二動作B2にする時間間隔L22は、図7に示すように、第一スイッチング素子Q1がオフ状態からオン状態に移行するターンオン時間ton以上に設定する必要がある。時間間隔L22は、第二動作B2の期間に相当する。このため、本変形例において第二動作B2の期間は、第一スイッチング素子Q1のターンオン時間ton以上に設定される。 Further, in the present modification, "immediately after the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state" means that the first switching element Q1 becomes the first switching element Q1 after the bidirectional switching element 31 is turned off. It is shown that the interval of turning on is sufficiently shorter than the period in which the bidirectional switching element 31 is continuously turned off. Therefore, immediately before the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the off state to the on state, the second output unit P2 sets the bidirectional switching element 31 which was in the on state to the off state and performs the second operation B2. As shown in FIG. 7, the time interval L22 to be performed needs to be set to be equal to or longer than the turn-on time ton when the first switching element Q1 shifts from the off state to the on state. The time interval L22 corresponds to the period of the second operation B2. Therefore, in this modification, the period of the second operation B2 is set to be equal to or longer than the turn-on time ton of the first switching element Q1.

そして、本変形例における「第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態らオフ状態とした直後」とは、第一スイッチング素子Q1がオフ状態となった時から、第一スイッチング素子Q1が連続してオフ状態となっている期間に対して十分に短い時間が経過した時を示す。第一スイッチング素子Q1には、オン状態からオフ状態に移行するターンオフ時間toffが存在する。ターンオフ時間toff以降に第一スイッチング素子Q1は連続してオフ状態となる。したがって、第一出力部P1が第一スイッチング素子Q1をオン状態からオフ状態とした直後に、オフ状態であった第二出力部P2をオン状態として第三動作B3にする時間間隔L21は、図8に示すように、toff以上に設定する必要がある。時間間隔L21は、第一動作B1の期間に相当する。このため、本変形例において第一動作B1の期間は、第一スイッチング素子Q1のターンオフ時間toff以上に設定される。 And, in this modification, "immediately after the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state" means the first switching element Q1 from the time when the first switching element Q1 is turned off. Indicates the time when a sufficiently short time has elapsed with respect to the period in which is continuously off. The first switching element Q1 has a turn-off time to off that shifts from an on state to an off state. After the turn-off time to off, the first switching element Q1 is continuously turned off. Therefore, immediately after the first output unit P1 turns the first switching element Q1 from the on state to the off state, the time interval L21 for turning the second output unit P2, which was in the off state, into the third operation B3 is shown in FIG. As shown in 8, it is necessary to set it to tof or higher. The time interval L21 corresponds to the period of the first operation B1. Therefore, in this modification, the period of the first operation B1 is set to be equal to or longer than the turn-off time to off of the first switching element Q1.

本変形例に係るスイッチング回路1における第一動作B1、第二動作B2及び第三動作B3は、本実施形態に係るスイッチング回路1における第一動作B1、第二動作B2及び第三動作B3と同様である。このため、本変形例における第一スイッチング素子Q1の動作について、第四動作B4での動作について説明し、第一動作B1、第二動作B2及び第三動作B3での動作の説明は省略する。 The first operation B1, the second operation B2, and the third operation B3 in the switching circuit 1 according to the present modification are the same as the first operation B1, the second operation B2, and the third operation B3 in the switching circuit 1 according to the present embodiment. Is. Therefore, regarding the operation of the first switching element Q1 in this modification, the operation in the fourth operation B4 will be described, and the description of the operation in the first operation B1, the second operation B2, and the third operation B3 will be omitted.

