驱动装置和开关装置

摘要

若单纯地检测回流电流，则有可能将来自开关元件的寄生电容的放电电流误检测为回流电流而使上下臂短路。本发明提供一种驱动装置，其对反向并联连接有二极管的主开关元件进行导通关断驱动，具备：检测部，其检测漏极端子与源极端子之间的电压；判定部，其基于检测部检测出的检测电压，输出表示从源极端子侧向漏极端子侧是否有回流电流流通的判定信号；以及驱动控制部，其进行分别以接收到使主开关元件导通的导通指令信号和表示有回流电流流通的判定信号被输出为条件而使主开关元件成为导通状态的控制。

权利要求

1.一种驱动装置，其特征在于，对反向并联连接有二极管的主开关元件进行导通关断驱动，具备：检测部，其检测漏极端子与源极端子之间的电压；

判定部，其基于所述检测部检测出的检测电压，输出表示从所述源极端子侧向所述漏极端子侧是否有回流电流流通的判定信号；以及驱动控制部，其进行以接收到使所述主开关元件导通的导通指令信号为条件而使所述主开关元件成为导通状态，且以表示有所述回流电流流通的所述判定信号被输出为条件而使所述主开关元件成为导通状态的控制。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述判定部将所述检测电压与预先确定的阈值电压进行比较，来判定是否有所述回流电流流通。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述阈值电压为0V。

4.一种驱动装置，其特征在于，对反向并联连接有二极管的主开关元件进行导通关断驱动，具备：检测部，其检测从所述主开关元件的源极端子侧朝向漏极端子侧流通的电流；

判定部，其基于所述检测部检测出的检测电流，输出表示从所述源极端子侧向所述漏极端子侧是否有回流电流流通的判定信号；以及驱动控制部，其进行以接收到使所述主开关元件导通的导通指令信号为条件而使所述主开关元件成为导通状态，且以表示有所述回流电流流通的所述判定信号被输出为条件而使所述主开关元件成为导通状态的控制。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述判定部将所述检测电流与预先确定的阈值电流进行比较，来判定是否有所述回流电流流通。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述判定部将所述检测电流的时间变化与预先确定的值进行比较，来判定是否有所述回流电流流通。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，在与所述主开关元件串联地连接的对置开关元件通过使该对置开关元件关断的关断指令信号而被设为了关断状态的情况下，所述判定部判定在所述主开关元件中是否有所述回流电流流通。

8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动控制部使相应于判定为有所述回流电流流通而使所述主开关元件成为导通状态的速度快于相应于接收到所述导通指令信号而使所述主开关元件成为导通状态的速度。

9.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动控制部具有与所述主开关元件的栅极连接的栅极电阻，并且使相应于判定为有所述回流电流流通而使所述主开关元件成为导通状态的情况下的所述栅极电阻的电阻值小于相应于接收到所述导通指令信号而使所述主开关元件成为导通状态的情况下的所述栅极电阻的电阻值。

10.根据权利要求1～6中的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还具备存储部，所述存储部存储从与所述主开关元件串联地连接的对置开关元件被设为关断状态起到通过所述判定部判定为有所述回流电流流通的时刻为止的时间，在存储有所述时间的情况下，所述判定部在从所述对置开关元件被设为关断状态起经过所述时间的时刻输出表示有所述回流电流流通的所述判定信号。

11.根据权利要求1～6中的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，所述导通指令信号被设定为隔着死区时间使所述主开关元件成为导通状态，所述死区时间是所述主开关元件和与所述主开关元件串联地连接的对置开关元件都成为关断状态的时间，所述驱动控制部以判定为有所述回流电流流通为条件，将由所述判定信号引起的所述主开关元件的导通状态维持到通过使所述主开关元件导通的导通指令信号使所述主开关元件成为导通状态的时刻以后。

12.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还具备脉冲输出部，所述脉冲输出部以表示有所述回流电流流通的所述判定信号被输出为条件而输出具有预先确定的时间宽度的脉冲信号，所述驱动控制部以所述脉冲信号被输出为条件，使所述主开关元件成为导通状态。

13.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，所述脉冲信号的时间宽度比所述死区时间长，并且比通过下一次的所述导通指令信号使所述主开关元件维持在导通状态的时间宽度短。

14.一种开关装置，其特征在于，具备：

权利要求1～13中的任意一项所述的驱动装置；

所述主开关元件，其栅极通过所述驱动装置进行驱动；以及续流二极管，其与所述主开关元件反向并联地连接。

15.根据权利要求14所述的开关装置，其特征在于，所述主开关元件是宽带隙半导体元件。

16.根据权利要求14或15所述的开关装置，其特征在于，所述续流二极管是所述主开关元件的寄生二极管。

说明书

驱动装置和开关装置

技术领域

[0001] 本发明涉及驱动装置和开关装置。

背景技术

[0002] 在使上下臂的开关元件以同步整流方式进行开关的情况下，通过在使各臂成为导通状态的期间中设置死区时间来防止上下臂的短路。但是，在死区时间中，输出电压会下降而产生损耗。因此，提出了在使一个臂的开关元件关断了的情况下，相应于在另一个臂中检测出回流电流这一情形而使该另一个臂的开关元件导通来缩短死区时间等的技术(例如，参照专利文献1～3)。

