專利名稱：絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)諸如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)或MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)之類的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
其中封裝了諸如IGBT之類的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件和用于驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體器件被稱為“IPM(智能功率模塊)”。諸如IGBT之類的功率開(kāi)關(guān)元件被安裝在IPM上用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等。向這個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件施加過(guò)量電流可極大地?fù)p壞配備有該IPM的電子設(shè)備。出于該理由，該半導(dǎo)體器件被設(shè)置有自我保護(hù)功能，其不斷地監(jiān)測(cè)流向功率開(kāi)關(guān)元件的電流并通過(guò)當(dāng)超過(guò)預(yù)定電流值的過(guò)量電流流向功率開(kāi)關(guān)元件時(shí)斷開(kāi)柵極信號(hào)的供應(yīng)來(lái)安全地停止該控制。這樣的常規(guī)IPM采用IGBT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其如圖4中所示，串聯(lián)連接P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52。P-溝道M0SFET51的源極連接至電源電壓Vcc，而N-溝道M0SFET52的源極連接至地電位。P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52的漏極連接至IGBT53的柵極，且驅(qū)動(dòng)信號(hào)被輸入至P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52的柵極。當(dāng)IGBT53導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平被降低以使P-溝道M0SFET51被導(dǎo)通且N-溝道M0SFET52被截止。因此，電源電壓Vcc經(jīng)由P-溝道M0SFET51被施加至IGBT53的柵極。另一方面，當(dāng)IGBT53截止時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平被增加以使P-溝道M0SFET51被截止且N-溝道M0SFET52被導(dǎo)通。因此，地電位經(jīng)由N-溝道M0SFET52被施加至IGBT53的柵極。在這個(gè)配置中，P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52的導(dǎo)通電阻被用于驅(qū)動(dòng)IGBT53從而導(dǎo)通和截止IGBT53。在其中IGBT由P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52的導(dǎo)通電阻所驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，P-溝道M0SFET51和N-溝道M0SFET52的導(dǎo)通電阻在高于室溫的溫度下增加。因此，當(dāng)溫度高于室溫時(shí)，在IGBT53柵極處的充電速率減緩且防止了陡峭的電壓變化(在IGBT43的集電極和發(fā)射極之間的電壓)，減輕了涉及電壓變化的噪聲的發(fā)生。無(wú)論如何，問(wèn)題在于導(dǎo)通IGBT53所需時(shí)間的增加引起的損失的增加。然而，當(dāng)半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)被優(yōu)化從而最小化高溫時(shí)的損失時(shí)，在IGBT53的柵極處的充電速率在室溫變得極低，引起陡峭的電壓變化并因此增加噪聲。為了解決這些問(wèn)題，專利文獻(xiàn)I提出了絕緣柵設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路。在專利文獻(xiàn)I中，IGBT的驅(qū)動(dòng)電路被設(shè)置有生成恒定電流的恒流源，且包括電流鏡電路、當(dāng)導(dǎo)通IGBT時(shí)經(jīng)由該恒流源將IGBT的柵極連接至電源電位側(cè)并當(dāng)截止IGBT時(shí)經(jīng)由該恒流源將該IGBT的柵極與電源電位側(cè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)電路、和將IGBT截止的放電電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平變低時(shí)，該開(kāi)關(guān)電路經(jīng)由該恒流源將該IGBT的柵極連接至電源電位側(cè)，來(lái)導(dǎo)通IGBT。反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平變高時(shí)，開(kāi)關(guān)電路經(jīng)由該恒流源來(lái)終止在IGBT的柵極和電源電位側(cè)之間做出的連接，且放電電路將IGBT的柵極連接至地電位來(lái)截止IGBT。
專利文獻(xiàn)2提出了柵極驅(qū)動(dòng)電路，其具有創(chuàng)建諸如IGBT或FET之類的電壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件的柵極信號(hào)作為恒定電流輸出的恒流脈沖柵極驅(qū)動(dòng)電路、創(chuàng)建柵極信號(hào)作為恒壓輸出的恒壓脈沖柵極驅(qū)動(dòng)電路的柵極驅(qū)動(dòng)電路，和具有在恒流脈沖柵極驅(qū)動(dòng)電路的操作和恒壓脈沖柵極驅(qū)動(dòng)電路的操作之間轉(zhuǎn)換的判定/轉(zhuǎn)換電路。專利文獻(xiàn)3提出了這樣的技術(shù)，其中通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的方式旁路串聯(lián)連接的電阻中的一個(gè)，來(lái)調(diào)節(jié)由電流鏡電路構(gòu)成的恒流源的輸入側(cè)上的電流，從而改變恒流源的輸出電流。專利文獻(xiàn)4提出了這樣的技術(shù)，其中，與專利文獻(xiàn)3 —樣，構(gòu)成電流鏡電路的PNP晶體管之一的集電極經(jīng)由可變電阻電阻器電路連接至地電位端子，且使用電阻選擇部件來(lái)選擇可變電阻電阻器電路的電阻，從而改變恒流電路的輸出電流。專利文獻(xiàn)5提出驅(qū)動(dòng)用于開(kāi)關(guān)大電源的諸如IGBT或MOSFET之類的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路。