図7に示すように、第二動作B2から第四動作B4に移行されると、第二制御信号2Sの電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わる。双方向スイッチング素子31は、第二制御信号2Sが立ち上がることによってオフ状態からオン状態に移行する。これにより、コンデンサ23が第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1に対して電気的に接続状態となる。第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1には、正電圧+V1の第一駆動電圧が印加されているので、コンデンサ23には正の電圧が印加される。以降、スイッチング回路1は、「第一動作B1→第三動作B3→第二動作B2→第四動作B4→第一動作B1→・・・」という順序で繰り返し第一スイッチング素子Q1及び双方向スイッチング素子31を駆動する。 As shown in FIG. 7, when the second operation B2 is shifted to the fourth operation B4, the voltage level of the second control signal 2S is switched from the low level to the high level. The bidirectional switching element 31 shifts from the off state to the on state when the second control signal 2S rises. As a result, the capacitor 23 is electrically connected to the first gate electrode G1 of the first switching element Q1. Since the first drive voltage of positive voltage + V1 is applied to the first gate electrode G1 of the first switching element Q1, a positive voltage is applied to the capacitor 23. After that, the switching circuit 1 repeats the first switching element Q1 and bidirectional switching in the order of "first operation B1 → third operation B3 → second operation B2 → fourth operation B4 → first operation B1 → ...". Drives the element 31.

以上説明したように、本変形例に係るスイッチング回路1は、スイッチング素子のスイッチングスピードの向上を図るとともに、誤動作を抑制することができる。また、本変形例に係るスイッチング回路1は、第一スイッチング素子Q1がオン状態での誤動作の抑制の向上を図ることができる。 As described above, the switching circuit 1 according to this modification can improve the switching speed of the switching element and suppress malfunction. Further, the switching circuit 1 according to the present modification can improve the suppression of malfunction when the first switching element Q1 is on.

〔第2実施形態〕
図9は、第2実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。本実施形態に係るスイッチング回路2は、双方向スイッチング素子の構成が上記第1実施形態に係るスイッチング回路1と異なる点に特徴を有している。上記第1実施形態に係るスイッチング回路1と同様の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付して、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a switching circuit according to the second embodiment. The switching circuit 2 according to the present embodiment is characterized in that the configuration of the bidirectional switching element is different from the switching circuit 1 according to the first embodiment. The same reference numerals are given to the components having the same functions and functions as those of the switching circuit 1 according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図9に示すように、本実施形態に係るスイッチング回路2に備えられた双方向スイッチング素子32は、N型の逆阻止IGBTで構成された第四スイッチング素子Q4と、P型の逆阻止IGBTで構成された第五スイッチング素子Q5とを有している。第四スイッチング素子Q4及び第五スイッチング素子Q5は、逆並列接続されている。つまり、双方向スイッチング素子32は、IGBTで構成された第四スイッチング素子Q4及びIGBTで構成された第五スイッチング素子Q5が逆並列接続されて構成されている。 As shown in FIG. 9, the bidirectional switching element 32 provided in the switching circuit 2 according to the present embodiment is a fourth switching element Q4 composed of an N-type reverse blocking IGBT and a P-type reverse blocking IGBT. It has a configured fifth switching element Q5. The fourth switching element Q4 and the fifth switching element Q5 are connected in antiparallel. That is, the bidirectional switching element 32 is configured by connecting the fourth switching element Q4 composed of the IGBT and the fifth switching element Q5 composed of the IGBT in antiparallel connection.

なお、第四スイッチング素子Q4及び第五スイッチング素子Q5はそれぞれ、IGBTではなくダイオード又はMOSFETで構成されていてもよい。つまり、双方向スイッチング素子32は、ダイオード、MOSFET及びIGBTの少なくとも2つを逆並列接続して構成されていてもよい。ここで、これらのMOSFETは、例えばSi-MOSFETであってもよく、これらのダイオードは、例えばSiダイオードであってもよく、これらのIGBTは、例えばSi-IGBTであってもよい。 The fourth switching element Q4 and the fifth switching element Q5 may each be composed of a diode or a MOSFET instead of an IGBT. That is, the bidirectional switching element 32 may be configured by connecting at least two of a diode, a MOSFET, and an IGBT in antiparallel connection. Here, these MOSFETs may be, for example, Si-PWMs, these diodes may be, for example, Si diodes, and these IGBTs may be, for example, Si-IGBTs.