[0003] 专利文献1：日本特开2016-158478号公报

[0004] 专利文献2：日本专利第5939908号说明书

[0005] 专利文献3：日本特开2017-51049号公报

发明内容

[0006] 技术问题

[0007] 但是，若单纯地检测回流电流，则有可能将来自开关元件的寄生电容的放电电流误检测为回流电流而将上下臂短路。

[0008] 技术方案

[0009] 在本发明的第一方式中，提供一种驱动装置，其对反向并联连接有二极管的主开关元件进行导通关断驱动。驱动装置可以具备检测漏极端子与源极端子之间的电压的检测部。驱动装置可以具备基于检测部检测出的检测电压，输出表示从源极端子侧向漏极端子侧是否有回流电流流通的判定信号的判定部。驱动装置可以具备驱动控制部，该驱动控制部进行以接收到使主开关元件导通的导通指令信号为条件而使主开关元件成为导通状态，且以表示有回流电流流通的判定信号被输出为条件而使主开关元件成为导通状态的控制。

[0010] 判定部可以将检测电压与预先确定的阈值电压进行比较，来判定是否有回流电流流通。

[0011] 阈值电压可以为0V。

[0012] 在本发明的第二方式中，提供一种驱动装置，其对反向并联连接有二极管的主开关元件进行导通关断驱动。驱动装置可以具备检测从主开关元件的源极端子侧朝向漏极端子侧流通的电流的检测部。驱动装置可以具备基于检测部检测出的检测电流，输出表示从源极端子侧向漏极端子侧是否有回流电流流通的判定信号的判定部。驱动装置可以具备驱动控制部，该驱动控制部进行以接收到使主开关元件导通的导通指令信号为条件而使主开关元件成为导通状态，且以表示有回流电流流通的判定信号被输出为条件而使主开关元件成为导通状态的控制。

[0013] 判定部可以将检测电流与预先确定的阈值电流进行比较，来判定是否有回流电流流通。

[0014] 判定部可以将检测电流的时间变化与预先确定的值进行比较，来判定是否有回流电流流通。

[0015] 可以在与主开关元件串联地连接的对置开关元件通过使该对置开关元件关断的关断指令信号而被设为了关断状态的情况下，判定部判定在主开关元件中是否有回流电流流通。

[0016] 驱动控制部可以使相应于判定为有回流电流流通而使主开关元件成为导通状态的速度快于相应于接收到导通指令信号而使主开关元件成为导通状态的速度。

[0017] 驱动控制部可以具有与主开关元件的栅极连接的栅极电阻，并且使相应于判定为有回流电流流通而使主开关元件成为导通状态的情况下的栅极电阻的电阻值小于相应于接收到导通指令信号而使主开关元件成为导通状态的情况下的栅极电阻的电阻值。

[0018] 驱动装置还可以具备存储部，所述存储部存储从与主开关元件串联地连接的对置开关元件被设为关断状态起到通过判定部判定为有回流电流流通的时刻为止的时间。在存储有时间的情况下，判定部可以在从对置开关元件被设为关断状态起经过时间的时刻输出表示有回流电流流通的判定信号。

[0019] 导通指令信号可以被设定为隔着死区时间使主开关元件成为导通状态，所述死区时间是主开关元件和与主开关元件串联地连接的对置开关元件都成为关断状态的时间。驱动控制部可以将判定为有回流电流流通作为条件，将由判定信号引起的主开关元件的导通状态维持到通过使主开关元件导通的导通指令信号使主开关元件成为导通状态的时刻以后。

[0020] 驱动装置可以还具备脉冲输出部，所述脉冲输出部以表示有回流电流流通的判定信号被输出为条件而输出具有预先确定的时间宽度的脉冲信号。驱动控制部可以将脉冲信号被输出作为条件，使主开关元件成为导通状态。

[0021] 脉冲信号的时间宽度可以比死区时间长，并且通过下一次的导通指令信号使主开关元件维持在导通状态的时间宽度短。

[0022] 在本发明的第三方式中，提供一种开关装置。开关装置可以具备第一方式或第二方式的驱动装置。开关装置可以具备栅极通过驱动装置进行驱动的主开关元件。开关装置可以具备与主开关元件反向并联地连接的续流二极管。