這個(gè)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路使用用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出電路，來(lái)，首先，當(dāng)從PWM脈沖輸出電路輸入的PWM脈沖處于高電平時(shí)輸出增加的電壓V2至開(kāi)關(guān)元件的柵極，且，接著，當(dāng)在開(kāi)關(guān)元件處的柵極電壓Vgs增大至預(yù)定電壓時(shí)輸出比增加的電壓V2低的預(yù)定電壓Vl至開(kāi)關(guān)元件的柵極。這個(gè)配置可防止開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)損耗。專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2008-103895專利文獻(xiàn)2 :日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2009-11049專利文獻(xiàn)3 :日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-260752專利文獻(xiàn)4 :日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2000-40849專利文獻(xiàn)5 :W02008/155917對(duì)于IPM中的低電流消耗的要求越來(lái)越多，且IPM所消耗的電流量占據(jù)了用于驅(qū)動(dòng)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和用于保護(hù)IGBT的控制電流所消耗的電流量的大部分。在上述專利文獻(xiàn)I所描述的常規(guī)示例中，絕緣柵設(shè)備可經(jīng)由恒流源被導(dǎo)通，且可減少絕緣柵設(shè)備的柵極的充電速率的溫度依賴性。因此，當(dāng)導(dǎo)通絕緣柵設(shè)備時(shí)，可最小化在高溫時(shí)段和室溫時(shí)段引起的噪聲。盡管能最小化噪聲和損耗，專利文獻(xiàn)I中所描述的常規(guī)示例未解決的問(wèn)題在于不能減少驅(qū)動(dòng)電路消耗的電流量。在專利文獻(xiàn)2所描述的常規(guī)示例中，通過(guò)以恒定電流驅(qū)動(dòng)絕緣柵設(shè)備直到柵極電壓超過(guò)預(yù)定電壓，可在恒定時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通絕緣柵設(shè)備。此外，通過(guò)此后將該模式轉(zhuǎn)換為恒壓驅(qū)動(dòng)模式，在不破壞該設(shè)備的柵氧化膜的可靠性的情況下，可驅(qū)動(dòng)該設(shè)備。然而，專利文獻(xiàn)2未解決的問(wèn)題在于不能減少驅(qū)動(dòng)電路消耗的電流量。另外，專利文獻(xiàn)3和4的常規(guī)示例公開(kāi)了通過(guò)改變電阻來(lái)改變恒流電路的電流值，但是完全沒(méi)有描述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路。此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)5所描述的常規(guī)示例，當(dāng)將諸如IGBT或MOSFET之類用于開(kāi)關(guān)大電源的開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，比一直施加在柵極的預(yù)定電壓高的增加的電壓，被僅施加達(dá)初始時(shí)間段，直到開(kāi)關(guān)元件的柵極電壓達(dá)到預(yù)定電壓。作為結(jié)果，在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件時(shí)，可敏捷地執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，而無(wú)需一直施加過(guò)量電壓至開(kāi)關(guān)元件的柵極。因此，在不向開(kāi)關(guān)元件的柵極添加額外應(yīng)力的情況下，這個(gè)常規(guī)示例可縮短延遲時(shí)間并減少開(kāi)關(guān)損耗。然而，這個(gè)常規(guī)示例未解決的問(wèn)題在于不能減少其驅(qū)動(dòng)電路中所消耗的電流量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明，著眼于上述常規(guī)示例的未解決的問(wèn)題，并意在提供絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其能減少驅(qū)動(dòng)絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第一方面具有生成恒定電流的恒流源；開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路在將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)經(jīng)由該恒流源將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極連接至電源電位側(cè)，且在將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件截止時(shí)經(jīng)由放電電路將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極連接至基準(zhǔn)電位側(cè)；檢測(cè)該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓的柵電壓檢測(cè)電路；和電流模式選擇電路，該電流模式選擇電路在基于由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓檢測(cè)到該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件被導(dǎo)通時(shí)，將該恒流源的模式從正常電流模式轉(zhuǎn)換為低電流消耗模式。根據(jù)這個(gè)配置，當(dāng)導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件時(shí)，該恒流源的模式被設(shè)置為正常電流模式且電流被注入該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極，直到該柵電壓達(dá)到用于導(dǎo)通該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的預(yù)定電壓。然后，當(dāng)導(dǎo)通該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件且該柵電壓變得高于預(yù)定電壓時(shí)，該恒流源的模式被轉(zhuǎn)換為低電流消耗模式來(lái)最小化該驅(qū)動(dòng)電路消耗的電流量。