スイッチング回路2は、第二制御部SG2の出力端子に接続された入力端子を有する反転回路(NOTゲート)24を備えている。反転回路24の出力端子は、第二出力部P2の入力端子に接続されている。このため、第二出力部P2には、第二制御部SG2が出力する第二制御信号2Sの極性が反転された信号が入力される。第二出力部P2は、入力される当該信号に基づく第二駆動電圧の第二駆動信号を第四スイッチング素子Q4のゲート電極に出力する。 The switching circuit 2 includes an inverting circuit (NOT gate) 24 having an input terminal connected to an output terminal of the second control unit SG2. The output terminal of the inverting circuit 24 is connected to the input terminal of the second output unit P2. Therefore, a signal in which the polarity of the second control signal 2S output by the second control unit SG2 is inverted is input to the second output unit P2. The second output unit P2 outputs the second drive signal of the second drive voltage based on the input signal to the gate electrode of the fourth switching element Q4.

スイッチング回路2は、第二制御部SG2の出力端子に接続された入力端子を有する第三出力部P3を備えている。また、スイッチング回路2は、第三出力部P3の出力端子に接続された一端子と、第五スイッチング素子Q5のゲート電極に接続された他端子とを有する第三ゲート抵抗R3を備えている。 The switching circuit 2 includes a third output unit P3 having an input terminal connected to the output terminal of the second control unit SG2. Further, the switching circuit 2 includes a third gate resistor R3 having one terminal connected to the output terminal of the third output unit P3 and another terminal connected to the gate electrode of the fifth switching element Q5.

このような構成を有するスイッチング回路2は、上記第1実施形態における第一動作B1及び第二動作B2において双方向スイッチング素子32をオフ状態とし、第三動作B3及び第四動作B4において双方向スイッチング素子32をオン状態に制御できる。 The switching circuit 2 having such a configuration turns off the bidirectional switching element 32 in the first operation B1 and the second operation B2 in the first embodiment, and bidirectional switching in the third operation B3 and the fourth operation B4. The element 32 can be controlled to be on.

これにより、本実施形態に係るスイッチング回路2は、上記第1実施形態に係るスイッチング回路1及び上記第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路1と同様の効果が得られる。 As a result, the switching circuit 2 according to the present embodiment has the same effect as the switching circuit 1 according to the first embodiment and the switching circuit 1 according to the modification of the first embodiment.

〔第3実施形態〕
図10は、第3実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。本実施形態に係るスイッチング回路3は、双方向スイッチング素子の構成が上記第1実施形態に係るスイッチング回路1及び上記第2実施形態に係るスイッチング回路2と異なる点に特徴を有している。上記第1実施形態に係るスイッチング回路1と同様の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付して、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a switching circuit according to the third embodiment. The switching circuit 3 according to the present embodiment is characterized in that the configuration of the bidirectional switching element is different from the switching circuit 1 according to the first embodiment and the switching circuit 2 according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the components having the same functions and functions as those of the switching circuit 1 according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図10に示すように、本実施形態に係るスイッチング回路3に備えられた双方向スイッチング素子33は、IGBT及びダイオードを逆並列接続して構成された第六スイッチング素子Q6と、IGBT及びダイオードを逆並列接続して構成された第七スイッチング素子Q7とを有している。第六スイッチング素子Q6及び第七スイッチング素子Q7は、逆直列接続されている。 As shown in FIG. 10, the bidirectional switching element 33 provided in the switching circuit 3 according to the present embodiment reverses the IGBT and the diode with the sixth switching element Q6 configured by connecting the IGBT and the diode in antiparallel connection. It has a seventh switching element Q7 configured by connecting in parallel. The sixth switching element Q6 and the seventh switching element Q7 are connected in anti-series.