[0023] 主开关元件可以是宽带隙半导体元件。

[0024] 续流二极管可以是主开关元件的寄生二极管。

[0025] 上述的发明内容未列举本发明的所有特征。这些特征群的子组合也能够成为发明。

附图说明

[0026] 图1示出第一实施方式的开关装置。

[0027] 图2示出开关装置的工作模式。

[0028] 图3示出第一实施方式的开关装置的工作波形。

[0029] 图4示出第二实施方式的开关装置。

[0030] 符号说明

[0031] 1 主开关元件，2 主开关元件，3 续流二极管，4 续流二极管，5 驱动装置，6 驱动装置，61 检测部，63 判定部，65 驱动控制部，100开关装置，101 正侧电源线，102 负侧电源线，105 电源输出端子，106 感性负载，200 开关装置，611 电阻，612 电阻，650 IF电路，651 第一开关元件，652 第二开关元件，653 第三开关元件，654 栅极电阻，655 脉冲输出电路，656 OR电路，6541 栅极电阻，6542 栅极电阻，6543栅极电阻。

具体实施方式

[0032] 以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式并不限定权利要求的发明。另外，实施方式中说明的特征的所有组合并不一定是发明的解决方案所必须的。应予说明，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。

[0033] [1.第一实施方式]

[0034] 图1示出本实施方式的开关装置100。

[0035] 作为一例，开关装置100表示马达驱动用或电力供给用的电力变换装置的1相，其通过切换正侧电源线101以及负侧电源线102与电源输出端子105的连接来从电源输出端子105输出变换后的电压。

[0036] 在此，在正侧电源线101与负侧电源线102之间施加例如600～800V的直流电压，负侧电源线102连接于整个开关装置100的基准电位(作为一例，为地电位)。另外，感性负载106连接于电源输出端子105。开关装置100具备：正侧的主开关元件1和负侧的主开关元件
2；与主开关元件1反向并联地连接的续流二极管3和与主开关元件2反向并联地连接的续流二极管4；以及正侧的驱动装置5和负侧的驱动装置6。

[0037] [1－1.主开关元件]

[0038] 主开关元件1、2各自的漏极端子与源极端子之间电连接或电切断。例如，主开关元件1、2通过后述的驱动装置5、6来切换导通(也称为连接)、关断(也称为切断)。在此，在本实施方式中，作为一例，主开关元件1、2串联地依次连接于负侧电源线102与正侧电源线101之间，构成电力变换装置中的上臂和下臂。电源输出端子105连接于主开关元件1与主开关元件2的中点。

[0039] 主开关元件1、2是以硅为基材的硅半导体元件。代之，主开关元件1、2中的至少一方也可以是宽带隙半导体元件。所谓宽带隙半导体元件，是带隙比硅半导体元件大的半导体元件，是例如包含SiC、GaN、金刚石、氮化镓系材料、氧化镓系材料、AlN、AlGaN或ZnO等的半导体元件。宽带隙半导体元件与硅半导体元件相比，可以使开关速度提高。应予说明，在本实施例中，主开关元件1、2可以是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，具有正侧电源线101侧为阴极的寄生二极管(未图示)。

[0040] [1－2.续流二极管]

[0041] 续流二极管3与主开关元件1反向并联地连接，续流二极管4与主开关元件2反向并联地连接。续流二极管3、4可以是肖特基势垒二极管，也可以是MOSFET的寄生二极管。续流二极管3、4可以是硅半导体元件，也可以是宽带隙半导体元件。

[0042] [1－3.驱动装置]

[0043] 驱动装置5、6基于从外部输入的输入信号来驱动对应的主开关元件1、2的栅极。在此，输入信号从未图示的信号源被供给，使主开关元件1、2以同步整流方式进行开关。例如，输入信号被设定为，隔着死区时间(也称为上下臂的死区时间)择一地(作为一例，交替地)使主开关元件1、2成为导通状态，所述死区时间是主开关元件1、2双方成为关断状态的时间。通过设置输入信号指示为将主开关元件1、2分别维持为关断状态的期间(也称为输入信号的死区时间)来实现上下臂的死区时间。输入信号可以通过PWM控制来控制主开关元件1、2而使大致正弦波的交流电流从电源输出端子105输出。输入信号可以针对主开关元件1和主开关元件2单独地进行输入。应予说明，在本实施方式中，作为一例，输入信号在为高(导通指令信号)的情况下指示使主开关元件2成为导通状态，在为低(关断指令信号)的情况下指示使主开关元件2成为关断状态。

[0044] 正侧的驱动装置5驱动主开关元件1的栅极，负侧的驱动装置6驱动主开关元件2的栅极。在此，也将主开关元件1、2中的与进行开关的对象串联地连接的元件称为对置开关元件。例如，关于负侧的驱动装置6，主开关元件1为对置开关元件。应予说明，由于驱动装置5、6是同样的构成，所以在本实施方式中关于负侧的驱动装置6进行说明，关于正侧的驱动装置5省略说明。