在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第二方面，該恒流源具有第一晶體管，該第一晶體管的漏極側(cè)連接至電阻器；第二晶體管，該第二晶體管與該第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡并生成由該電阻器的端電壓和基準(zhǔn)電壓限定的恒定電流；和第三晶體管，該第三晶體管是連接至該第二晶體管的電流鏡且其漏極連接至該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極。根據(jù)這個(gè)配置，通過(guò)在該第二電阻器處生成恒定電流，與這個(gè)恒定電流對(duì)應(yīng)的恒定電流從該第三電阻器輸出至絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極。在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第三方面，該恒流源具有第一晶體管，該第一晶體管的漏極側(cè)連接至電阻器；第四晶體管，該第四晶體管連接在該第一晶體管和該電阻器之間并生成由該電阻器的端電壓和基準(zhǔn)電源所限定的恒定電流；和第三晶體管，該第三晶體管與該第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡且其漏極連接至該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極。這個(gè)配置可簡(jiǎn)化恒流源的配置。 在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第四方面中，當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓小于預(yù)定值時(shí)該電流模式選擇電路將該基準(zhǔn)電壓設(shè)置為正常電壓，且當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓大于或等于該預(yù)定值時(shí)該電流模式選擇電路將該基準(zhǔn)電壓設(shè)置為小于所述正常電壓的低消耗模式電壓。根據(jù)這個(gè)配置，當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓小于預(yù)定值時(shí)該電流模式選擇電路可將該恒流源的模式設(shè)置為正常電流模式，且當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓大于或等于該預(yù)定值時(shí)該電流模式選擇電路將該恒流源的模式設(shè)置在低消耗模式。在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第五方面中，該電流模式選擇電路具有分壓電阻器，該分壓電阻器具有連接在正電源和接地之間的電源側(cè)電阻器和接地側(cè)電阻器，當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓小于預(yù)定值時(shí)該電流模式選擇電路將接地側(cè)分壓電阻值設(shè)置為正常值，且當(dāng)由該柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓等于或大于該預(yù)定值時(shí)該述電流模式選擇電路將該接地側(cè)分壓電阻值設(shè)置為小于該正常值的低消耗模式電阻值。
根據(jù)這個(gè)配置，通過(guò)根據(jù)柵電壓改變分壓電阻值，可易于形成電流模式選擇電壓。在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第六方面中，該柵電壓檢測(cè)電路根據(jù)該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓輸出不同電平的信號(hào)所依據(jù)的閾值被設(shè)置為7V到14. 5V，其為該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓。根據(jù)這個(gè)配置，該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件可被可靠地導(dǎo)通且通過(guò)低壓源可選擇低消耗電流模式。在根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第七方面中，當(dāng)該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓超過(guò)了該閾值時(shí)，該柵電壓檢測(cè)電路將該恒流源的電流值減少為1/20到1/2。根據(jù)這個(gè)配置，可顯著地最小化由整個(gè)驅(qū)動(dòng)電流所消耗的電流量。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)如下效果直到絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓達(dá)到導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的預(yù)定電壓以前，以恒流源的正常電流模式加速導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的時(shí)間，且然后當(dāng)柵電壓達(dá)到導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的預(yù)定電壓時(shí)，以恒流源的低電流消耗模式最小化驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第一實(shí)施例的電路圖；圖2是示出可應(yīng)用于本發(fā)明的電平移動(dòng)電路的電路圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的第二實(shí)施例的電路；圖4是示出絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照附圖描述本發(fā)明諸實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的框圖。在這個(gè)圖中，參考標(biāo)號(hào)I代表絕緣柵雙極晶體管(下文稱為“IGBT”)，這是將被驅(qū)動(dòng)的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件。這個(gè)IGBTl被結(jié)合到,例如,用于將DC轉(zhuǎn)換為AC的逆變器電路或諸如用于將DC轉(zhuǎn)換為不同電壓的DC的DC-DC轉(zhuǎn)換器之類的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備中。絕緣柵開(kāi)關(guān)元件不限于IGBT ;因此，功率MOSFET可被應(yīng)用作為絕緣柵開(kāi)關(guān)元件。用于驅(qū)動(dòng)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路2具有連接至正電源Vcc的正側(cè)線Lp和連接至地的接地線Lg。驅(qū)動(dòng)電路2還具有配置充電電路并生成恒定電流的恒流源3、放電電路4、開(kāi)關(guān)電路5、和電流模式選擇電路6。該恒流源3具有P-溝道MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)11、12、和16，用作第一、第二、和第三晶體管，通過(guò)將這些晶體管的柵極彼此連接從而將晶體管彼此作電流鏡連接，從而形成電流鏡電路。P-溝道M0SFET11具有連接至電源線Lp的源極和經(jīng)由P-溝道M0SFET13和電流檢測(cè)電阻器22連接至接地線Lg的漏極。P-溝道M0SFET12具有連接至電源線Lp的源極和連接至用作第四晶體管的N-溝道M0SFET17的漏極的漏極。N-溝道M0SFET17的源極連接至接地Lg。進(jìn)一步，P-溝道M0SFET16具有連接至電源線Lp的源極和連接至IGBTl的柵極的漏極。