第六スイッチング素子Q6の第六コレクタ電極C6は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1(より具体的には接続ノード21)に接続されている。第六スイッチング素子Q6の第六エミッタ電極E6は、第七スイッチング素子Q7の第七エミッタ電極E7に接続されている。第六スイッチング素子Q6の第六ゲート電極G6は、第七スイッチング素子Q7の第七ゲート電極G7に接続されている。第七スイッチング素子Q7の第七コレクタ電極C7は、コンデンサ23の一方の電極に接続されている。第六コレクタ電極C6が双方向スイッチング素子33の入出力電極に相当する。第七コレクタ電極C7が双方向スイッチング素子33の出入力電極に相当する。第六ゲート電極G6と第七ゲート電極G7とが接続されたゲート接続ノードが双方向スイッチング素子33の制御信号入力電極に相当する。 The sixth collector electrode C6 of the sixth switching element Q6 is connected to the first gate electrode G1 (more specifically, the connection node 21) of the first switching element Q1. The sixth emitter electrode E6 of the sixth switching element Q6 is connected to the seventh emitter electrode E7 of the seventh switching element Q7. The sixth gate electrode G6 of the sixth switching element Q6 is connected to the seventh gate electrode G7 of the seventh switching element Q7. The seventh collector electrode C7 of the seventh switching element Q7 is connected to one electrode of the capacitor 23. The sixth collector electrode C6 corresponds to the input / output electrode of the bidirectional switching element 33. The seventh collector electrode C7 corresponds to the input / output electrode of the bidirectional switching element 33. The gate connection node to which the sixth gate electrode G6 and the seventh gate electrode G7 are connected corresponds to the control signal input electrode of the bidirectional switching element 33.

このような構成を有するスイッチング回路3は、上記第1実施形態における第一動作B1及び第二動作B2において双方向スイッチング素子33をオフ状態とし、第三動作B3及び第四動作B4において双方向スイッチング素子33をオン状態に制御できる。 The switching circuit 3 having such a configuration turns off the bidirectional switching element 33 in the first operation B1 and the second operation B2 in the first embodiment, and bidirectional switching in the third operation B3 and the fourth operation B4. The element 33 can be controlled to be on.

これにより、本実施形態に係るスイッチング回路3は、上記第1実施形態に係るスイッチング回路1及び上記第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路1と同様の効果が得られる。 As a result, the switching circuit 3 according to the present embodiment has the same effect as the switching circuit 1 according to the first embodiment and the switching circuit 1 according to the modification of the first embodiment.

〔第4実施形態〕
図11は、第4実施形態に係るスイッチング回路を示す回路図である。本実施形態に係るスイッチング回路4は、双方向スイッチング素子に代えて双方向アナログスイッチ素子34を備えている点に特徴を有している。上記第1実施形態に係るスイッチング回路1と同様の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付して、その説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a switching circuit according to the fourth embodiment. The switching circuit 4 according to the present embodiment is characterized in that it includes a bidirectional analog switch element 34 instead of the bidirectional switching element. The same reference numerals are given to the components having the same functions and functions as those of the switching circuit 1 according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図11に示すように、本実施形態に係るスイッチング回路4は、第一スイッチング素子Q1の第一ゲート電極G1とコンデンサ23との間に接続された双方向アナログスイッチ素子34を備えている。双方向アナログスイッチ素子34は、第二出力部P2から出力される第二駆動電圧の第二駆動信号によってオンオフ状態が制御される。双方向アナログスイッチ素子34は、上記第1実施形態における第一動作B1及び第二動作B2においてオフ状態になり、第三動作B3及び第四動作B4においてオン状態になるように構成されている。これにより、スイッチング回路4は、上記第1実施形態係るスイッチング回路1及び上記第1実施形態の変形例に係るスイッチング回路1と同様に動作することができる。 As shown in FIG. 11, the switching circuit 4 according to the present embodiment includes a bidirectional analog switch element 34 connected between the first gate electrode G1 of the first switching element Q1 and the capacitor 23. The on / off state of the bidirectional analog switch element 34 is controlled by the second drive signal of the second drive voltage output from the second output unit P2. The bidirectional analog switch element 34 is configured to be turned off in the first operation B1 and the second operation B2 in the first embodiment, and turned on in the third operation B3 and the fourth operation B4. As a result, the switching circuit 4 can operate in the same manner as the switching circuit 1 according to the first embodiment and the switching circuit 1 according to the modification of the first embodiment.

これにより、本実施形態に係るスイッチング回路4は、上記第1実施形態、上記第1実施形態の変形例、上記第2実施形態及び上記第3実施形態に係るスイッチング回路1,2,3と同様の効果が得られる。 As a result, the switching circuit 4 according to the present embodiment is the same as the switching circuits 1, 2, and 3 according to the first embodiment, the modification of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. The effect of is obtained.