[0045] 驱动装置6具备检测部61、判定部63和驱动控制部65。

[0046] [1－3－1.检测部]

[0047] 检测部61检测主开关元件2的漏极端子与源极端子之间的电压。例如，检测部61具有串联地连接于漏极端子与源极端子之间而将漏极端子与源极端子之间的电压进行分压的电阻611、612。电阻611、612的中点与判定部63连接，将检测的电压供给于判定部63。

[0048] [1－3－2.判定部]

[0049] 判定部63基于检测部61检测出的检测电压，输出表示是否从源极端子侧向漏极端子侧有回流电流流通的判定信号。判定部63将预先确定的阈值电压与检测电压进行比较来判定是否有回流电流流通。例如，判定部63相应于检测电压小于阈值电压这一情形，判定为有回流电流流通。由此，可靠地检测有回流电流流通这一情形。作为一例，阈值电压为0V，在此情况下，相应于源极端子的电位高于漏极端子的电位这一情形，判定为有回流电流流通。应予说明，在本实施方式中，关于检测电压而言，将续流二极管4的正向的电压、即阴极侧的电位高于阳极侧的电位的情况下的电压(参照图中的白底箭头)设为正电压。阈值电压也可以是小于0V的负的电压，例如可以是绝对值大于续流二极管4的阈值电压(作为一例，为
0.6V)的负的电压(-0.8V)。

[0050] 在本实施方式中，作为一例，判定部63始终进行判定。另外，判定部63在判定为有回流电流流通的情况下向驱动控制部65供给持续成为高的判定信号。

[0051] [1－3－3.驱动控制部]

[0052] 驱动控制部65控制主开关元件2，例如分别以表示有回流电流流通的判定信号被输出这一情形和对主开关元件2输入了导通指令信号这一情形为条件，进行使主开关元件2成为导通状态的控制。在本实施方式中，作为一例，驱动控制部65分别以在对置侧的主开关元件1被设为了关断状态的情况下判定信号变为高这一情形和对主开关元件2输入了导通指令信号这一情形为条件，使主开关元件2成为导通状态。驱动控制部65具有第一开关元件651、第二开关元件652、栅极电阻654、IF(接口)电路650、脉冲输出电路655以及OR电路656。

[0053] [1－3－3(1).第一开关元件、第二开关元件]

[0054] 第一开关元件651以及第二开关元件652向主开关元件2的栅极端子供给指示导通或关断的栅极驱动信号(导通指令信号或关断指令信号)。

[0055] 例如，第一开关元件651与栅极电阻654串联地连接于比负侧电源线102的基准电位高的第一电位(作为一例，为20V)与主开关元件2的栅极端子之间。由此，若第一开关元件651导通，则驱动主开关元件2的栅极的栅极驱动信号成为高，主开关元件2被接通。在本实施方式中，作为一例，第一开关元件651是NPN型的双极型晶体管，其集电极端子连接于第一电位侧，发射极端子连接于主开关元件2的栅极端子侧，基极端子连接于IF电路650侧(在本实施方式中，作为一例，是OR电路656侧)。由此，第一开关元件651根据接收的栅极驱动信号变为高而成为导通状态。

[0056] 第二开关元件652与栅极电阻654串联地连接于比基准电位低的第二电位(作为一例，为-5V)与主开关元件2的栅极端子之间。由此，若第二开关元件652导通，则栅极驱动信号成为低，主开关元件2被关断。在本实施方式中，作为一例，第二开关元件652是PNP型的双极型晶体管，其集电极端子连接于第二电位侧，发射极端子连接于主开关元件2的栅极端子侧，基极端子连接于IF电路650侧(在本实施方式中，作为一例，是OR电路656侧)。由此，第二开关元件652根据接收的栅极驱动信号变为低而成为导通状态。

[0057] 应予说明，第一开关元件651、第二开关元件652不限于双极型晶体管，也可以是MOSFET等其他结构的半导体元件。

[0058] [1－3－3(2).栅极电阻]

[0059] 栅极电阻654连接于主开关元件2的栅极端子。应予说明，在本实施方式中，作为一例，栅极电阻654配置于第一开关元件651和第二开关元件652的中点与主开关元件2的栅极端子之间，但是也可以配置于第一开关元件651和第二开关元件652的各自的集电极端子侧。

[0060] [1－3－3(3).IF电路]

[0061] IF电路650从驱动装置6的外部接收输入信号。在本实施方式中，作为一例，IF电路650向OR电路656供给输入信号。

[0062] [1－3－3(4).脉冲输出电路]

[0063] 脉冲输出电路655以通过判定部63判定为有回流电流流通这一情形为条件向第一开关元件651供给成为高的脉冲信号。在本实施方式中，作为一例，脉冲输出电路655可以将判定信号成为高的边沿作为触发而输出脉冲信号。脉冲输出电路655经由OR电路656向第一开关元件651的基极端子供给脉冲信号。

[0064] 脉冲输出电路655可以通过将输入信号的上升(导通指令信号)以及下降(关断指令信号)闩锁，来区分主开关元件1被设为关断状态而开始的情况下的死区时间和主开关元件2被设为关断状态而开始的情况下的死区时间，可以在主开关元件1被设为了关断状态的情况下的死区时间中判定信号变成了高的情况下输出脉冲信号。

[0065] [1－3－3(5).OR电路]

[0066] OR电路656具有输入端子和输出端子，输入端子连接于IF电路650和脉冲输出电路655，输出端子连接于第一开关元件651的基极端子和第二开关元件652的基极端子。由此，OR电路656向第一开关元件651、第二开关元件652供给栅极控制信号，使其输出针对主开关元件2的栅极端子的栅极驱动信号，所述栅极控制信号是将针对主开关元件2的输入信号与来自脉冲输出电路655的脉冲信号取逻辑或而得到的信号。其结果，以由输入信号指示了导通这一情形和判定为有回流电流流通这一情形(在本实施方式中为脉冲信号上升这一情形)中的至少一方为条件，栅极控制信号、进而栅极驱动信号成为高，主开关元件2被设为导通状态。另外，以由输入信号指示关断且未输出表示有回流电流流通的判定信号这一情形(作为一例，为脉冲信号下降这一情形)为条件，栅极控制信号、进而栅极驱动信号成为低，主开关元件2被设为关断状态。

[0067] 根据以上的开关装置100，由于基于主开关元件2的漏极端子与源极端子之间的检测电压来判定是否有回流电流流通，所以与检测从源极端子向漏极端子的电流来单纯地判定是否有回流电流流通的情况不同，能够防止因主开关元件2的寄生电容的放电电流的产生而误判定为有回流电流流通的情形。因而，由于能够在切实地有回流电流流通的状态下使主开关元件2导通，所以能够防止主开关元件1、2同时成为导通状态而上下臂短路的情形。

[0068] 另外，由于分别以判定为有回流电流流通这一情形和接收到导通指令信号这一情形为条件使主开关元件2成为导通状态，所以与仅以导通指令信号的输入为条件使主开关元件2成为导通状态的情况、即等待经过由输入信号设定的死区时间而使主开关元件2成为导通状态的情况比较，能够缩短实际的死区时间。因而，能够降低由死区时间期间中的电压下降引起的损耗。另外，能够缩短有回流电流流通的时间，防止续流二极管的劣化、破坏。

[0069] 另外，由于以判定为有回流电流流通这一情形为条件脉冲信号成为高，且以该成为高的脉冲信号被输出为条件而使主开关元件2成为导通状态，所以能够防止成为了导通状态的主开关元件2在通过导通指令信号而成为导通状态之前成为关断状态的情形。

[0070] 另外，由于以在对置侧的主开关元件1成为了切断状态的情况下判定信号成为高这一情形为条件使主开关元件2成为导通状态，所以能够防止在主开关元件2成为了关断状态的情况下的死区时间中主开关元件2因判定信号成为高而再导通从而上下臂短路的情形。

[0071] [1－4.工作模式]

[0072] 图2示出本实施方式的开关装置100的工作模式。图中，虚线的箭头表示电流的流通，虚线圆表示主开关元件1、2中的导通状态(连接状态)的元件。依主开关元件1、2的导通、关断的状态以及电流的方向，开关装置100可以取8个工作模式(1)～(8)。

[0073] 工作模式(1)～(4)是从电源输出端子105输出的输出电流为正的情况的模式，在主开关元件1、2隔着死区时间交替地变为导通的情况下，反复进行按照该顺序的转变。例如，在工作模式(1)中，使上臂的主开关元件1导通，结果，通过主开关元件1向电源输出端子105流通正的电流。在工作模式(2)中，使主开关元件1关断从而成为主开关元件1、2都处于关断状态的死区时间，从工作模式(1)起产生的电流变化因感性负载106的自感应作用而受到妨碍，结果，通过下臂的续流二极管4向电源输出端子105流通正的电流。在工作模式(3)中，使主开关元件2导通，结果，通过主开关元件2和续流二极管4向电源输出端子105流通正的电流。在工作模式(4)中，使主开关元件2关断而成为死区时间，与工作模式(2)同样地通过续流二极管4向电源输出端子105流通正的电流。这样，在工作模式(1)～(4)中，下臂成为回流侧，在下臂的续流二极管4中流通回流电流。

[0074] 同样地，工作模式(5)～(8)是从电源输出端子105输出的输出电流为负的情况的模式，在主开关元件1、2隔着死区时间交替地变为导通的情况下，反复进行按照该顺序的转变。例如，在工作模式(5)中，使上臂的主开关元件1导通，结果，通过主开关元件1和续流二极管3向电源输出端子105流通负的电流。在工作模式(6)中，使主开关元件1关断从而成为死区时间，从工作模式(5)起产生的电流变化因感性负载106的自感应作用而受到妨碍，结果，通过上臂的续流二极管3向电源输出端子105流通负的电流。在工作模式(7)中，使下臂的主开关元件2导通，结果，通过主开关元件2向电源输出端子105流通负的电流。在工作模式(8)中，使主开关元件2关断而成为死区时间，与工作模式(6)同样地通过续流二极管3向电源输出端子105流通负的电流。这样，在工作模式(5)～(8)中，上臂成为回流侧，在上臂的续流二极管3中流通回流电流。

[0075] [1－5.工作波形]

[0076] 图3示出本实施方式的开关装置100的工作波形。在该例中，示出上述的工作模式(1)～(3)的转变时的工作波形。即，在时刻t1对作为对置侧开关元件的主开关元件1供给了进行关断的输入信号(关断指令信号)后，隔着时刻t1～t5的期间中的输入信号的死区时间，在时刻t5对作为回流侧的主开关元件2供给进行接通的输入信号(导通指令信号)。应予说明，工作模式(7)、(8)、(5)的转变时的工作波形也是同样。另外，图中的横轴表示时间，纵轴表示主开关元件1、2的输入信号、栅极源极间电压Vgs、漏极源极间电压Vds、漏极电流Id、回流电流If等。另外，图中的“Ed”表示正侧电源线101与负侧电源线102之间的直流电压。

[0077] 首先，在时刻t1，若针对主开关元件1的输入信号从高(导通指令)切换为低(关断指令)，则栅极源极间电压Vgs(1)减小，开始关断工作。接着，若栅极源极间电压Vgs(1)减小到米勒电压(时刻t2)，则栅极源极间电压Vgs(1)的变化变得平坦(所谓的米勒平台)，主开关元件1的漏极源极间电压Vds(1)增加，漏极电流Id(1)减小。另一方面，在主开关元件2中，漏极源极间电压Vds(2)降低，通过续流二极管4的回流电流If(2)增加。

[0078] 接下来，在时刻t3，若主开关元件2的漏极源极间电压Vds(2)成为0，则在主开关元件1中米勒平台结束，漏极电流Id(1)急剧地减小(在时刻t4成为0)。另外，漏极源极间电压Vds(1)增加到峰值电压Vp之后，在时刻t4成为正侧电源线101与负侧电源线102之间的直流电压Ed，栅极源极间电压Vgs(1)低于栅极阈值电压Vth。由此，工作模式从模式(1)转变为模式(2)。

[0079] 另一方面，在主开关元件2中，在续流二极管4中流通的回流电流If变大而开始回流模式，在主开关元件2的两端产生续流二极管4的正向电压，漏极源极间电压Vds(2)进一步降低而成为负电压(负极性)(参照图中的虚线圆)。由此，由判定部63判定为漏极源极间电压Vds(2)小于阈值电压(作为一例，为0V)，即判定为有回流电流流通，从而判定信号变为高。

[0080] 若判定信号变为高，则从脉冲输出电路655对OR电路656供给变为了高的脉冲信号，结果，无论针对主开关元件2的输入信号的状态如何，针对主开关元件2的栅极控制信号都成为高。其结果，主开关元件2的栅极源极间电压Vgs(2)上升，在时刻t6’由于该栅极源极间电压Vgs(2)高于栅极阈值电压Vth，所以工作模式从模式(2)转变为模式(3)(参照图中“有回流电流流通的情况下的波形”)。相对于此，在栅极源极间电压Vgs(2)相应于输入信号在时刻t5变为高这一情形而上升的情况下，在比时刻t5、t6’靠后的时刻t6，栅极源极间电压Vgs(2)高于栅极阈值电压而工作模式从模式(2)转变为模式(3)(参照图中“原始的波形”)。因而，根据本实施方式，实际的上下臂的死区时间短于与输入信号相应的上下臂的死区时间。在此，脉冲信号的时间宽度可以是预先确定的固定长度，可以具有比死区时间长的脉冲宽度。由此，因有回流电流流通而引起的主开关元件2的导通状态维持到通过输入信号使主开关元件2成为导通状态的时刻、例如时刻t6以后。另外，脉冲信号的时间宽度可以短于通过下一次的导通指令信号使主开关元件2维持在导通状态的时间宽度。由此，可防止在输入信号变为了低(关断指令信号)之后主开关元件2维持在导通状态的情形。