恒流源3具有運(yùn)算放大器23，其中基準(zhǔn)電壓Vref從上述電流模式選擇電路6輸入至非反相輸入側(cè)，且電流檢測(cè)電阻器22的端電壓22被輸入至反相輸入端。運(yùn)算放大器23的輸出被提供至N-溝道MOSFET17的柵極。P-溝道M0SFET11、12、和16具有基本相同的溝道長(zhǎng)度。P-溝道M0SFET16的溝道寬度優(yōu)選比P-溝道M0SFET12的溝道寬度至少大10倍。還有，電阻器22和電阻器31到33優(yōu)選地具有IOOppm/° C或更低的溫度特性。放電電路4具有向其輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的緩沖器18、和其柵極連接至這個(gè)緩沖器18的輸出側(cè)的N-溝道M0SFET19，其中該驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin例如由來(lái)自外部控制器的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)構(gòu)成。N-溝道M0SFET19具有連接至接地線Lg的源極和連接至位于P-溝道M0SFET16的源極和IGBTl的柵極之間的連接點(diǎn)的漏極。因此，N-溝道M0SFET18的源極經(jīng)由接地線Lg 連接至IGBTl的發(fā)射極。開(kāi)關(guān)電路5具有電平移動(dòng)電路20和P-溝道M0SFET14和15。P-溝道M0SFET14具有連接至P-溝道M0SFET12柵極的源極、連接至電源線Lp的本體端、和連接至P-溝道MOSFET16的柵極的漏極。P-溝道M0SFET15具有連接至電源線Lp的源極，和連接至位于P-溝道M0SFET14的漏極和P-溝道M0SFET16的柵極之間的連接處的漏極。電平移動(dòng)電路20將上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin輸入至輸入端A并將非反相輸出端B和反相輸出端BB分別連接至P-溝道M0SFET14和15的柵極。如圖2中所示，通過(guò)連接包括P-溝道M0SFET41、電阻器47、和位于電源線Lp和接地線Lg之間的N-溝道M0SFET43的串聯(lián)電流，以及與上述串聯(lián)電路并聯(lián)地連接包括P-溝道M0SFET42、電阻器48、和N-溝道M0SFET44的串聯(lián)電路，形成這個(gè)電平移動(dòng)電路20。P-溝道M0SFET41的柵極連接至P-溝道M0SFET42的漏極。類似地，P-溝道M0SFET42的柵極連接至P-溝道M0SFET41的漏極。進(jìn)一步，齊納二極管45和46分別與P-溝道M0SFET41和42并聯(lián)連接。反相輸出端BB從齊納二極管45的陽(yáng)極和P-溝道M0SFET41的漏極之間的連接點(diǎn)導(dǎo)出，且正常旋轉(zhuǎn)輸出端B從齊納二極管46的陽(yáng)極和P-溝道M0SFET42的漏極之間的連接點(diǎn)導(dǎo)出。另外，N-溝道M0SFET43和44的柵極通過(guò)邏輯反向電路49連接至彼此。N-溝道M0SFET43和邏輯反向電路49之間的連接點(diǎn)是輸入端A。當(dāng)被輸入輸入端A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平為高時(shí)，電平移動(dòng)電路20導(dǎo)通N-溝道M0SFET43并截止N-溝道M0SFET44。因此，P-溝道M0SFET42被導(dǎo)通且P-溝道M0SFET41被截止。因此，高電平輸出信號(hào)從正常旋轉(zhuǎn)輸出端B被輸出，且低電平輸出信號(hào)被從反相輸出端BB被輸出。另一方面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的電平為低時(shí)，電平移動(dòng)電路20截止N-溝道M0SFET43并導(dǎo)通N-溝道M0SFET44。因此，P-溝道M0SFET41被導(dǎo)通且P-溝道M0SFET42被截止。因此，來(lái)自正常旋轉(zhuǎn)輸出端B的輸出信號(hào)的電平變低，且被輸出至反相輸出端BB的輸出信號(hào)的電平變高。電流模式選擇電路6具有串聯(lián)連接至電源線Lp和接地線Lg的電源側(cè)電阻器31、和接地側(cè)電阻器32和33。電流模式選擇電路6將旁路N-溝道M0SFET34與接地側(cè)電阻器33并聯(lián)連接，且將緩沖器35的輸出側(cè)連接至N-溝道M0SFET34的柵極。
另一方面，柵電壓檢測(cè)電路7連接至P-溝道M0SFET16的漏極和IGBTl的柵極之間的連接點(diǎn)。柵電壓檢測(cè)電路7被配置為檢測(cè)柵電壓Vg變得等于或大于比IGBTl的閾值電壓充分高的預(yù)定電壓Vs(如，13V)。當(dāng)Vg小于Vs時(shí)，柵電壓檢測(cè)電路7輸出低電平的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg至電流模式選擇電路6的緩沖器35。當(dāng)Vg等于或大于Vs時(shí)，柵電壓檢測(cè)電路7輸出高電平的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg至電流模式選擇電路6的緩沖器35。優(yōu)選的是，柵電壓檢測(cè)電路7的預(yù)定電壓Ns被設(shè)置為7V到14. 5V，此電壓下IGBTl可確定被導(dǎo)通。因此，在電流模式選擇電路6中，當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7所檢測(cè)到的IGBTl的柵電壓Vg小于預(yù)定閾值(Vg〈Vs)時(shí)，柵電壓選擇信號(hào)Vg的電平變低，藉此維持N-溝道M0SFET34的截止?fàn)顟B(tài)。作為結(jié)果，接地側(cè)電阻器33維持連接至接地側(cè)電阻器32，且從電源側(cè)電阻器31和接地側(cè)電阻器32之間的連接點(diǎn)輸出的基準(zhǔn)電壓Vrefl由下式(I)表達(dá)，其中Rl代表電源側(cè)電阻器31的電阻值且R2和R3分別代表接地側(cè)電阻器32和33的電阻值。Vrefl= {(R2+R3) / (R1+R2+R3)} Vcc- (I)當(dāng)?shù)扔诨虼笥陬A(yù)定電壓Vs的柵電壓Vg足以導(dǎo)通IGBTl時(shí)，這個(gè)柵電壓Vg由柵電壓檢測(cè)電路7所檢測(cè)。因此，柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平變高，且藉此N-溝道M0SFET34被導(dǎo)通。作為結(jié)果，接地側(cè)電阻器R3通過(guò)N-溝道M0SFET34旁路，經(jīng)由N-溝道M0SFET34將接地側(cè)電阻器32連接至接地線Lg。因此，從電源側(cè)電阻器31和接地側(cè)電阻器32之間的連接點(diǎn)輸出的基準(zhǔn)電壓Vref2由下式(2)所表達(dá)。