开关电路制造技术

本发明专利技术提供一种开关电路，其使第一IGBT与第二IGBT进行开关。控制电路具备第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，其中，所述第一开关元件被构成为能够对第一IGBT的栅极电流进行控制，所述第二开关元件被构成为能够对第二IGBT的栅极电流进行控制，所述第三开关元件被连接在第一IGBT的电极与第二IGBT的电极之间。当流过IGBT的电流较大时，控制电路实施使第一IGBT与第二IGBT双方导通、断开的第一控制程序，当电流较小时，控制电路实施预先在关断定时之前使第二对象IGBT断开的第二控制程序。在使栅极电流同时流通于第一IGBT与第二IGBT中时，在第三开关元件导通的状态下使第一开关元件与第二开关元件导通。

Switching circuit

The present invention provides a switching circuit that switches the first IGBT and the second IGBT. The control circuit has a first switching element, the second and third switching elements, wherein the first switch element is configured to control the gate current of the first IGBT, the second switching element is configured to control the gate current of second IGBT, the third switching element is connected between the electrodes the first electrode and the second IGBT IGBT. Greater when the current flowing through the IGBT control, the first circuit control program implementation of the first IGBT and the second IGBT both turned on and off, when the current is second hours, control program control circuit in advance before the off timing of the second object IGBT disconnect. When the gate current is simultaneously circulated between the first IGBT and the second IGBT, the first switching element is connected to the second switching element in the state of conduction of the third switching element.

