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JP2018088772A - Switching module - Google Patents

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JP2018088772A
JP2018088772A JP2016231520A JP2016231520A JP2018088772A JP 2018088772 A JP2018088772 A JP 2018088772A JP 2016231520 A JP2016231520 A JP 2016231520A JP 2016231520 A JP2016231520 A JP 2016231520A JP 2018088772 A JP2018088772 A JP 2018088772A
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zener diode
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JP2016231520A
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祥吾 木皿
Shogo Kisara
祥吾 木皿
健 利行
Ken Togyo
健 利行
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】 降伏電圧が低いツェナーダイオードを用いて、スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制することを可能とする。【解決手段】 スイッチングモジュールであって、高電位端子と低電位端子と制御端子を有し、前記制御端子の電位が閾値を超えたときに前記高電位端子と前記低電位端子の間がオンするスイッチング素子と、前記低電位端子と前記制御端子の間に直列に接続されているダイオードとツェナーダイオードを有する。前記ダイオードが、そのカソードが前記制御端子側を向くとともにそのアノードが前記低電位端子側を向く向きで接続されている。前記ツェナーダイオードが、そのカソードが前記低電位端子側を向くとともにそのアノードが前記制御端子側を向く向きで接続されている。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a surge voltage applied to a switching element by using a Zener diode having a low yield voltage. A switching module having a high potential terminal, a low potential terminal, and a control terminal, and when the potential of the control terminal exceeds a threshold value, the high potential terminal and the low potential terminal are turned on. It has a switching element, and a diode and a Zener diode connected in series between the low potential terminal and the control terminal. The diode is connected so that its cathode faces the control terminal side and its anode faces the low potential terminal side. The Zener diode is connected so that its cathode faces the low potential terminal side and its anode faces the control terminal side. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本明細書に開示の技術は、スイッチングモジュールに関する。   The technology disclosed in this specification relates to a switching module.

特許文献1には、n型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と、そのドレイン‐ゲート間に直列に接続されたダイオードとツェナーダイオードを有するスイッチングモジュールが開示されている。ダイオードは、そのアノードがドレイン側を向き、そのカソードがゲート側を向く向きで接続されている。ツェナーダイオードは、そのアノードがゲート側を向き、そのカソードがドレイン側を向く向きで接続されている。   Patent Document 1 discloses a switching module having an n-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a diode and a Zener diode connected in series between its drain and gate. The diodes are connected with their anodes facing the drain side and their cathodes facing the gate side. The Zener diode is connected such that its anode faces the gate side and its cathode faces the drain side.

MOSFETをオフするときに、MOSFETのドレイン‐ソース間にサージ電圧(オフのタイミングに瞬間的に印加される高電圧)が印加される。特許文献1のスイッチングモジュールは、サージ電圧が過大であるときに、MOSFETをオンさせて、サージ電圧を低減する。つまり、MOSFETにサージ電圧が印加されると、ドレインの電位が上昇する。ドレインとゲートの電位差が所定値(ツェナーダイオードの降伏電圧にダイオードの順方向電圧降下を加算した値)を超えると、ツェナーダイオードとダイオードがオンする。すると、ドレインから、ツェナーダイオードとダイオードを介して、ゲートへ電流が流れる。このようにゲートに電流が流れると、ゲートの電位が上昇する。このため、MOSFETのドレイン‐ソース間の抵抗が低下し、ドレイン‐ソース間に電流が流れ易くなる。その結果、コレクタ‐ソース間の電圧(サージ電圧)が低減される。したがって、MOSFETに過大なサージ電圧が印加されることが防止される。   When the MOSFET is turned off, a surge voltage (a high voltage that is instantaneously applied at the turn-off timing) is applied between the drain and source of the MOSFET. The switching module of Patent Literature 1 reduces the surge voltage by turning on the MOSFET when the surge voltage is excessive. That is, when a surge voltage is applied to the MOSFET, the drain potential rises. When the potential difference between the drain and the gate exceeds a predetermined value (a value obtained by adding the forward voltage drop of the diode to the breakdown voltage of the Zener diode), the Zener diode and the diode are turned on. Then, a current flows from the drain to the gate through the Zener diode and the diode. When current flows through the gate in this way, the gate potential rises. For this reason, the resistance between the drain and the source of the MOSFET decreases, and the current easily flows between the drain and the source. As a result, the collector-source voltage (surge voltage) is reduced. Therefore, an excessive surge voltage is prevented from being applied to the MOSFET.

特開2016−046935号公報JP, 2006-046935, A

一般に、MOSFETの通常動作時(サージ電圧が印加されていないとき)のドレイン−ゲート間の電位差は大きい。通常動作時にツェナーダイオードはオフしている必要があるので、ツェナーダイオードの降伏電圧は通常動作時のドレイン‐ゲート間電圧よりも高い必要がある。例えば、通常動作時にドレイン‐ゲート間電圧が700V以上となる場合には、ツェナーダイオードの降伏電圧も700V以上である必要がある。このように高い降伏電圧を実現するためには、大型のツェナーダイオードを用いたり、直列に複数のツェナーダイオードを用いたりする必要があり、スイッチングモジュールが大型化する。なお、特許文献1では、スイッチング素子としてn型のMOSFETが使用されているが、他のスイッチング素子(例えば、IGBT等)を用いる場合にも、同様の問題が生じる。したがって、本明細書では、降伏電圧が低いツェナーダイオードを用いて、スイッチング素子に印加されるサージ電圧の抑制を可能とする技術を提供する。   In general, the potential difference between the drain and the gate during normal operation of the MOSFET (when no surge voltage is applied) is large. Since the Zener diode needs to be turned off during normal operation, the breakdown voltage of the Zener diode needs to be higher than the drain-gate voltage during normal operation. For example, if the drain-gate voltage is 700 V or higher during normal operation, the breakdown voltage of the Zener diode needs to be 700 V or higher. In order to realize such a high breakdown voltage, it is necessary to use a large Zener diode or to use a plurality of Zener diodes in series, which increases the size of the switching module. In Patent Document 1, an n-type MOSFET is used as a switching element, but the same problem occurs when another switching element (for example, IGBT) is used. Therefore, the present specification provides a technique that enables suppression of a surge voltage applied to a switching element by using a Zener diode having a low breakdown voltage.

本明細書が開示するスイッチングモジュールは、スイッチング素子とダイオードとツェナーダイオードを有する。前記スイッチング素子は、高電位端子と低電位端子と制御端子を有し、前記制御端子の電位が閾値を超えたときに前記高電位端子と前記低電位端子の間がオンする。前記ダイオードと前記ツェナーダイオードは、前記低電位端子と前記制御端子の間に直列に接続されている。前記ダイオードが、そのカソードが前記制御端子側を向くとともにそのアノードが前記低電位端子側を向く向きで接続されている。前記ツェナーダイオードが、そのカソードが前記低電位端子側を向くとともにそのアノードが前記制御端子側を向く向きで接続されている。   The switching module disclosed in this specification includes a switching element, a diode, and a Zener diode. The switching element includes a high potential terminal, a low potential terminal, and a control terminal. When the potential of the control terminal exceeds a threshold value, the high potential terminal and the low potential terminal are turned on. The diode and the Zener diode are connected in series between the low potential terminal and the control terminal. The diode is connected such that its cathode faces the control terminal and its anode faces the low potential terminal. The Zener diode is connected such that its cathode faces the low potential terminal side and its anode faces the control terminal side.

スイッチング素子をオフすると、スイッチング素子の高電位端子と低電位端子の間にサージ電圧が生じる。このとき、スイッチング素子に流れる電流が低下するので、低電位端子とツェナーダイオードのカソードの間の配線に存在する寄生インダクタンスの起電力によって、ツェナーダイオードのカソードの電位が制御端子の電位に対して上昇する。これによってツェナーダイオードに印加される電圧が降伏電圧を超えると、ツェナーダイオードとダイオードがオンする。すると、低電位端子から、ツェナーダイオードとダイオードを介して、制御端子へ電流が流れる。その結果、制御端子の電位が上昇する。このため、高電位端子と低電位端子の間の抵抗が低くなり(すなわち、スイッチング素子がオン状態に近い状態となり)、高電位端子と低電位端子の間に電流が流れ易くなる。その結果、高電位端子と低電位端子の間の電圧(サージ電圧)が低減される。したがって、スイッチング素子に過大なサージ電圧が印加されることが防止される。また、スイッチング素子の低電位端子と制御端子の間の通常動作時(サージ電圧が印加されていないとき)の電位差は小さい。したがって、低電位端子と制御端子の間を接続するツェナーダイオードとして、降伏電圧が低いツェナーダイオードを用いることができる。以上に説明したように、このスイッチングモジュールによれば、降伏電圧が低いツェナーダイオードを用いて、スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制することができる。   When the switching element is turned off, a surge voltage is generated between the high potential terminal and the low potential terminal of the switching element. At this time, since the current flowing through the switching element decreases, the potential of the cathode of the Zener diode rises with respect to the potential of the control terminal due to the electromotive force of the parasitic inductance existing in the wiring between the low potential terminal and the cathode of the Zener diode. To do. Thus, when the voltage applied to the Zener diode exceeds the breakdown voltage, the Zener diode and the diode are turned on. Then, a current flows from the low potential terminal to the control terminal via the Zener diode and the diode. As a result, the potential of the control terminal increases. For this reason, the resistance between the high potential terminal and the low potential terminal is reduced (that is, the switching element is in an on state), and current easily flows between the high potential terminal and the low potential terminal. As a result, the voltage (surge voltage) between the high potential terminal and the low potential terminal is reduced. Therefore, an excessive surge voltage is prevented from being applied to the switching element. Further, the potential difference between the low potential terminal and the control terminal of the switching element during normal operation (when no surge voltage is applied) is small. Therefore, a Zener diode having a low breakdown voltage can be used as a Zener diode connecting the low potential terminal and the control terminal. As described above, according to this switching module, a surge voltage applied to the switching element can be suppressed using a Zener diode having a low breakdown voltage.

スイッチングモジュールの回路図。The circuit diagram of a switching module. スイッチング素子がオフする時の各値を示すグラフ。The graph which shows each value when a switching element turns off.

図1に示すスイッチングモジュール10は、高電位配線12と低電位配線14の間に直列に接続されたIGBT20aとIGBT20bを有している。IGBT20aのコレクタc1が高電位配線12に接続されており、IGBT20aのエミッタe1がIGBT20bのコレクタc2に接続されており、IGBT20bのエミッタe2が低電位配線14に接続されている。IGBT20aのエミッタe1とIGBT20bのコレクタc2には、中間配線16が接続されている。中間配線16の電位は変動するが、中間配線16の平均電位は、高電位配線12の電位よりも引く、低電位配線14の電位よりも高い。IGBT20aのゲートg1は、ゲート抵抗30aを介してゲート駆動回路32aに接続されている。ゲート駆動回路32aは、ゲートg1を充放電することで、ゲートg1の電位を制御する。IGBT20bのゲートg2は、ゲート抵抗30bを介してゲート駆動回路32bに接続されている。ゲート駆動回路32bは、ゲートg2を充放電することで、ゲートg2の電位を制御する。スイッチングモジュール10は、DC−DCコンバータやインバータの一部として使用される。IGBT20aとIGBT20bは、交互にオンする。これによって、高電位配線12の電位や、中間配線16の電位が制御される。   The switching module 10 shown in FIG. 1 includes an IGBT 20a and an IGBT 20b connected in series between a high potential wiring 12 and a low potential wiring 14. The collector c1 of the IGBT 20a is connected to the high potential wiring 12, the emitter e1 of the IGBT 20a is connected to the collector c2 of the IGBT 20b, and the emitter e2 of the IGBT 20b is connected to the low potential wiring 14. An intermediate wiring 16 is connected to the emitter e1 of the IGBT 20a and the collector c2 of the IGBT 20b. Although the potential of the intermediate wiring 16 varies, the average potential of the intermediate wiring 16 is higher than the potential of the low potential wiring 14 which is subtracted from the potential of the high potential wiring 12. The gate g1 of the IGBT 20a is connected to the gate drive circuit 32a through the gate resistor 30a. The gate drive circuit 32a controls the potential of the gate g1 by charging and discharging the gate g1. The gate g2 of the IGBT 20b is connected to the gate drive circuit 32b via the gate resistor 30b. The gate drive circuit 32b controls the potential of the gate g2 by charging and discharging the gate g2. The switching module 10 is used as a part of a DC-DC converter or an inverter. The IGBT 20a and the IGBT 20b are alternately turned on. Thereby, the potential of the high potential wiring 12 and the potential of the intermediate wiring 16 are controlled.

IGBT20aのエミッタe1とゲートg1の間に、ツェナーダイオード40aとダイオード42aの直列回路が接続されている。ツェナーダイオード40aのカソードがIGBT20aのエミッタe1に接続されており、ツェナーダイオード40aのアノードがダイオード42aのアノードに接続されており、ダイオード42aのカソードがIGBT20aのゲートg1に接続されている。また、IGBT20aのエミッタe1には、配線の寄生インダクタンス50aが存在する。図1に示す寄生インダクタンス50aは、IGBT20aのエミッタe1とツェナーダイオード40aのカソードとの間の寄生インダクタンスを表している。寄生インダクタンス50aは、ボンディングワイヤ、リード、コネクタ、バスバー等が有するインダクタンスである。   A series circuit of a Zener diode 40a and a diode 42a is connected between the emitter e1 and the gate g1 of the IGBT 20a. The cathode of the Zener diode 40a is connected to the emitter e1 of the IGBT 20a, the anode of the Zener diode 40a is connected to the anode of the diode 42a, and the cathode of the diode 42a is connected to the gate g1 of the IGBT 20a. Further, a parasitic inductance 50a of wiring exists in the emitter e1 of the IGBT 20a. A parasitic inductance 50a illustrated in FIG. 1 represents a parasitic inductance between the emitter e1 of the IGBT 20a and the cathode of the Zener diode 40a. The parasitic inductance 50a is an inductance that a bonding wire, a lead, a connector, a bus bar, and the like have.

IGBT20bのエミッタe2とゲートg2の間に、ツェナーダイオード40bとダイオード42bの直列回路が接続されている。ツェナーダイオード40bのカソードがIGBT20bのエミッタe2に接続されており、ツェナーダイオード40bのアノードがダイオード42bのアノードに接続されており、ダイオード42bのカソードがIGBT20bのゲートg2に接続されている。また、IGBT20bのエミッタe2には、配線の寄生インダクタンス50bが存在する。図1に示す寄生インダクタンス50bは、IGBT20bのエミッタe2とツェナーダイオード40bのカソードとの間の寄生インダクタンスを表している。寄生インダクタンス50bは、ボンディングワイヤ、リード、コネクタ、バスバー等が有するインダクタンスである。   A series circuit of a Zener diode 40b and a diode 42b is connected between the emitter e2 and the gate g2 of the IGBT 20b. The cathode of the Zener diode 40b is connected to the emitter e2 of the IGBT 20b, the anode of the Zener diode 40b is connected to the anode of the diode 42b, and the cathode of the diode 42b is connected to the gate g2 of the IGBT 20b. Further, a parasitic inductance 50b of wiring exists in the emitter e2 of the IGBT 20b. A parasitic inductance 50b shown in FIG. 1 represents a parasitic inductance between the emitter e2 of the IGBT 20b and the cathode of the Zener diode 40b. The parasitic inductance 50b is an inductance that a bonding wire, a lead, a connector, a bus bar, or the like has.

なお、本実施形態では、ツェナーダイオード40a、40bの降伏電圧は、約6Vであり、ダイオード42a、42bの順方向電圧降下は、約0.6Vであるが、これらの値は回路設計時に任意に選択することができる。   In the present embodiment, the breakdown voltage of the Zener diodes 40a and 40b is about 6V, and the forward voltage drop of the diodes 42a and 42b is about 0.6V. These values are arbitrarily determined during circuit design. You can choose.

次に、IGBTをスイッチングするときのスイッチングモジュール10の動作について説明する。なお、IGBT20aの動作とIGBT20bの動作は等しいので、以下ではIGBT20bの動作について説明する。   Next, the operation of the switching module 10 when switching the IGBT will be described. Since the operation of the IGBT 20a and the operation of the IGBT 20b are the same, the operation of the IGBT 20b will be described below.

IGBT20bをオフするときには、ゲート駆動回路32bは、ゲートg2の電位(エミッタe2に対する電位)を閾値以下の電位(本実施形態では、エミッタe2の電位と略同電位)に制御する。また、IGBT20bをオンするときには、ゲート駆動回路32bが、ゲートg2の電位を閾値より高い電位(例えば、数V)に制御する。このように、通常動作(すなわち、サージ電圧が印加されていない状態)においては、エミッタe2の電位はゲートg2の電位と同程度かそれより低い。ツェナーダイオード40bの降伏電圧はそれほど高くないが、エミッタe2の電位はゲートg2の電位と同程度かそれより低いので、通常動作においてツェナーダイオード40bはオフしている。また、通常動作においてダイオード42bはオフしている。   When turning off the IGBT 20b, the gate drive circuit 32b controls the potential of the gate g2 (potential with respect to the emitter e2) to a potential equal to or lower than a threshold (in this embodiment, substantially the same potential as the potential of the emitter e2). When the IGBT 20b is turned on, the gate drive circuit 32b controls the potential of the gate g2 to a potential (for example, several V) higher than the threshold value. Thus, in normal operation (that is, in a state where no surge voltage is applied), the potential of the emitter e2 is equal to or lower than the potential of the gate g2. Although the breakdown voltage of the Zener diode 40b is not so high, the potential of the emitter e2 is about the same as or lower than the potential of the gate g2, so that the Zener diode 40b is turned off in normal operation. In normal operation, the diode 42b is off.

次に、IGBT20bのターンオフ時に高いサージ電圧が生じるときのスイッチングモジュール10の動作について説明する。図2のタイミングt1よりも前の期間では、IGBT20bのゲート電圧Vge(ゲートg2のエミッタe2に対する電位)は、ゲート駆動回路32bによって高い電位に維持されている。したがって、この期間では、IGBT20bがオンしており、IGBT20bのコレクタ−エミッタ間電流Ice(以下、コレクタ電流Iceという)が高い。   Next, the operation of the switching module 10 when a high surge voltage is generated when the IGBT 20b is turned off will be described. In the period before timing t1 in FIG. 2, the gate voltage Vge of the IGBT 20b (the potential of the gate g2 with respect to the emitter e2) is maintained at a high potential by the gate drive circuit 32b. Therefore, during this period, the IGBT 20b is on, and the collector-emitter current Ice (hereinafter referred to as collector current Ice) of the IGBT 20b is high.

タイミングt1において、ゲート駆動回路32bが、ゲート電圧Vgeの引き下げを開始する。タイミングt2においてゲート電圧Vgeがミラー電圧Vmrrまで低下すると、IGBT20bのコレクタc2とエミッタe2の間が高抵抗となり、コレクタ電流Iceが低下し始める。タイミングt2の後にゲート電圧Vgeはミラー電圧Vmrrに維持されるが、この間もゲートg2が放電されている。また、タイミングt2以降において、コレクタc2とエミッタe2の間が高抵抗化するのに伴って、コレクタ電流Iceが急激に減少する。このため、スイッチングモジュール10の回路に存在する寄生インダクタンス(寄生インダクタンス50b以外の配線の寄生インダクタンス)の起電力によって、IGBT20bのコレクタc2とエミッタe2の間の電圧Vce(以下、コレクタ電圧Vceという)が急激に上昇する。すなわち、サージ電圧Vsが発生する。また、寄生インダクタンス50bに流れる電流(すなわち、コレクタ電流Ice)が急激に減少するので、寄生インダクタンス50bに生じる誘導電圧VLが急激に上昇する。このため、ツェナーダイオード40bのカソードの電位が急激に上昇し、ツェナーダイオード40bに印加される電圧Vzd(カソードのアノードに対する電位)も急激に上昇する。タイミングt3で電圧Vzdが降伏電圧Vzに達すると(より詳細には、ツェナーダイオード40bのカソードのダイオード42bのカソードに対する電位がツェナーダイオード40bの降伏電圧Vzにダイオード42bの順方向電圧降下を加算した電圧値に達すると)、ツェナーダイオード40bとダイオード42bがオンし、エミッタe2からゲートg2に向かって電流が流れる。ゲートg2へ流れた電流は、ゲート抵抗30bとゲート駆動回路32bを介してグランドへ流れる。このため、タイミングt3において、ゲート電圧Vgeがミラー電圧Vmrrよりも少し高い電圧Vge1まで上昇する。このため、タイミングt3以降に、IGBT20bがオン状態に近い状態(すなわち、コレクタc2とエミッタe2の間が比較的低抵抗の状態)となり、コレクタ電流Iceの減少率が小さくなる。IGBT20bのコレクタc2とエミッタe2間に電流が流れ易くなるので、タイミングt3以降にコレクタ電圧Vceが低下する。したがって、それ以上サージ電圧Vsが高くなることが防止される。タイミングt3以降に寄生インダクタンス50bの誘導電圧VLが徐々に小さくなるので、ツェナーダイオード40bに印加される電圧Vzdもタイミングt3以降に徐々に小さくなる。タイミングt4で電圧Vzdが降伏電圧Vzを下回ると、ツェナーダイオード40bがオフする。したがって、タイミングt4において、ゲート電圧Vgeがミラー電圧Vmrrまで低下し、IGBT20bがオフ状態(すなわち、コレクタc2とエミッタe2の間が高抵抗の状態)となる。したがって、タイミングt4以降に、コレクタ電流Iceが急激に減少する。タイミングt5でコレクタ電流Iceが略ゼロとなると、サージ電圧Vsと寄生インダクタンス50bの誘導電圧VLが略ゼロとなり、コレクタ電圧Vceが一定値で安定する。その後、ゲート電圧Vgeが略0Vとなり、IGBT20bのターンオフが完了する。   At timing t1, the gate drive circuit 32b starts to lower the gate voltage Vge. When the gate voltage Vge decreases to the mirror voltage Vmrr at the timing t2, the resistance between the collector c2 and the emitter e2 of the IGBT 20b becomes high, and the collector current Ice starts to decrease. After timing t2, the gate voltage Vge is maintained at the mirror voltage Vmrr, but the gate g2 is discharged during this time. In addition, after the timing t2, the collector current Ice rapidly decreases as the resistance between the collector c2 and the emitter e2 increases. For this reason, a voltage Vce (hereinafter referred to as a collector voltage Vce) between the collector c2 and the emitter e2 of the IGBT 20b is generated by an electromotive force of a parasitic inductance (parasitic inductance of wiring other than the parasitic inductance 50b) existing in the circuit of the switching module 10. It rises rapidly. That is, a surge voltage Vs is generated. Further, since the current flowing through the parasitic inductance 50b (that is, the collector current Ice) rapidly decreases, the induced voltage VL generated at the parasitic inductance 50b increases rapidly. For this reason, the potential of the cathode of the Zener diode 40b is rapidly increased, and the voltage Vzd (potential of the cathode with respect to the anode of the cathode) applied to the Zener diode 40b is also rapidly increased. When the voltage Vzd reaches the breakdown voltage Vz at timing t3 (more specifically, the potential of the cathode of the Zener diode 40b with respect to the cathode of the diode 42b is the voltage obtained by adding the forward voltage drop of the diode 42b to the breakdown voltage Vz of the Zener diode 40b. When the value reaches the zener diode 40b and the diode 42b, the current flows from the emitter e2 to the gate g2. The current that flows to the gate g2 flows to the ground via the gate resistor 30b and the gate drive circuit 32b. Therefore, at the timing t3, the gate voltage Vge rises to a voltage Vge1 that is slightly higher than the mirror voltage Vmrr. For this reason, after timing t3, the IGBT 20b is in a state close to an on state (that is, a state in which the collector c2 and the emitter e2 have a relatively low resistance), and the reduction rate of the collector current Ice becomes small. Since current easily flows between the collector c2 and the emitter e2 of the IGBT 20b, the collector voltage Vce decreases after the timing t3. Therefore, the surge voltage Vs is prevented from further increasing. Since the induced voltage VL of the parasitic inductance 50b gradually decreases after the timing t3, the voltage Vzd applied to the Zener diode 40b also gradually decreases after the timing t3. When the voltage Vzd falls below the breakdown voltage Vz at the timing t4, the Zener diode 40b is turned off. Therefore, at the timing t4, the gate voltage Vge is reduced to the mirror voltage Vmrr, and the IGBT 20b is turned off (that is, the state between the collector c2 and the emitter e2 is high resistance). Therefore, the collector current Ice rapidly decreases after the timing t4. When the collector current Ice becomes substantially zero at timing t5, the surge voltage Vs and the induced voltage VL of the parasitic inductance 50b become substantially zero, and the collector voltage Vce is stabilized at a constant value. Thereafter, the gate voltage Vge becomes substantially 0 V, and the turn-off of the IGBT 20b is completed.

以上に説明したように、このスイッチングモジュール10によれば、IGBT20bのターンオフ時に、サージ電圧Vsが過大となることを防止することができる。また、ゲートg2とエミッタe2の間に接続されているツェナーダイオード40bには通常動作時に高い電圧が印加されないので、ツェナーダイオード40bとして降伏電圧が低いツェナーダイオードを用いることができる。したがって、スイッチングモジュール10の小型化が可能である。   As described above, according to the switching module 10, it is possible to prevent the surge voltage Vs from becoming excessive when the IGBT 20b is turned off. Further, since a high voltage is not applied to the Zener diode 40b connected between the gate g2 and the emitter e2 during normal operation, a Zener diode having a low breakdown voltage can be used as the Zener diode 40b. Therefore, the switching module 10 can be reduced in size.

なお、上述した実施形態では、スイッチング素子としてIGBTが用いられていたが、MOSFETをスイッチング素子に用いてもよい。   In the above-described embodiment, the IGBT is used as the switching element. However, a MOSFET may be used as the switching element.

また、上述した実施形態において、ダイオード42bとツェナーダイオード40bの位置を入れ替えてもよい。すなわち、ツェナーダイオード40bのアノードがゲートg2に接続されており、ツェナーダイオード40bのカソードがダイオード42bのカソードに接続されており、ダイオード42bのアノードがエミッタe2(すなわち、寄生インダクタンス50b)に接続されていてもよい。   In the embodiment described above, the positions of the diode 42b and the Zener diode 40b may be interchanged. That is, the anode of the Zener diode 40b is connected to the gate g2, the cathode of the Zener diode 40b is connected to the cathode of the diode 42b, and the anode of the diode 42b is connected to the emitter e2 (ie, the parasitic inductance 50b). May be.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。   The embodiments have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of them.

10:スイッチングモジュール
12:高電位配線
14:低電位配線
16:中間配線
30a,30b:ゲート抵抗
32a,32b:ゲート駆動回路
40a,40b:ツェナーダイオード
42a,42b:ダイオード
50a,50b:寄生インダクタンス
10: switching module 12: high potential wiring 14: low potential wiring 16: intermediate wiring 30a, 30b: gate resistors 32a, 32b: gate drive circuits 40a, 40b: Zener diodes 42a, 42b: diodes 50a, 50b: parasitic inductances

Claims (1)

スイッチングモジュールであって、
高電位端子と低電位端子と制御端子を有し、前記制御端子の電位が閾値を超えたときに前記高電位端子と前記低電位端子の間がオンするスイッチング素子と、
前記低電位端子と前記制御端子の間に直列に接続されているダイオードとツェナーダイオード、
を有し、
前記ダイオードが、そのカソードが前記制御端子側を向くとともにそのアノードが前記低電位端子側を向く向きで接続されており、
前記ツェナーダイオードが、そのカソードが前記低電位端子側を向くとともにそのアノードが前記制御端子側を向く向きで接続されている、
スイッチングモジュール。
A switching module,
A switching element having a high-potential terminal, a low-potential terminal, and a control terminal, the switching element that is turned on between the high-potential terminal and the low-potential terminal when the potential of the control terminal exceeds a threshold;
A diode and a Zener diode connected in series between the low potential terminal and the control terminal;
Have
The diode is connected with the cathode facing the control terminal and the anode facing the low potential terminal;
The Zener diode is connected with the cathode facing the low potential terminal side and the anode facing the control terminal side,
Switching module.
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