[0081] 根据以上的工作，由于在判定为有回流电流流通的情况下判定信号变为高而输出脉冲信号，并以脉冲信号为条件使主开关元件2成为导通状态，所以即使是有回流电流持续流通的情况，也可通过脉冲信号的下降使主开关元件2成为关断状态。因而，能够防止在有回流电流持续流通的情况下，关断了的主开关元件2立即再导通从而上下臂短路。

[0082] 另外，由于主开关元件2维持在导通状态直到通过输入信号使主开关元件2成为导通状态的时刻t6以后，所以能够防止在因有回流电流流通而使主开关元件2导通之后到时刻t6为止的期间中主开关元件2恢复为关断状态的情形。

[0083] [2.第二实施方式]

[0084] 图4示出本实施方式的开关装置200。开关装置200的驱动控制部65A具有第三开关元件653、栅极电阻6541～6543。

[0085] 第三开关元件653与第一开关元件651并联地连接于第一电位(作为一例，为20V)与主开关元件2的栅极端子之间。由此，若第三开关元件653导通，则栅极驱动信号成为高，主开关元件2接通。在本实施方式中，作为一例，第三开关元件653是NPN型的双极型晶体管，其集电极端子连接于第一电位侧，发射极端子连接于主开关元件2的栅极端子侧，基极端子连接于脉冲输出电路655侧。由此，第三开关元件653以判定为有回流电流流通这一情形为条件使栅极驱动信号为高而使主开关元件2成为导通状态。应予说明，第三开关元件653不限于双极型晶体管，也可以是MOSFET等其他结构的半导体元件。

[0086] 栅极电阻6542与第二开关元件652串联地连接于第二电位与主开关元件2的栅极端子之间。应予说明，在本实施方式中，作为一例，栅极电阻6542配置于第二开关元件652的集电极端子侧，但是也可以配置于第二开关元件652的发射极端子侧。

[0087] 栅极电阻6541与第一开关元件651串联地连接于第一电位与主开关元件2的栅极端子之间。应予说明，在本实施方式中，作为一例，栅极电阻6541配置于第一开关元件651的集电极端子侧，但是也可以配置于第一开关元件651的发射极端子侧。

[0088] 栅极电阻6543与第三开关元件653串联地连接于第一电位与主开关元件2的栅极端子之间。应予说明，在本实施方式中，作为一例，栅极电阻6543配置于第三开关元件653的集电极端子侧，但是也可以配置于第三开关元件653的发射极端子侧。

[0089] 在此，栅极电阻6541、6543选择性地用于输入信号成为高(导通指令信号)的情况和脉冲信号成为高的情况。在本实施方式中，作为一例，在输入信号成为高的情况下，通过第一开关元件651导通而使用栅极电阻6541，在脉冲信号成为高的情况下，通过第一开关元件651和第三开关元件653导通而合并使用栅极电阻6541和栅极电阻6543。如下面的(1)式所表示，栅极电阻6541的电阻值R1与栅极电阻6543的电阻值R3的合并电阻值R设定为如下值，即该值小于相应于输入信号成为高这一情形而使主开关元件2成为导通状态的情况下的栅极电阻6541的电阻值R1。

[0090] R＝1/(1/R1+1/R3)＜R1(1)

[0091] 由此，相应于判定为有回流电流流通这一情形而使主开关元件2成为导通状态的情况下的电阻值R小于相应于接收到导通指令信号这一情形而使主开关元件2成为导通状态的情况下的电阻值R1。因此，脉冲信号成为高而使主开关元件2成为导通状态的速度快于输入信号成为高而使主开关元件2成为导通状态的速度。

[0092] 根据以上的开关装置200，由于通过判定为有回流电流流通这一情形而使主开关元件2成为导通状态的速度快于通过输入信号而使主开关元件2成为导通状态的速度，所以能够进一步缩短上下臂的死区时间。

[0093] 应予说明，在上述的第二实施方式中，虽然说明了在输入信号为高的情况下单独使用栅极电阻6541，在脉冲信号为高的情况下合并使用栅极电阻6541、6543，但是也可以在脉冲信号为高的情况下单独使用栅极电阻6543。在此情况下，栅极电阻6543的电阻值设定为小于栅极电阻6541的电阻值。另外，驱动控制部65A也可以使用可变电阻作为栅极电阻而使电阻值变化，来代替选择性地使用多个栅极电阻6541、6543而切换电阻值。另外，驱动控制部65A也可以通过升高第一电位而加快开关速度，来代替使栅极电阻的电阻值变化而加快主开关元件2的开关速度。