【技术实现步骤摘要】
开关电路
本专利技术涉及一种开关电路。
技术介绍
日本特开2004-112916中公开了利用多个IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极性晶体管)的开关电路。通过IGBT能够对大电流进行开关。
技术实现思路
在利用IGBT的开关电路中，在IGBT中产生的关断损耗成为问题。一直以来，已知通过减小栅极电阻从而使IGBT的开关速度变快的情况，并且已知当加快开关速度(即，减小栅极电阻)时会使关断损耗变小的情况。然而，专利技术人确认了如下内容，即，当流通于IGBT中的电流较小的情况下，上述的开关速度与关断损耗之间的关系是不成立的。即，确认了通过减小栅极电阻，在低电流时是难以减少IGBT的关断损耗的。因此，在本说明书中，提供一种减少低电流时的IGBT的关断损耗的新技术。专利技术人确认了如下内容，即，在流过IGBT的电流较小的情况下，存在IGBT的尺寸越小则关断损耗越小的关系，与此相对，当流过IGBT的电流变大时，IGBT的尺寸与关断损耗之间不存在关系。本专利技术利用该现象来减少IGBT的关断损耗。本专利技术的第一方式为一种开关电路，包括：第一IGBT；第二IGBT；配线，其插入有所述第一IGBT与所述第二IGBT的并联电路；以及控制电路，其被构成为通过对所述第一IGBT和所述第二IGBT的栅极电流进行控制从而使所述第一IGBT和所述第二IGBT进行开关，其中，所述控制电路包括：第一开关元件，其具备第一主电极和第二主电极，并且对所述第一主电极与所述第二主电极之间的电流进行控制，所述第一主电极与基准电位连接，所述第一开关元件被构成为根据所述第二主电极的电位而对所述第一IGBT的栅极电流进行控制；第二开关元件，其具备第三主电极和第四主电极，并且对所述第三主电极与所述第四主电极之间的电流进行控制，所述第三主电极与基准电位连接，所述第二开关元件被构成为能够根据所述第四主电极的电位而对所述第二IGBT的栅极电流进行控制；以及第三开关元件，其被连接在所述第二主电极与所述第四主电极之间，所述控制电路被构成为，当流过所述配线的电流大于阈值时，在接通定时使所述第一IGBT与所述第二IGBT双方导通，在关断定时使所述第一IGBT与所述第二IGBT双方断开，当流过所述配线的电流小于所述阈值时，在所述接通定时使作为所述第一IGBT与所述第二IGBT中的一方的第一对象IGBT导通，在所述关断定时使所述第一对象IGBT断开，并在所述关断定时之前使作为所述第一IGBT与所述第二IGBT中的另一方的第二对象IGBT断开，在使栅极电流同时流通于所述第一IGBT与所述第二IGBT中时，在所述第三开关元件导通的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件导通，并且在使栅极电流流通于所述第一对象IGBT中且不使栅极电流流通于所述第二对象IGBT中时，在所述第三开关元件断开的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件中的对所述第一对象IGBT进行控制的开关元件导通。另外，控制电路既可以为使第一IGBT与第二IGBT导通的电路，也可以为使第一IGBT与第二IGBT断开的电路。在控制电路为使第一IGBT与第二IGBT导通的电路的情况下，控制电路所控制的栅极电流为对第一IGBT与第二IGBT的栅极进行充电的电流。在控制电路为使第一IGBT与第二IGBT断开的电路的情况下，控制电路所控制的栅极电流为对第一IGBT与第二IGBT的栅极进行放电的电流。此外，第一开关元件的第二主电极既可以与第一IGBT的栅极导通，也可以经由其他元件(例如，双极性晶体管等)而与第一IGBT的栅极连接。即，只要能够根据第二主电极的电位而对第一IGBT的栅极电流进行控制，第二主电极以哪种状态与第一IGBT的栅极连接均可。此外，第二开关元件的第四主电极既可以与第二IGBT的栅极导通，也可以经由其他元件(例如，双极性晶体管等)而与第二IGBT的栅极连接。即，只要能够根据第四主电极的电位而对第二IGBT的栅极电流进行控制，第四主电极无论以哪种状态与第二IGBT的栅极连接均可。此外，为了预先在关断定时之前使第二对象IGBT断开，可以采用在第二控制程序中不使第二对象IGBT导通的方式，也可以采用在将第二对象IGBT与第一对象IGBT均置为导通的状态之后，使第二对象IGBT先于第一对象IGBT而断开的方式。此外，既可以采用使第一IGBT与第二IGBT中的一方固定地作为第二对象IGBT，且使另一方固定地作为第一对象IGBT的方式，也可以采用使第一IGBT作为第二对象IGBT的期间与使第二IGBT作为第二对象IGBT的期间交替地出现的方式。此外，控制装置能够进行是实施第一控制程序还是实施第二控制程序的判断，并且该判断是基于该判断时或该判断时之前的时间点的配线的电流而实施的。此外，该判断既也可以根据流过所述配线的电流本身是否大于阈值而实施，也可以根据基于流过所述配线的电流而计算出的预定的值是否大于阈值而实施。例如，可以根据判断时之前的时间点的所述配线中的电流而对流通于所述配线中的电流的预测值进行计算，并根据该预测值是否大于阈值而实施判断。在该开关电路中，通过第一IGBT与第二IGBT被并联连接的并联电路而对流通于配线中的电流进行开关。此外，该开关电路基于流通于配线中的电流而实施第一控制程序和第二控制程序。在流通于配线中的电流较大时，实施第一控制程序。在第一控制程序中，从接通定时起至关断定时为止，第一IGBT和第二IGBT导通。因此，在第一IGBT和第二IGBT双方中流通有电流。当流通于配线中的电流较大的情况下，通过实施第一控制程序，从而能够使电流分散流通于第一IGBT以及第二IGBT中。由此，能够降低第一IGBT以及第二IGBT的负荷。此外，在关断定时，第一IGBT与第二IGBT断开。在该情况下，由于断开的IGBT的尺寸成为第一IGBT与第二IGBT的合计尺寸，因此断开的IGBT的尺寸较大。然而，在第一控制程序中，由于流通于配线(即，第一IGBT与第二IGBT)中的电流较大，因此断开的IGBT的尺寸与关断损耗之间几乎不存在相关关系。因此，即使如上述那样使第一IGBT与第二IGBT断开，也不会产生多么大的关断损耗。在流通于配线中的电流较小时，实施第二控制程序。在第二控制程序中，在关断定时之前，第二对象IGBT断开。因此，在关断定时，在第二对象IGBT已经处于断开的状态下，第一对象IGBT断开。在该情况下，由于断开的IGBT的尺寸为第一对象IGBT的尺寸，因此与第一控制程序相比断开的IGBT的尺寸较小。由于在第二控制程序中流通于配线中的电流较小，因此通过在第二对象IGBT处于断开的状态下使第一对象IGBT断开(即，缩小关断的IGBT的尺寸)，从而能够减少关断损耗。此外，在第二控制程序中，至少在即将到达关断定时之前，第二对象IGBT断开，且第一对象IGBT导通。因此，电流不在第二对象IGBT中流通，而在第一对象IGBT中流通。然而，由于流通于配线中的电流较小，因此即使如上述那样电流偏向流通于第一对象IGBT中，也不会对第一对象IGBT施加过大的负荷。如此，根据该开关电路，能够降低大电流时的各个IGBT的负荷，并且减少小电流时的关断损耗。此外，在第一控制程序中，使栅极电流流通于第一IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电路，包括：第一绝缘栅双极性晶体管(18)；第二绝缘栅双极性晶体管(20)；配线(13)，其插入有所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管的并联电路；以及控制电路(40)，其被构成为通过对所述第一绝缘栅双极性晶体管和所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制从而使所述第一绝缘栅双极性晶体管和所述第二绝缘栅双极性晶体管进行开关，其中，所述控制电路包括：第一开关元件(51)，其具备第一主电极和第二主电极，并且对所述第一主电极与所述第二主电极之间的电流进行控制，所述第一主电极与基准电位连接，所述第一开关元件被构成为根据所述第二主电极的电位而对所述第一绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制；第二开关元件(52)，其具备第三主电极和第四主电极，并且对所述第三主电极与所述第四主电极之间的电流进行控制，所述第三主电极与基准电位连接，所述第二开关元件被构成为能够根据所述第四主电极的电位而对所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制；以及第三开关元件(53、54)，其被连接在所述第二主电极与所述第四主电极之间，所述控制电路被构成为，当流过所述配线的电流大于阈值时，在接通定时使所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管双方导通，在关断定时使所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管双方断开，当流过所述配线的电流小于所述阈值时，在所述接通定时使作为所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中的一方的第一对象绝缘栅双极性晶体管导通，在所述关断定时使所述第一对象绝缘栅双极性晶体管断开，并在所述关断定时之前使作为所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中的另一方的第二对象绝缘栅双极性晶体管断开，在使栅极电流同时流通于所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中时，在所述第三开关元件导通的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件导通，并且在使栅极电流流通于所述第一对象绝缘栅双极性晶体管中且不使栅极电流流通于所述第二对象绝缘栅双极性晶体管中时，在所述第三开关元件断开的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件中的对所述第一对象绝缘栅双极性晶体管进行控制的开关元件导通。...