Vref2= {(R2) / (R1+R2)} Vcc- (2)在這個(gè)情況下，在以下條件時(shí)電源電壓Vcc=15V ;電阻器31的電阻值Rl=50kQ ；電阻器32的電阻值R2=2kQ ;電阻器33的電阻值R3=10kQ ;且電阻器22的電阻值R4=2kQ,當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為低時(shí)，基準(zhǔn)電壓Vrefl變?yōu)?. 90V,且流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il變?yōu)?. 45mA。反之，當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為高時(shí)，基準(zhǔn)電壓Vref2變?yōu)镺. 58V，且流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il變?yōu)镺. 29mA。換言之，鏡像電流變?yōu)楫?dāng)柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為低時(shí)獲得的鏡像電流的約1/5。接著，描述根據(jù)第一實(shí)施例的操作。當(dāng)高電平信號(hào)從外部控制器輸入至驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin作為用于截止IGBT的信號(hào)時(shí)，在電平移動(dòng)電路20中，來(lái)自正常旋轉(zhuǎn)輸出端B的輸出信號(hào)的電平變高且來(lái)自反相輸出端BB的輸出信號(hào)的電平變低。當(dāng)沒(méi)有輸入脈寬調(diào)制信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，不斷地將高電平信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin從而保持IGBT截止。作為結(jié)果，P-溝道M0SFET14被截止，且P-溝道M0SFET15被導(dǎo)通，且P-溝道M0SFET16被截止。另一方面，在放電電路中，N-溝道M0SFET19被導(dǎo)通。出于該理由，IGBTl的柵極沒(méi)有通過(guò)恒流源3被注入電流，即，沒(méi)有被充電。通過(guò)經(jīng)由放電電路4的N-溝道MOSFET19將IGBTl的柵極連接至接地線Lg，維持了 IGBTl的放電狀態(tài)。因此，IGBTl被截止或保持截止。當(dāng)在IGBTl的截止?fàn)顟B(tài)中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的電平變低時(shí)，來(lái)自電平移動(dòng)電路20的正常旋轉(zhuǎn)輸出端B的輸出信號(hào)的電平變低，且來(lái)自反相輸出端BB的輸出信號(hào)變高。作為結(jié)果，P-溝道M0SFET14被導(dǎo)通且P-溝道M0SFET15被截止。此舉因此配置了恒流源3中的電流鏡電路，且鏡像電流Ill通過(guò)P-溝道M0SFET16被注入IGBTl的柵極，對(duì)IGBTl充電。
在此刻，由于IGBTl的柵電壓Vg低于預(yù)定電壓Vs，從柵電壓檢測(cè)電路7輸出的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg將其電平保持為低。作為結(jié)果，電流模式選擇電路6的N-溝道M0SFET34保持截止，且具有相對(duì)較高電平(=2.90V)的基準(zhǔn)電壓Vrefl被提供至運(yùn)算放大器23的非反相輸入端。由于運(yùn)算放大器23的輸出信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)較高的電壓,N-溝道M0SFET17被導(dǎo)通，且具有相對(duì)較高電平的鏡像電流Il流入。因此，恒流源3的模式變?yōu)檎ｋ娏髂Ｊ剑渲凶鳛殓R像電流Il的k倍的電流kll被從P-溝道M0SFET16注入IGBTl的柵極。作為結(jié)果，IGBTl可通過(guò)恒流源3被導(dǎo)通。在此刻，由于從P-溝道M0SFET16注入電流kll至IGBTl的柵電容器，柵電壓Vg增加。當(dāng)柵電壓Vg達(dá)到充分高于IGBTl的閾值電壓的預(yù)定電壓Vs時(shí)，具有高電平的柵電壓檢測(cè)信號(hào)從柵電壓檢測(cè)電路7被輸出。由于這個(gè)柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg被提供至電流模式選擇電路6的緩沖器35，N-溝道M0SFET34被導(dǎo)通。因此，接地側(cè)電阻器33被旁路，將接地側(cè)電阻器32直接連接至接地線Lg。因此，基準(zhǔn)電壓從Vref 1(=2. 90V)降低至Vref2 (=0. 58V)，且運(yùn)算放大器23的輸出電壓也降低。作為結(jié)果，如上所述，流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il被減少至約1/5。為了這個(gè)理由，作為鏡像電流11的k倍的鏡像電流kl I也降低，其中該鏡像電流kl I被通過(guò)P-溝道M0SFET16提供至IGBT1。然而，IGBTl的柵電容器保持其被充電的狀態(tài)且因此保
持導(dǎo)通。由于柵電壓的上升時(shí)間比驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的開(kāi)關(guān)周期短得多，其中當(dāng)IGBTl被導(dǎo)通時(shí)柵電壓小于預(yù)定電壓Vs的時(shí)間段極短。因此，鏡像電流Il的平均值變?yōu)榧s等于O. 29mA,這是當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為高時(shí)獲得的。作為結(jié)果，恒流源的模式可被設(shè)置為低功率消耗模式。順便提及，在其中沒(méi)有設(shè)置柵電壓檢測(cè)電路7和電流模式選擇電路6的常規(guī)示例中，具有1. 45mA量的鏡像電流11，在其中IGBTI導(dǎo)通的時(shí)間段中，持續(xù)流動(dòng)，弓丨起驅(qū)動(dòng)電路來(lái)保持高電流消耗狀態(tài)。在當(dāng)前實(shí)施例中，然而，在其中IGBTl被導(dǎo)通的時(shí)間段內(nèi)，電流消耗可被減少1. 45mA-0. 29mA=l. 16mA。由于其中IGBTl導(dǎo)通的時(shí)間段變得約為驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的累積時(shí)間的一半，在正常開(kāi)關(guān)狀態(tài)中，所消耗的電流量可被減少約1. 16mA/2=0. 58mA。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的電平變高時(shí)，從電平移動(dòng)電路20的正常旋轉(zhuǎn)輸出端B輸出的輸出信號(hào)的電平變高，而從反相輸出端BB輸出的輸出信號(hào)的電平變低。作為結(jié)果，P-溝道M0SFET14被截止且P-溝道M0SFET15被導(dǎo)通。進(jìn)一步，P-溝道M0SFET16被截止，停止將電流kll注入IGBTl。與此同時(shí)，由于具有高電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin被輸入至放電電路4的緩沖器18，這個(gè)放電電路4的N-溝道MOSFET19被導(dǎo)通。作為結(jié)果，IGBTl的柵極電荷通過(guò)P-溝道MOSFET19被吸取到接地線Lg，借此IGBTl進(jìn)入放電狀態(tài)，減少了柵電壓并截止IGBT1。根據(jù)上述第一實(shí)施例，當(dāng)導(dǎo)通IGBTl且當(dāng)柵電壓Vg小于充分高于用于導(dǎo)通IGBTl的閾值電壓的預(yù)定電壓Vs時(shí)，通過(guò)電流模式選擇電路6，具有高電平的基準(zhǔn)電壓Vrefl被提供至運(yùn)算放大器23，且恒流源3的鏡像電流Il被設(shè)置為正常電流值來(lái)將恒流源3的模式設(shè)置在正常電流模式。隨后，當(dāng)柵電壓Vg達(dá)到預(yù)定電壓Vs時(shí)，通過(guò)電流模式選擇電路6，具有低電平的基準(zhǔn)電壓Vref2被提供至運(yùn)算放大器23，且恒流源3的鏡像電流Il被降低至正常電流值的約1/5，來(lái)將恒流源3的模式設(shè)置為低電流消耗模式。作為結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量可被減少，同時(shí)加速了導(dǎo)通IGBTl的時(shí)間。進(jìn)一步，當(dāng)IGBTl的柵電位從地電位變化至電源電位Vcc時(shí)，通過(guò)將P-溝道MOSFET13放置在P-溝道MOSFET11和恒流源3的電阻器22之間，和IGBT21的柵電位基本相同的電壓可被提供至P-溝道M0SFET11的漏極。因此，可維持在P-溝道M0SFET11和16的電流鏡之間的電流平衡。出于該理由，不論IGBTl的柵電位(該驅(qū)動(dòng)電路的OUT (輸出)端電位)如何，可將流過(guò)P-溝道M0SFET16的電流的電平保持不變。另外，通過(guò)為恒流源3提供用作第一晶體管(用于檢測(cè)恒定電流)的P-溝道MOSFET11和用作第二晶體管(用于控制恒定電流)的P-溝道M0SFET12，來(lái)生成穩(wěn)定的恒定電流。
此外，通過(guò)為電流模式選擇電路6配置分壓電阻器31到33和開(kāi)關(guān)元件34，可易于基于柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg對(duì)基準(zhǔn)電壓Vref做出改變。接下來(lái)，將參考圖3描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。通過(guò)省略在上述第一實(shí)施例中用作第二和第四晶體管的P-溝道M0SFET12和13，簡(jiǎn)化恒流源的配置，獲得該第二實(shí)施例。換言之，在第二實(shí)施例中，用作第二和第四晶體管的P-溝道M0SFET12和13被從第一實(shí)施例的圖1中所示的配置中被省略。并且，其柵極接收來(lái)自運(yùn)算放大器23的輸出信號(hào)的輸入的N-溝道M0SFET17，被連接在用作第一晶體管的P-溝道M0SFET11和電阻器22之間。其他配置與圖1中所示的配置一樣；因此，相同的參考標(biāo)號(hào)被應(yīng)用于圖1所示對(duì)應(yīng)的那些，且因此省略其詳細(xì)描述。在電流模式選擇電路6中，在Vcc=15V、電阻器31的電阻值Rl=20kΩ、電阻器32的電阻值R2=lk Ω、電阻器33的電阻值R3=5k Ω、且電阻器22的電阻值R4=3k Ω的情況下，當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為低時(shí)，基于之前提供的式(1)，基準(zhǔn)電壓Vrefl變?yōu)?. 46V，且流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il變?yōu)?. 15mA。另一方面，當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為高時(shí)，基于之前提供的式(2)，基準(zhǔn)電壓Vref2變?yōu)镺. 71V，且流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il變?yōu)?br> O.24mA，這大約是當(dāng)柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg為低時(shí)獲得的鏡像電流的1/5。根據(jù)第二實(shí)施例，當(dāng)例如，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin沒(méi)有從外部控制器被輸入時(shí)，由脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)所配置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin被保持在高電平。作為結(jié)果，來(lái)自電平移動(dòng)電路20的正常旋轉(zhuǎn)輸出端B的輸出信號(hào)的電平變高，而來(lái)自反相輸出端BB的輸出信號(hào)的電平變低。因此，P-溝道M0SFET14被截止且P-溝道M0SFET15被導(dǎo)通。P-溝道M0SFET16也被截止。另一方面，在放電電路4中，N-溝道M0SFET19被導(dǎo)通。因此，沒(méi)有執(zhí)行通過(guò)恒流源3向IGBTl的柵極的電流注入(充電)，且通過(guò)放點(diǎn)電路4的N-溝道M0SFET19將IGBTl的柵極連接至接地線Lg保持了 IGBTl的放電狀態(tài)，保持IGBTl的截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)在IGBTl的這個(gè)截止?fàn)顟B(tài)中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的電平變低時(shí)，來(lái)自電平移動(dòng)電路20的正常旋轉(zhuǎn)輸出端B的輸出信號(hào)的電平變低，而來(lái)自反相輸出端BB的輸出信號(hào)變高。作為結(jié)果，P-溝道M0SFET14被導(dǎo)通且P-溝道M0SFET15被截止。相應(yīng)地，在恒流源3中配置電流鏡電路，其中鏡像電流Ill通過(guò)P-溝道M0SFET16被提供至IGBTl的柵極，開(kāi)始在IGBTl上的電流注入、或充電。在此刻，由于IGBTl的柵電壓Vg低于預(yù)定閾值電壓Vs，從柵電壓檢測(cè)電路7輸出的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平保持為低。因此，電流模式選擇電路6的N-溝道M0SFET34保持截止，且具有相對(duì)較高電平(=3.46V)的基準(zhǔn)電壓Vrefl被提供至運(yùn)算放大器23的非反相輸入端。作為結(jié)果，運(yùn)算放大器23的輸出信號(hào)變?yōu)橄鄬?duì)較高的電壓。因此，N-溝道MOSFET17被導(dǎo)通，允許相對(duì)較高電平的電流Il (=1. 15mA)流動(dòng)。因此，作為鏡像電流Il的k倍的電流kll，被從P-溝道M0SFET16注入至IGBTl的柵極。作為結(jié)果，IGBTl經(jīng)由恒流源3被導(dǎo)通。此處，作為P-溝道M0SFET16的電流kll注入至IGBTl的柵電容器的結(jié)果，當(dāng)柵電壓Vg增加且達(dá)到充分高于IGBTl的閾值電壓的預(yù)定電壓Vs時(shí)，從柵電壓檢測(cè)電路7輸出高電平的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg。這個(gè)柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg被提供至電流模式選擇電路6的緩沖器35，導(dǎo)通N-溝道M0SFET34。作為結(jié)果，接地側(cè)電阻器33被旁路，且將接地側(cè)電阻器32直接連接至接地線Lg。響應(yīng)于此，基準(zhǔn)電壓從Vref I (=3. 46V)減少至Vref2(=0. 71V)，且運(yùn)算放大器23的輸出電壓也減少。因此，如上所述，流過(guò)N-溝道M0SFET17的鏡像電流Il被減少至約1/5。出于該理由，作為鏡像電流Il的k倍的鏡像電流kll也降低，該鏡像電流kll被通過(guò)P-溝道M0SFET16提供至IGBT1。然而，IGBTl的柵電容器保持其被充電的狀態(tài)且因此保持導(dǎo)通。由于柵電壓的上升時(shí)間比驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的開(kāi)關(guān)周期短得多，其中當(dāng)IGBTl被導(dǎo)通時(shí)柵電壓小于預(yù)定電壓Vs的時(shí)間段極短。因此，鏡像電流Il的平均值變得約等于O. 24mA,這是當(dāng)柵電壓檢測(cè)電路7的柵電壓檢測(cè)信號(hào)Vdg的電平為高時(shí)獲得的。作為結(jié)果，恒流源的模式可被設(shè)置為低功率消耗模式。順便提及，在其中沒(méi)有設(shè)置柵電壓檢測(cè)電路7和電流模式選擇電路6的常規(guī)示例中，具有1. 15mA量的鏡像電流II，在其中IGBTl導(dǎo)通的時(shí)間段中，持續(xù)流動(dòng)，引起驅(qū)動(dòng)電路來(lái)保持高電流消耗狀態(tài)。在當(dāng)前實(shí)施例中，然而，在其中IGBTl被導(dǎo)通的時(shí)間段內(nèi)，電流消耗可被減少1.15mA-0. 24mA=0. 91mA。由于其中IGBTl導(dǎo)通的時(shí)間段變得約為驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的累積時(shí)間 的一半，在正常開(kāi)關(guān)狀態(tài)中，所消耗的電流量可被減少約O. 91mA/2=0. 455mA。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin的電平變高時(shí)，從電平移動(dòng)電路20的正常旋轉(zhuǎn)輸出端B輸出的輸出信號(hào)的電平變高，而從反相輸出端BB輸出的輸出信號(hào)的電平變低。作為結(jié)果，P-溝道M0SFET14被截止且P-溝道M0SFET15被導(dǎo)通。進(jìn)一步，P-溝道M0SFET16被截止，停止將電流kll注入IGBTl。與此同時(shí)，由于具有高電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin被輸入至放電電路4的緩沖器18，這個(gè)放電電路4的N-溝道MOSFET19被導(dǎo)通。作為結(jié)果，IGBTl的柵極電荷通過(guò)P-溝道MOSFET19被吸取到接地線Lg，借此IGBTl進(jìn)入放電狀態(tài)，減少了柵電壓并截止IGBT1。根據(jù)上述第二實(shí)施例，當(dāng)導(dǎo)通IGBTl且柵電壓Vg小于充分高于用于導(dǎo)通IGBTl的閾值電壓的預(yù)定電壓Vs時(shí)，通過(guò)電流模式選擇電路6，具有高電平的基準(zhǔn)電壓Vrefl被提供至運(yùn)算放大器23，且恒流源3的鏡像電流Il被設(shè)置為正常電流值來(lái)將恒流源3的模式設(shè)置在正常電流模式。隨后，當(dāng)柵電壓Vg達(dá)到預(yù)定電壓Vs時(shí)，通過(guò)電流模式選擇電路6，具有低電平的基準(zhǔn)電壓Vref 2被提供至運(yùn)算放大器23，且恒流源3的鏡像電流Il被降低至正常電流值的約1/5，來(lái)將恒流源3的模式設(shè)置為低電流消耗模式。作為結(jié)果，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量可被減少，同時(shí)加速了導(dǎo)通IGBTl的時(shí)間。在這個(gè)第一和第二實(shí)施例中，IGBTl被應(yīng)用作為絕緣柵開(kāi)關(guān)元件；然而，IGBTl并不限于此，且可應(yīng)用諸如MOSFET之類的不同類型的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件。在該第一和第二實(shí)施例中，在低消耗模式中獲得的電流值低于在正常電流模式中獲得的電流值，約為1/5 ;然而，減少量并不限于此。因此，當(dāng)絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓Vg等于或大于預(yù)定電壓Vs時(shí)，恒流源3的電流值可被減少為在正常電流模式中獲得的電流值的1/20到1/2。當(dāng)在恒流源3的低電流消耗模式中獲得的電流值為在正常電流模式中獲得的電流值的1/20時(shí)，施加至絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的電流值太低從而不能保持絕緣柵開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。當(dāng)電流值小于在正常電流模式中獲得的電流值的1/2時(shí)，減少電流消耗的效果變低。
在第一和第二實(shí)施例中，MOSFET被用作恒流源3、放電電路4、開(kāi)關(guān)電路5、和電流模式選擇電路6的有源元件；然而，有源元件不限于M0SFET?？蓱?yīng)用諸如FET和雙極晶體管之類的任何有源元件。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可提供絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其能以恒流源的正常電流模式加速導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的時(shí)間，直到絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓達(dá)到用于導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的預(yù)定電壓，并且一旦柵電壓達(dá)到用于導(dǎo)通絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的預(yù)定電壓，該驅(qū)動(dòng)電路能以恒流源的低電流消耗模式最小化該驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量。附圖標(biāo)記說(shuō)明I·· .1GBT2…驅(qū)動(dòng)電路3…恒流源4…放電電路5…開(kāi)關(guān)電路6…電流模式選擇電路7…柵電壓檢測(cè)電路11 到 16…P-溝道 MOSFET17、18、34…N-溝道 MOSFET20…電平移動(dòng)電路23…運(yùn)算放大器31…電源側(cè)電阻器32、33…接地側(cè)電阻器
權(quán)利要求
1.一種絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路,包括生成恒定電流的恒流源；開(kāi)關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路在將所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)經(jīng)由所述恒流源將所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極連接至電源電位側(cè)，且在將所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件截止時(shí)經(jīng)由放電電路將所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極連接至基準(zhǔn)電位側(cè)；檢測(cè)所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓的柵電壓檢測(cè)電路；以及電流模式選擇電路，所述電流模式選擇電路在基于由所述柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓檢測(cè)到所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件被導(dǎo)通時(shí)，將所述恒流源的模式從正常電流模式轉(zhuǎn)換為低電流消耗模式。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流源具有第一晶體管，所述第一晶體管的漏極側(cè)連接至電阻器；第二晶體管，所述第二晶體管與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡并生成由所述電阻器的端電壓和基準(zhǔn)電壓限定的恒定電流；以及第三晶體管，第三晶體管是連接至所述第二晶體管的電流鏡且其漏極連接至所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極。
3.如權(quán)利要求1所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流源具有第一晶體管，所述第一晶體管的漏極側(cè)連接至電阻器；第四晶體管，所述第四晶體管連接在所述第一晶體管和所述電阻器之間并生成由所述電阻器的端電壓和基準(zhǔn)電源限定的恒定電流；以及第三晶體管，所述第三晶體管與所述第一晶體管一起構(gòu)成電流鏡且其漏極連接至所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵極。
4.如權(quán)利要求1-3中任一個(gè)所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，當(dāng)由所述柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓小于預(yù)定值時(shí)所述電流模式選擇電路將所述基準(zhǔn)電壓設(shè)置為正常電壓，且當(dāng)由所述柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓大于或等于所述預(yù)定值時(shí)所述電流模式選擇電路將所述基準(zhǔn)電壓設(shè)置為小于所述正常電壓的低消耗模式電壓。
5.如權(quán)利要求1-3中任一個(gè)所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電流模式選擇電路具有分壓電阻器，所述分壓電阻器具有連接在正電源和接地之間的電源側(cè)電阻器和接地側(cè)電阻器，當(dāng)由所述柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓小于預(yù)定值時(shí)所述電流模式選擇電路將接地側(cè)分壓電阻值設(shè)置為正常值，且當(dāng)由所述柵電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的柵電壓大于或等于所述預(yù)定值時(shí)所述電流模式選擇電路將所述接地側(cè)分壓電阻值設(shè)置為小于所述正常值的低消耗模式電阻值。
6.如權(quán)利要求1-3中任一個(gè)所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述柵電壓檢測(cè)電路根據(jù)所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的所述柵電壓輸出不同電平的信號(hào)依據(jù)的閾值被設(shè)置為7V到14. 5V，其為所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，當(dāng)所述絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的柵電壓超過(guò)了所述閾值時(shí)，所述柵電壓檢測(cè)電路將所述恒流源的電流值減少為1/20 到 1/2。
全文摘要
本發(fā)明提供了絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中可減少驅(qū)動(dòng)絕緣柵開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路所消耗的電流量。這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路具有生成恒定電流的恒流源(3)；開(kāi)關(guān)電路(5)，該開(kāi)關(guān)電路在將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)導(dǎo)通時(shí)經(jīng)由該恒流源(3)將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)的柵極連接至電源電位側(cè)，且在將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)截止時(shí)經(jīng)由放電電路(4)將該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)的柵極連接至基準(zhǔn)電位側(cè)；檢測(cè)該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)的柵電壓的柵電壓檢測(cè)電路(7)；和電流模式選擇電路(6)，該電流模式選擇電路從基于由該柵電壓檢測(cè)電路(7)檢測(cè)到的柵電壓檢測(cè)到該絕緣柵開(kāi)關(guān)元件(1)被導(dǎo)通時(shí)，將該恒流源(3)的模式從正常電流模式轉(zhuǎn)換為低電流消耗模式。
文檔編號(hào)H03K17/687GK103004092SQ201280001978
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者高際和美 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社