[0094] 另外，在上述第一实施方式以及第二实施方式中，说明了驱动控制部65、65A以判定为有回流电流流通这一情形为条件而使主开关元件2成为导通状态，但是也可以将有回流电流流通且主开关元件1处于关断状态这一情形作为条件而使主开关元件2成为导通状态。在此情况下，能够更切实地防止上下臂的短路。

[0095] 另外，虽然说明了检测部61检测漏极端子与源极端子之间的电压，但是也可以检测从源极端子侧向漏极端子侧流通的电流。检测部61可以是变流器，也可以是与主开关元件2一体地设置的电流感测器。在检测部61检测从源极端子侧向漏极端子侧流通的电流的情况下，判定部63可以基于由检测部61得到的检测电流来判定是否有回流电流流通。例如，判定部63可以将预先确定的阈值电流与检测电流进行比较而判定是否有回流电流流通，也可以将预先确定的阈值变化率与检测电流的时间变化率进行比较而判定是否有回流电流流通。阈值电流例如可以是在使主开关元件2接通而漏极源极间电压Vds(2)成为0的时刻(参照图3的时刻t3)在续流二极管4中流通的电流，也可以是绝对值比该在续流二极管4中流通的电流的绝对值大的电流。阈值电流可以是比主开关元件2的寄生电容的放电电流的最大值大的电流。另外，阈值变化率例如可以是在使主开关元件2接通而漏极源极间电压Vds(2)成为0的时刻(参照图3的时刻t3)在续流二极管4中流通的电流的变化率，也可以是比该电流的变化率大的变化率。在这些情况下，都与单纯地判定是否有回流电流流通的情况不同，能够防止因主开关元件2的寄生电容的放电电流的产生而误判定为有回流电流流通的情形，能够防止上下臂短路。

[0096] 另外，虽然说明了判定部63基于由检测部61得到的检测电压或检测电流来输出表示是否有回流电流流通的判定信号，但是也可以在将主开关元件2接通的各次控制之中的一部分接通的控制中不使用检测电压和检测电流而输出判定信号。例如，在驱动装置6中，还可以具备存储从使对置开关元件1成为关断状态(作为一例，从向对置开关元件1输入了关断指令信号的时刻)起到通过判定部63判定为有回流电流流通的时刻为止的经过时间的存储部(未图示)，且在存储有经过时间的情况下，判定部63可以在从使对置开关元件1成为关断状态起经过了经过时间的时刻，输出表示有回流电流流通的判定信号。由此，在开关周期短的情况下，也能够缩短实际的死区时间。作为一例，可以在存储部中存储了经过时间之后的各次的接通控制中，判定部63使用该经过时间而输出判定信号。另外，判定部63可以与使用经过时间而输出判定信号并行地，基于检测电压或检测电流来判定回流电流的有无，并逐次对存储部中存储的经过时间进行更新。代之，判定部63也可以按每多次的接通控制或每经过基准时间时，不使用所存储的经过时间而基于检测电压或检测电流来输出判定信号，并对存储部中存储的经过时间进行更新。

[0097] 另外，驱动控制部65、65A也可以不具备OR电路656和脉冲输出电路655，而分别通过输入信号、判定信号独立地使主开关元件2成为导通状态。根据这样的构成，能够防止关断了的主开关元件2再导通而上下臂短路。

[0098] 另外，虽然说明了判定部63始终进行判定，但是也可以在通过输入信号使主开关元件1成为了关断状态的情况下的死区时间中进行判定。在此情况下，判定部63可以通过将输入信号的上升以及下降闩锁，来区分使主开关元件1、2成为关断状态而开始的情况下的死区时间。

[0099] 另外，虽然说明了脉冲输出电路655输出固定长度的脉冲宽度的脉冲信号，但是也可以输出可变长度的脉冲宽度的脉冲信号。例如，可以从通过判定部63判定为有回流电流流通起到向主开关元件2输入导通指令信号的任意的时刻为止，脉冲输出电路655输出持续成为高的脉冲信号。由此，能够切实地防止在因有回流电流流通而使主开关元件2导通之后到接收到导通指令信号为止的期间中主开关元件2恢复为关断状态的情形。

[0100] 另外，虽然说明了开关装置100、200具备正侧的主开关元件1和驱动装置5的组、以及负侧的主开关元件2和驱动装置6的组，但是也可以仅具备任意一个组。

[0101] 以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式记载的范围。对于本领域技术人员而言明了的是，对上述实施方式可以进行各种变更或改良。根据权利要求书的记载可知该进行了各种变更或改良而得到的方式也包括在本发明的技术范围内。

[0102] 应该注意，在权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，只要没有特别明确说明为“在……之前”、“先于……”等，另外，不将在前的处理的输出用于在后的处理，就可以按照任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，即使为了方便而使用“首先”、“接下来”等进行了说明，也不意味着必须按照该顺序实施。