【技术特征摘要】
2015.11.20 JP 2015-2278601.一种开关电路，包括：第一绝缘栅双极性晶体管(18)；第二绝缘栅双极性晶体管(20)；配线(13)，其插入有所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管的并联电路；以及控制电路(40)，其被构成为通过对所述第一绝缘栅双极性晶体管和所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制从而使所述第一绝缘栅双极性晶体管和所述第二绝缘栅双极性晶体管进行开关，其中，所述控制电路包括：第一开关元件(51)，其具备第一主电极和第二主电极，并且对所述第一主电极与所述第二主电极之间的电流进行控制，所述第一主电极与基准电位连接，所述第一开关元件被构成为根据所述第二主电极的电位而对所述第一绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制；第二开关元件(52)，其具备第三主电极和第四主电极，并且对所述第三主电极与所述第四主电极之间的电流进行控制，所述第三主电极与基准电位连接，所述第二开关元件被构成为能够根据所述第四主电极的电位而对所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极电流进行控制；以及第三开关元件(53、54)，其被连接在所述第二主电极与所述第四主电极之间，所述控制电路被构成为，当流过所述配线的电流大于阈值时，在接通定时使所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管双方导通，在关断定时使所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管双方断开，当流过所述配线的电流小于所述阈值时，在所述接通定时使作为所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中的一方的第一对象绝缘栅双极性晶体管导通，在所述关断定时使所述第一对象绝缘栅双极性晶体管断开，并在所述关断定时之前使作为所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中的另一方的第二对象绝缘栅双极性晶体管断开，在使栅极电流同时流通于所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管中时，在所述第三开关元件导通的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件导通，并且在使栅极电流流通于所述第一对象绝缘栅双极性晶体管中且不使栅极电流流通于所述第二对象绝缘栅双极性晶体管中时，在所述第三开关元件断开的状态下使所述第一开关元件与所述第二开关元件中的对所述第一对象绝缘栅双极性晶体管进行控制的开关元件导通。2.如权利要求1所述的开关电路，其中，所述控制电路被构成为，对所述第一绝缘栅双极性晶体管与所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极进行充电，在对所述第一绝缘栅双极性晶体管的栅极电位进行检测的同时对所述第一绝缘栅双极性晶体管的栅极进行充电，并且在对所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极电位进行检测的同时对所述第二绝缘栅双极性晶体管的栅极进行充电。3.如权利要求1或2所述的开关电路，其中，所述开关电路还具有：第一双极性晶体管(112)，其具备与所述第二主电极连接的基极、与所述基准电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗炯竣，利行健，安保正治，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP