半导体元件驱动装置、电力变换装置和电机驱动装置及半导体元件驱动方法、电力变换方法和电机驱动方法

摘要

本发明提供一种半导体元件驱动装置、电力变换装置和电机驱动装置以及方法。高低压侧IGBT(3、4)，隔着死区时间被互补地导通/关断控制。这些死区时间期间中，例如按照如下的要领，产生使高压侧IGBT(3)关断的复位脉冲RS。(1)在低压侧IGBT(4)的导通指令LD近前，(2)以具有从低压侧IGBT4的导通指令LD的近前起，与该导通指令LD重叠的期间td的方式，(3)在死区时间DT期间中持续，(4)在低压侧IGBT(4)成为导通之前的死区时间期间中持续，(5)在观测到高压侧IGBT(3)的导通状态时，将低压侧IGBT的导通指令置为无效的方式，来产生复位脉冲。从而提供在发生因串联连接IGBT(3、4)的连接点(7)的dV/dt导致的误动作时，避免上下臂短路等事故的高可靠性IGBT驱动装置。

权利要求

1.一种半导体元件驱动装置，其中， 具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间； 低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半导体元件； 高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位，驱动高压侧半导体元件； 脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及复位脉冲信号；以及， 电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电路传递， 该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死区时间互补地进行导通/关断， 上述脉冲生成电路，具备在上述死区时间期间中产生上述复位脉冲的电路机构。

2. —种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间；低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准 驱动低压侧半导体元件； '高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电 位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生 成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及 复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，将上述脉冲生成电路，构成为：在上述低压侧半导体元件的导通指令 的近前，生成上述复位脉冲，以避免上下臂短路。

3. —种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子伺；低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准 驱动低压侧半导体元件；高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电 位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生 成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，将上述脉冲生成电路，构成为：生成从上述低压侧半导体元件的导通指令之前^^开始、具有与上述低压侧半导体元件的导通指令重叠的期间的上述复位脉冲。

4. 一种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间；低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准 驱动低压侧半导体元件；高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电 位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生 成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及 复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，将上述脉冲生成电路，构成为：在上述置位脉冲的近前，生成上述复 位脉冲，以避免上下臂短路。

5. —种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间；低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准 驱动低压侧半导体元件；高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电 位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生 成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，'该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，将上述脉冲生成电路，构成为：在上述高压侧和低压侧的半导体元件 均为关断的死区时间期间中，持续输出上述复位脉冲。

6. —种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间； 低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半导体元件；高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及 复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，将上述脉冲生成电路，构成为：在上述低压侧半导体元件变为导通之 前的上述高庄侧及低压侧的半导体元件均为关断的死区时间期间中，持续 输出上述复位脉冲。

7. —种半导体元件驱动装置，其中，具备：两个半导体元件，串联连接在主电源端子间；低压侧驱动电路，以上述两个半导体元件中低庄侧的接地电位为基 准，驱动低压侧半导体元件；高压侧驱动电路，以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电 位，驱动高压侧半导体元件；脉冲生成电路，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生 成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及 复位脉冲信号；以及，电平移位电路，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联 连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电 路传递，该半导体元件驱动装置，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断 的死区时间互补地进行导通/关断，并且具备：以上述串联连接点的电位为基准电位，监视上述高压侧半导体元件的 导通/关断状态的高压侧半导体元件监视电路；以及，在上述高压侧半导体元件的上述置位脉冲信号和复位脉冲信号截止 之后，且在上述高压侧半导体元件监视电路观测到高压侧半导体元件的导 通状态时，使上述复位脉冲继续的电路机构。

8. 根据权利要求7所述的半导体元件驱动装置，其特征在于，上述高压侧半导体元件监视电路，具备：包含高压侧栅极电压监视电 路，并在该高压侧栅极电压为设定值以上时，判定上述高压侧半导体元件 处于导通状态的机构。

9. 根据权利要求7所述的半导体元件驱动装置，其特征在于， 具备控制部，该控制部对上述脉冲生成电路，提供作为对上述低压侧及高压侧半导体元件的导通/关断指令的控制信号，将上述脉冲生成电路，构成为：在上述控制信号为上述高压侧半导体 元件的关断指令，且上述高压侧半导体元件监视电路观测到上述高压侧半 导体元件的导通状态时，输出上述复位脉冲。

10. —种电力变换装置，具有：电力变换用的半导体元件、和包含用 于驱动上述举导体元件的半导体元件驱动装置的控制部，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求1所述的半导体元件驱动装置。

11. 一种电机驱动装置，具备：电力变换装置，其将直流电变换为电 压可变以及/或者频率可变的交流电；控制部，包含用于驱动上述半导体元 件的半导体元件驱动装置；以及交流电机，被供给上述电力变换装置的交流输出电力并被驱动，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求1所述的半导体元件驱动装置。 .

12. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述死区时间期间中，产生上述复位脉冲。

13. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源 端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述低压侧半导体元件的导通指令的近 前，生成上述复位脉冲，以避免上下臂短路。

14. 一种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件审联连接在主电源 端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，生成从上述低压侧半导体元件的导通指令 之前起开始并具有与上述低压侧半导体元件的导通指令重叠的期间的上 述复位脉冲。

15. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述置位脉冲的近前，生成上述复位脉 冲，以避免上下臂短路。

16. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源 端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述高压侧和低压侧的半导体元件均为 关断的死区时间期间中，持续输出上述复位脉冲。

17. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源 端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压 侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述低压侧半导体元件变为导通之前的 上述高压侧及低压侧的半导体元件均为关断的死区时间期间中，持续输出 上述复位脉冲。

18. —种半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源 端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半 导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位 为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置 位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以 上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压 侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死 区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，以上述串联连接点的电位为基准电位，监 视上述高压侧半导体元件的导通/关断状态，在上述高压侧半导体元件的上 述置位脉冲信号和复位脉冲信号截止之后，且在观测到高压侧半导体元件 的导通状态时，使上述复位脉冲继续。

19. 一种电力变换方法，具有：电力变换用的半导体元件、和包含用 于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置的控制部，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求12所述的半导体元件驱动 方法。

20. —种电机驱动方法，具备：电力变换装置，其包括半导体元件并 将直流电变换为电压可变以及/或者频率可变的交流电；控制部，其包括用 于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置；以及交流电机，其被供给 上述电力变换装置的交流输出电力并被驱动，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求12所述的半导体元件驱动 方法。

说明书

半导体元件驱动装置、电力变换装置和电机驱动装置及半导体元件驱动方

法、电力变换方法和电机驱动方法

技术领域

本发明，涉及一种半导体元件驱动装置、搭载半导体元件驱动装置的电力变换装置和电机驱动装置、以及半导体元件驱动方法、电力变换方法和电机驱动方法。

背景技术

主电源端子间，串联连接有高压侧及低压侧半导体元件，构成高压侧及低压侧臂的电力变换装置中，高压侧半导体元件，被在浮动电位上驱动。因此，高压侧半导体元件的驱动电路中，使用绝缘的电源。另外，为了从
低压侧电路往高压侧电路传递驱动信号，需要电平移位（level shift)电路。电平移位电路， 一般来说由根据驱动信号生成置位脉冲及复位脉冲的脉冲生成电路、和以该置位脉冲及复位脉冲分别作为栅极输入的两个nMOSFET来构成。这种电力变换装置中，希望能够实现高耐压化、低损耗化、以及高可靠性化。
电力变换装置中，低压侧及高压侧半导体元件的连接点的电位，从低压侧半导体^;件的接地电位到主电源电压陡峭变化。此时，构成电平移位电路的nMOSFET的源一漏间，由于存在寄生静电电容，因此通过陡峭的电位变动（dV/dt二大），构成电平移位电路的两个nMOSFET中，同时流过电流。由于这种电流，可能会向高压侧控制电路传递错误的信号，会发生高压侧半导体元件误导通/关断的误动作。
专利文件1及专利文件2中，将串联连接点的陡峭的电位变动称作自励或者他励dV/dt，公开了应对因这种自励或他励dV/dt引起的电平移位电路的误动作的对策。具体来说，对比文件1中，在高压侧控制电路内设置滤波电路，专利文件2，公开了将置位信号和复位信号之差积分来传递控制信号，抑制误动作的方案。
【专利文件1】特开平9—172366号公报【专利文件2】特开2005—304113号公报
如专利文件1及专利文件2所公开的那样，通过滤波器等，来实施应对较大的dV/dt导致的误动作的对策。但是，电力变换装置中，产生多种多样的较大dV/dt。另外，随着电力变化装置的高耐压化和高输出化，发生的dV/dt有多样化的倾向，会产生高的dV/dt、发生时间长的dV/dt、甚至高频的振动等。因此，上述半导体元件驱动装置的结构中，针对因dV/dt导致的误动作的防止能力是有限的。另外，万一发生误动作，也并不具备对其进行修正的机构。

发明内容

本发明的目的在于，提高半导体元件驱动装置的dV/dt耐量。
本发明的另一目的在于，提供一种即使万一发生误动作，也能够防止上下臂短路等的重大事故的半导体元件驱动装置、搭载它的电力变换装置、以及电机驱动装置。
本发明的再另一目的在于，提高半导体元件驱动装置的dV/dt耐量，并且提供一种即使万一发生误动作，也能够防止上下臂短路等的重大事故的半导体元件驱动方法、采用它的电力变换方法、以及电机驱动方法。
本发明的一个方面，是一种半导体元件驱动装置或方法，其中，将两个半导体元件串联连接在主电源端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死区时间互补地进行导通/关断，该半导体元
件驱动装置或方法中，在上述死区时间期间中，产生上述复位脉冲。侧半导体元件的导通指令之前，生成复位脉冲。
另外，本发明的另一方面，生成从上述低压侧半导体元件的导通指令之前起开始、具有与低压侧半导体元件的导通指令重叠的期间的复位脉冲。
再有，本发明的另一方面，在高压侧和低压侧的半导体元件均为关断的死区时间期间中，持续输出复位脉冲。
再有，本发明的另一方面，在低压侧半导体元件变为导通之前的上述高压侧及低压侧的半导体元件均为关断的死区时间期间中，持续输出复位脉冲。
再有，本发明的另一方面，在观测到高压侧半导体元件的导通状态时，将低压侧半导体元件的导通指令置为无效。
通过本发明的优选实施方式，能够提高半导体元件的串联连接点的
dV/dt耐量，防止上下臂短路等的事故，实现高可靠性化、高耐压化的半
导体元件的驱动、电力变换、或者电机驱动的方法及装置。
本发明的一方面的电力变换装置，具有：电力变换用的半导体元件、和包含用于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置的控制部，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求1所述的半导体元件驱动装置。
本发明的电机驱动装置，具备：电力变换装置，其将直流电变换为电压可变以及/或者频率可变的交流电；控制部，包含用于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置；以及交流电机，被供给上述电力变换装置的交流输出电力并被驱动，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求l所述的半导体元件驱动装置。
本发明的半导体元件驱动方法，将两个半导体元件串联连接在主电源端子间，以上述两个半导体元件中低压侧的接地电位为基准驱动低压侧半导体元件，通过以上述半导体元件的串联连接点的电位为基准电位的高压侧驱动电路驱动高压侧半导体元件，以上述低压侧半导体元件的接地电位为基准电位，生成作为上述高压侧半导体元件的导通指令及关断指令的置位脉冲信号及复位脉冲信号，将上述置位脉冲信号及复位脉冲信号，往以上述串联连接点的电位为基准电位的高压侧实施电平移位，并往上述高压侧驱动电路传递，同时，对上述两个半导体元件，隔着双方均为关断的死区时间互补地进行导通/关断，该半导体元件驱动方法中，在上述死区时间期间中，产生上述复位脉冲。
本发明的电力变换方法，具有：电力变换用的半导体元件、和包含用于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置的控制部，上述半导体元件驱动装置，采用权利要求12所述的半导体元件驱动方法。
本发明的电机驱动方法，具备：电力变换装置，其包括半导体元件并将直流电变换为电压可变以及/或者频率可变的交流电；控制部，其包括用于驱动上述半导体元件的半导体元件驱动装置；以及交流电机，其被供给
上述电力变换装置的交流输出电力并被驱动，
上述半导体元件驱动装置，釆用上述半导体元件驱动方法。

附图说明

图1是使用本发明的实施例1中的电力用半导体元件的驱动装置的电机驱动装置的整体结构图。
图2是本发明的实施例1中的电平移位动作时序图。图3是本发明的实施例2中的电平移位动作时序图。图4是本发明的实施例3中的电平移位动作时序图。图5是本发明的实施例4中的电平移位动作时序图。图6是本发明的实施例5中的电平移位动作时序图。图7是使用本发明的实施例6中的电力用半导体元件的驱动电路的电机驱动装置的整体结构图。
图8是本发明的实施例6中的电平移位动作时序图。图中：l一主电源，2—平滑用电容器，3 —高压侧半导体元件（高压侧IGBT) ， 4一低压侧半导体元件（低压侧IGBT) ， 5、 6—飞轮二极管(free wheel diode) ， 7—半导体元件的串联连接点，8 —负载（三相感应电动机），9—接地电位，IO —包含保护电路的低压侧驱动电路，12—包含保护电路的高压侧驱动电路，11、 15 —电源，13—RS触发器，14一逻辑滤波器，16—电平移位电路，17—置位脉冲信号传递用的nM0S—FET，18 —复位脉冲信号传递用的nMOS—FET， 19、 20、 30—电阻，21、 22、31—齐纳二极管，23 —脉冲生成电路，24—控制部，25—死区时间生成电 路，26 —高压侧栅极电压观测电路，27—电平下降电路，28—低压侧栅极 电压观测电路，29—pMOS—FET。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。 【实施例1】
图1是使用本发明的实施例1中的电力用半导体元件的驱动装置的电 机驱动装置的全体结构图。实际上， 一般来说为输出三相交流电来对三相 感应电动机等的负载供电的机器结构，但为了便于说明，只表示出了l相
的部分。
主电源l以及平滑用电容器2的两端，串联连接有作为高压侧半导体 元件的IGBT (绝缘栅极型双极晶体管）3、以及作为低压侧半导体元件的 IGBT4。 IGBT3禾Q4上，分别反并联连接有飞轮二极管（free wheel diode) 5及6。 IGBT3与4的串联连接点7，为交流电的输出点，连接有负载（例 如三相感应电动机）8。
本实施例中，虽然使用IGBT作为半导体开关元件，但也可使用MOS —FET。在使用MOS—FET的情况下，不需要飞轮二极管5和6。
另外，低压侧IGBT4，以接地电位9为基准工作。低压侧IGBT用的 驱动电路IO，被从电源ll供电。驱动电路IO,通常包括保护电路，这里， 包含那些情况在内仅表现为驱动电路。
驱动高压侧IGBT3的驱动电路12、RS触发器13以及逻辑滤波器14， 由绝缘的电源15接受供电。驱动电路12， 一般也包含保护电路，包含那 些情况在内仅表现为驱动电路。逻辑滤波器14，是在受理到置位脉冲信号 和复位脉冲信号双方时，将信号截止的电路，对因串联连接点7的电压变 动dV/dt等引起的误动作进行抑制。
电平移位电路16，由：置位脉冲信号传递用的nMOS—FET17和复位 脉冲信号传递用的nMOS—FET18、电阻19、及20、以及齐纳二极管21 和22构成。通过从脉冲生成电路23输出置位脉冲SP， nMOS—FET17导 通，电阻20的两端产生压降，置位脉冲SP信号被传递至高压电位侧。被传递至高压电位侧的置位脉冲SP信号，经逻辑滤波器14、 RS触发器13、 以及驱动电路12，将IGBT3置为导通（turnon)。另外，从脉冲生成电路 23输出复位脉冲RP后，nM0S—FET18导通，电阻19的两端产生压降， 复位脉冲RP信号被传递至高压电位侧。被传递至高压电位侧复位脉冲RP 信号，经过逻辑滤波器14、 RS触发器13、以及驱动电路12，将IGBT3 置为关断（tumoff)。齐纳二极管21及22，抑制过电压，保护周边电路。
控制部24，输出作为对IGBT3、 4的导通/关断指令的控制信号CS。 例如，负载8为三相感应电动机，在对其进行速度控制时，根据对速度指 令的实际速度的偏差，控制包含IGBT3、 4的逆变器的输出电压*输出频 率，使三相感应电动机的速度接近所述速度指令。控制信号CS，可考虑 使用由这种控制系统得到的、对IGBT3、 4的导通/关断指令。
死区时间生成电路25，接受来自控制部24的控制信号CS来确保死 区时间（dead time) DT，生成低压侧驱动信号LD及高压侧驱动信号HD。
本实施例中，为了实现半导体元件驱动装置、电力变换装置、以及电 机驱动装置的高耐压化、高输出化，将置位脉冲信号传递用的nMOS — FET17、复位脉冲信号传递用的nM0S—FET18、低电压侧电路10、以及 高电压侧电路，分别作为单独的硅片（silicon chip)。另夕卜，将这些单独的 硅片固定在绝缘基板上，进行布线，形成用树脂进行封装的MCM (多芯 片模块：multichip module)结构、或者SIP (System in Package)结构。也 可形成将所有的半导体电路用1个硅片构成的SOC (System on Chip)结
接下来，参照图2，对本实施例1的动作进行说明。 图2，是本发明的实施例1中的电平移位动作时序图。控制信号CS 中，High为低压侧IGBT的导通指令（高压侧IGBT的关断指令）CSl、 CS2、……，Low为高压侧IGBT的导通指令（低压侧IGBT的关断指令）。 死区时间生成电路25，接收控制信号CS来生成低压侧驱动信号LD及高 压侧驱动信号HD，该低压侧驱动信号LD及高压侧驱动信号HD用于使 两个IGBT隔着双方均为关断的死区时间互补地导通/关断。这些低压侧驱 动信号LD及高压侧驱动信号HD，分别是High为导通指令、Low为关断 指令，为了防止上下臂短路而设置死区时间DT1〜DT4。低压侧驱动信号LD，直接通过低压侧驱动电路10，成为低压侧IGBT
另一方面，高压侧中，通过脉冲生成电路23，根据高压侧驱动信号 HD (根据需要，包含低压侧驱动信号LD)，生成高压侧IGBT的栅极信 号生成用的置位脉冲SP以及复位脉冲RP。其结果，从控制信号CS1、 CS2 的下降沿起，由经过死区时间DT2、 DT4之后的置位脉冲SP1、 SP2，高 压侧IGBT导通。然后，复位脉冲RP1及RP3，成为与控制信号CS的上 升对应的高压侧IGBT3的关断指令。此时，考虑到导通延迟时间，而复位 脉冲RP2及RP4与低压侧驱动信号LD1、 LD2的上升，重叠了短时间td。
这样，本实施例1中，脉冲生成电路23，具备在死区时间DT1、 DT3 期间中，产生复位脉冲PR2、 PR4的电路机构。另外，构成为将这些复位 脉冲PR2、 PR4在低压侧IGBT4的导通指令LD1、 LD2之前生成。再有 构成为，生成从低压侧IGBT的导通指令LD1、 LD2之前起开始，并具有 与低压侧IGBT的导通指令重叠的期间td的复位脉冲PR2、 PR4。
这样，在死区时间DT1、 DT3期间中，即使因IGBT3与4的串联连 接点7的电位变动dV/dt等，高压侧IGBT3误导通，也能够避免上下臂短 路。
【实施例2】
接着，参照图3对本发明的实施例2进行说明。
图3为本发明的实施例2中的电平移位动作时序图，该实施例2中的 使用电力用IGBT的驱动电路的电机驱动装置和电力变换装置的整体结 构，与实施例l相同。
基本动作虽然与实施例l相同，但本实施例2中，脉冲生成电路23，
构成为在死区时间DT2、 DT4期间中，在置位脉冲SP1、 SP2之前生成复 位脉冲RP2、 RP4。
这样，由于即使在死区时间DT2、 DT4期间中，高压侧IGBT3误被 置为导通，也能将其立即置为关断，因此能够防止高压侧IGBT3被过早导 通的情况，防止控制性的下降。 【实施例3】
接着，参照图4对本发明的实施例3进行说明。图4，是本发明的实施例3中的电平移位动作时序图，该实施例3中 的使用电力用半导体元件的驱动电路的电机驱动装置和电力变换装置的 整体结构，与实施例1相同。
基本的动作与实施例1同样，复位脉冲RP2及RP5，在低压侧IGBT4 置为导通之前产生，并对高压侧IGBT3输出关断指令。
除此之外，该实施例3中，还在置位脉冲SP1、 SP2的近前，配置复 位脉冲RP3及RP6。这样，即使在死区时间DT1〜DT4期间中发生误动 作，也能防止上下臂间的短路，并且防止控制性的下降。 【实施例4】
接着，参照图5对本发明的实施例4进行说明。
图5，是本发明的实施例4中的电平移位动作时序图，该实施例4中 的使用电力用半导体元件的驱动电路的电机驱动装置和电力变换装置的 整体结构，与实施例l相同。
本实施例中，在所有的死区时间DT1〜DT4期间中持续输出复位脉冲 RP1〜RP4。这样，在死区时间DT期间中，即使发生因IGBT3和4的串 联连接点7的dV/dt等而导致的电平移位电路16的误动作，也能够由逻辑 滤波器14将错误信号截止。因此，即使在所有的死区时间DT1〜DT4期 间中发生误动作，也能够防止上下臂间的短路，并且防止控制性的下降。 【实施例5】
接着，参照图6对本发明的实施例5进行说明。
图6，是本发明的实施例5中的电平移位动作时序图，该实施例5中 的使用电力用半导体元件的驱动电路的电机驱动装置和电力变换装置的 整体结构，与实施例l相同。
本实施例中，将脉冲生成电路23构成为，在低压侧IGBT4形成导通 之前的高压侧及低压侧的IGBT3和4均为关断的死区时间DTK DT3期 间中，持续输出复位脉冲RP1、 RP2。
通过这样，在死区时间DT1、 DT3期间中，即使在因IGBT3和4的 串联连接点7的电位变动dV/dt等发生误动作的情况下，也能够防止上下 臂短路。另外，与实施例4相比能够减少耗电。 【实施例6】图7是使用本发明的实施例6的电力用半导体元件的驱动电路的电机 驱动装置的整体结构图。省略与实施例l重复的说明。
高压侧栅极电压观测电路26，将高压侧IGBT3与低压侧IGBT4的连 接点7的电位作为基准电位，观测高压侧IGBT3的栅极电压。这样，将高 压侧IGBT3的栅极电压与设定值进行比较，判断高压侧IGBT3是导通状 态还是关断状态。高压侧栅极电压观测电路26输出的信息，由电平降低 电路27，传递给以低压侧IGBT4的接地电位9为基准的低压侧栅极电压 观测电路28。电平降低电路27，由pMOS—FET29、电阻30、以及齐纳 二极管31构成。由高压侧栅极电压观测电路26的输出，pMOS—FET29 导通，电阻30的两端产生电压，高压侧IGBT3的导通/关断信息，被传递 至低压侧栅极电压观测电路28。齐纳二极管31，保护周边电路不受过电 压影响。
传递至低压侧栅极电压观测电路28的信息，被输入至低压侧驱动电 路10以及脉冲生成电路23。
低压侧驱动电路10，在高压侧IGBT3为导通状态时，将低压侧IGBT4 的导通指令截止，使之无效。另外，脉冲生成电路23，无论高压侧驱动信 号HD是Low (高压侧IGBT3的关断指令）与否，都在高压侧IGBT3为 导通状态的情况下，持续输出复位脉冲RP。
图8，是本发明的实施例6中的半导体元件驱动装置的动作时序图。
考虑高压侧IGBT3误导通（ON)，并产生其导通（ON)状态信号HOll 的情况。此时，低压侧驱动电路10，因高压侧IGBT3为导通状态，将低 压侧驱动信号LD1无效化，将低压侧IGBT4的导通指令截止。
另外，脉冲生成电路23，无论高压侧驱动信号HD是Low (高压侧 IGBT3的关断指令）与否，都在高压侧IGBT3为导通状态，且产生了表 示错误的导通状态的信号H012的情况下，持续输出复位脉冲RP2。
这样，该实施例6中，具备：以两IGBT3、 4的串联连接点7的电位 为基准电位，监视高压侧IGBT3的导通/关断状态的高压侧IGBT监视电 路26，以及在该高压侧IGBT监视电路26观测高压侧IGBT3的导通状态 时，将低压侧IGBT4的导通指令LD1置为无效的电路机构。
另外，具备:在高压侧IGBT3的驱动信号HD1截止之后，高压侧IGBT监视电路26也还观测高压侧IGBT3的导通状态，在产生误导通状态信号 H012时，使复位脉冲RP2继续的电路机构。 这样，能够防止上下臂短路。
本发明可以作为半导体元件驱动电路、电力变换装置以及电机驱动装 置应用于任何领域。例如，可应用于工业用机器人、铁路、家电产品等中。 特别是，适合于需要高耐压化、高可靠性的用途，例如车载用的半导体元 件驱动电路、电力变换装置、以及电机驱动装置。