1,1Un,1Up,1Vn,1Vp,1Wn,1Wp,2,3,4 スイッチング回路
1S 第一制御信号
2S 第二制御信号
10 電力変換装置
11 三相交流電源
12 整流回路
13 平滑用コンデンサ
14 インバータ回路
15 三相交流電動機
16U U相出力アーム
16V V相出力アーム
16W W相出力アーム
17 制御装置
21 接続ノード
22 ゲート電極接続ノード
23 コンデンサ
24 反転回路
31,32,33 双方向スイッチング素子
34 双方向アナログスイッチ素子
311 入出力電極
313 出入力電極
315 制御信号入力電極
B1 第一動作
B2 第二動作
B3 第三動作
B4 第四動作
C6 第六コレクタ電極
C7 第七コレクタ電極
D1 第一ドレイン電極
D2 第二ドレイン電極
D3 第三ドレイン電極
E6 第六エミッタ電極
E7 第七エミッタ電極
G1 第一ゲート電極
G2 第二ゲート電極
G3 第三ゲート電極
G6 第六ゲート電極
G7 第七ゲート電極
Ln 負極側ライン
Lp 正極側ライン
P1 第一出力部
P2 第二出力部
P3 第三出力部
PD2 第二寄生ダイオード
PD3 第三寄生ダイオード
Q1 第一スイッチング素子
Q2 第二スイッチング素子
Q3 第三スイッチング素子
Q4 第四スイッチング素子
Q5 第五スイッチング素子
Q6 第六スイッチング素子
Q7 第七スイッチング素子
R0 ゲート抵抗
R1 第一ゲート抵抗
R2 第二ゲート抵抗
R3 第三ゲート抵抗
S1 第一ソース電極
S2 第二ソース電極
S3 第三ソース電極
SG1 第一制御部
SG2 第二制御部
1,1Un, 1Up, 1Vn, 1Vp, 1Wn, 1Wp, 2,3,4 Switching circuit 1S First control signal 2S Second control signal 10 Power conversion device 11 Three-phase AC power supply 12 Rectification circuit 13 Smoothing capacitor 14 Inverter circuit 15 Three-phase AC motor 16U U-phase output arm 16V V-phase output arm 16W W-phase output arm 17 Control device 21 Connection node 22 Gate electrode Connection node 23 Condenser 24 Inverting circuit 31, 32, 33 Bidirectional switching element 34 Bidirectional analog switch Element 311 Input / output electrode 313 Input / output electrode 315 Control signal input electrode B1 First operation B2 Second operation B3 Third operation B4 Fourth operation C6 Sixth collector electrode C7 Seventh collector electrode D1 First drain electrode D2 Second drain electrode D3 Third drain electrode E6 Sixth emitter electrode E7 Seventh emitter electrode G1 First gate electrode G2 Second gate electrode G3 Third gate electrode G6 Sixth gate electrode G7 Seventh gate electrode Ln Negative electrode side line Lp Positive electrode side line P1 First 1 Output unit P2 2nd output unit P3 3rd output unit PD2 2nd parasitic diode PD3 3rd parasitic diode Q1 1st switching element Q2 2nd switching element Q3 3rd switching element Q4 4th switching element Q5 5th switching element Q6 6 Switching element Q7 7th switching element R0 Gate resistance R1 1st gate resistance R2 2nd gate resistance R3 3rd gate resistance S1 1st source electrode S2 2nd source electrode S3 3rd source electrode SG1 1st control unit SG2 2nd control Department

Claims (8)

第一ドレイン電極、第一ゲート電極及び第一ソース電極を有する第一スイッチング素子と、
前記第一ゲート電極に接続された入出力電極、スイッチングを制御するための制御信号が入力される制御信号入力電極及び出入力電極を有する双方向スイッチング素子と、
前記第一ソース電極と前記出入力電極との間に接続されたコンデンサと
を備えるスイッチング回路。
A first switching element having a first drain electrode, a first gate electrode and a first source electrode,
An input / output electrode connected to the first gate electrode, a bidirectional switching element having a control signal input electrode and an input / output electrode into which a control signal for controlling switching is input, and a bidirectional switching element.
A switching circuit including a capacitor connected between the first source electrode and the input / output electrode.
前記第一ゲート電極に第一制御信号を出力する第一出力部と、
前記制御信号入力電極に第二制御信号を出力する第二出力部と
を備える請求項1に記載のスイッチング回路。
The first output unit that outputs the first control signal to the first gate electrode,
The switching circuit according to claim 1, further comprising a second output unit that outputs a second control signal to the control signal input electrode.
前記第一出力部は、正電圧及び負電圧を出力する電源に接続され、低電圧レベルが負電圧であり高電圧レベルが正電圧の前記第一制御信号を前記第一ゲート電極に出力する
請求項2に記載のスイッチング回路。
The first output unit is connected to a power source that outputs positive and negative voltages, and outputs the first control signal having a low voltage level of negative voltage and a high voltage level of positive voltage to the first gate electrode. Item 2. The switching circuit according to Item 2.
前記第一出力部及び前記第二出力部は、第一動作、第三動作及び第二動作をこの順に繰り返して前記第一スイッチング素子を駆動し、
前記第一動作は、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオン状態からオフ状態とする前に、前記第二出力部が前記双方向スイッチング素子をオフ状態とした上で、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオフ状態からオン状態とする動作であり、
前記第二動作は、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオフ状態からオン状態とする前に、前記第二出力部が前記双方向スイッチング素子をオフ状態とした上で、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオフ状態からオン状態とする動作であり、
前記第三動作は、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオフ状態としている期間中において、前記第二出力部が前記双方向スイッチング素子をオン状態とする動作である
請求項2又は3に記載のスイッチング回路。
The first output unit and the second output unit repeat the first operation, the third operation, and the second operation in this order to drive the first switching element.
In the first operation, the first output unit turns the bidirectional switching element off before the first output unit turns the first switching element from the on state to the off state, and then the first operation. This is an operation in which the output unit changes the first switching element from the off state to the on state.
In the second operation, the first output unit turns the bidirectional switching element off before the first output unit turns the first switching element from the off state to the on state, and then the first operation. This is an operation in which the output unit changes the first switching element from the off state to the on state.
The third operation is an operation in which the second output unit turns the bidirectional switching element on while the first output unit is in the off state of the first switching element. The switching circuit described in.
前記第二動作と前記第三動作との間に第四動作が設定されており、前記第一出力部及び前記第二出力部は、前記第一動作、前記第三動作、前記第二動作及び前記第四動作をこの順に繰り返して前記第一スイッチング素子を駆動し、
前記第四動作は、前記第一出力部が前記第一スイッチング素子をオン状態としている期間中において、前記第二出力部が前記双方向スイッチング素子をオン状態とする動作である
請求項4に記載のスイッチング回路。
A fourth operation is set between the second operation and the third operation, and the first output unit and the second output unit are the first operation, the third operation, the second operation, and the second operation. The fourth operation is repeated in this order to drive the first switching element.
The fourth operation is the operation in which the second output unit turns on the bidirectional switching element while the first output unit is in the on state of the first switching element. Switching circuit.
前記第一動作の期間は、前記第一スイッチング素子のターンオフ時間以上に設定され、
前記第二動作の期間は、前記第一スイッチング素子のターンオン時間以上に設定されている
請求項4又は5に記載のスイッチング回路。
The period of the first operation is set to be equal to or longer than the turn-off time of the first switching element.
The switching circuit according to claim 4 or 5, wherein the period of the second operation is set to be equal to or longer than the turn-on time of the first switching element.
前記第一スイッチング素子は、Si、SiC、GaN系材料及びダイヤモンドのうち、少なくとも1つを用いて形成された半導体素子である
請求項1から6までのいずれか一項に記載のスイッチング回路。
The switching circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein the first switching element is a semiconductor element formed by using at least one of Si, SiC, a GaN-based material, and diamond.
前記双方向スイッチング素子は、ダイオード、MOSFET及びIGBTの少なくとも2つを逆直列又は逆並列接続して構成されている
請求項1から7までのいずか一項に記載のスイッチング回路。
The switching circuit according to claim 1, wherein the bidirectional switching element is configured by connecting at least two diodes, MOSFETs, and IGBTs in anti-series or anti-parallel connection.
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