特開 2024-158299 上アーム駆動回路および電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158299

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】上アーム駆動回路および電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20241031BHJP

   H02M 1/00 20070101ALI20241031BHJP

   H03K 17/16 20060101ALI20241031BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02M1/08 A

H02M1/00 E

H03K17/16 H

H03K17/687 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073391

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000233273

【氏名又は名称】ミネベアパワーデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】家坂 聡

(72)【発明者】

【氏名】桜井 健司

(72)【発明者】

【氏名】松本 佳朗

【テーマコード（参考）】

5H740

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H740BA11

5H740BB08

5H740BB10

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740KK01

5H740MM01

5J055AX25

5J055AX56

5J055AX64

5J055BX16

5J055CX07

5J055CX13

5J055DX09

5J055DX13

5J055DX22

5J055DX43

5J055DX56

5J055EX07

5J055EY12

5J055EY13

5J055EY21

5J055EZ63

5J055EZ66

5J055EZ67

5J055GX01

5J055GX05

(57)【要約】

【課題】
下アームに還流電流が流れた際の上アームスイッチング素子の誤動作を抑制する。
【解決手段】
上アーム駆動回路２は、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極と上アームスイッチング素子Ｑ１の基準電位側の主電極との間に接続された第１のスイッチング素子ＳＷ１と、ドレイン電極が上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に接続された第２のスイッチング素子ＳＷ２と、第２のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン電極と上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極との間に、カソードが第２のスイッチング素子ＳＷ２側でアノードが上アームスイッチング素子Ｑ１側で直列に配置された第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２とを有し、第２のダイオードＤ２の耐圧は第１のダイオードＤ１よりも低く、第２のダイオードＤ２のリカバリ電流は第１のダイオードＤ１よりも低く、第１のダイオードＤ１の耐圧は６０Ｖから１００Ｖの範囲である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換回路の上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動回路であって、
ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子のゲート電極に接続され、ソース電極が前記上アームスイッチング素子の基準電位側となる一方の主電極に接続された第１のスイッチング素子と、
ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極に接続された第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極との間、かつ、前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記第１のスイッチング素子の前記ドレイン電極との間に、カソードが前記第２のスイッチング素子側でアノードが前記上アームスイッチング素子側で直列に配置された第１のダイオードおよび第２のダイオードとを有し、
前記第２のダイオードの耐圧は、前記第１のダイオードの耐圧よりも低く、
前記第２のダイオードのリカバリ電流は、前記第１のダイオードのリカバリ電流よりも低く、
前記第１のダイオードの耐圧は６０Ｖから１００Ｖの範囲であることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２のダイオードの耐圧は３Ｖから２０Ｖの範囲であることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項3】

請求項１において、
前記第２のダイオードの耐圧は１０Ｖから２０Ｖの範囲であることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項4】

請求項１において、
前記第２のダイオードは、ＰＮ接合ダイオードであることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項5】

請求項１において、
前記第２のダイオードは、ショットキーバリアダイオードであることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項6】

請求項１において、
前記第２のスイッチング素子のソース電極は、接地電位に接続されていることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項7】

請求項１において、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、前記上アームスイッチング素子のオフ時に前記上アームスイッチング素子のゲート電荷を引き抜くように制御されることを特徴とする上アーム駆動回路。

【請求項8】

請求項１に記載の前記上アーム駆動回路と、
前記上アーム駆動回路によって駆動される上アームスイッチング素子と、
前記上アームスイッチング素子に直列に接続された下アームスイッチング素子とを有することを特徴とする電力変換装置。

【請求項9】

請求項８において、
前記下アームスイッチング素子に対して逆並列に接続された下アーム還流ダイオードを有し、
前記第１のダイオードの耐圧は、前記下アーム還流ダイオードの還流中に発生する電圧より大きいことを特徴とする電力変換装置。

【請求項10】

請求項９において、
前記第２のダイオードの耐圧は、前記下アーム還流ダイオードの還流中に発生する前記電圧より小さいことを特徴とする電力変換装置。

【請求項11】

請求項９において、
前記第２のダイオードの耐圧は、前記下アーム還流ダイオードの還流中に発生する前記電圧より大きいことを特徴とする電力変換装置。

【請求項12】

電力変換回路の上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動回路であって、
ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子のゲート電極に接続され、ソース電極が前記上アームスイッチング素子の基準電位側となる一方の主電極に接続された第１のスイッチング素子と、
ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極に接続された第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極との間、かつ、前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記第１のスイッチング素子の前記ドレイン電極との間に接続され、カソードが前記第２のスイッチング素子側でアノードが前記上アームスイッチング素子側であるダイオードと、
ドレイン電極が前記第２のスイッチング素子のソース電極側に接続された接合型電界効果トランジスタとを有し、
前記接合型電界効果トランジスタは、前記上アームスイッチング素子の前記一方の主電極が０Ｖ以上の時にはオンし、０Ｖより小さい時にはオフするように制御されることを特徴とする上アーム駆動回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上アーム駆動回路および電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置の上アーム駆動回路に関する技術として、例えば特許文献１がある。

【0003】

特許文献１の図１および段落００２４には、「上アームＱＴ１をオフするときは、スイッチング素子Ｓ２をオンして、ＱＴ１の入力容量に保持された電荷を逆バイアスして引き抜く。但し、この引き抜き電流ｉ２は、レベルシフト回路と同様消費電力を増大する要素があるので、パルス駆動として低消費電力化しても良い。この場合、パルス駆動後はＱＴ１が完
全に不定となるため、別回路でオフを保持する手段が必要となる。この機能は、Ｎチャンネル型スイッチング素子Ｍ１がオンすることによって受け持つ。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－３１３４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、理想的な場合を想定しており、実際には上アームＱＴ１のオフ時にスイッチング素子Ｓ２とスイッチング素子Ｍ１とを用いて上アームＱＴ１のゲート電荷を引き抜いた後、下アームＱＢ１の還流用ダイオードＤＢ１の還流により出力が負電圧となり、スイッチング素子Ｓ２から電流が逆流する可能性があるという問題がある。

【0006】

この問題を解決する方法として、スイッチング素子Ｓ２の前に電流の逆流を防止するためのダイオードを設けることが考えられる。

【0007】

図４は、比較例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図である。

【0008】

図４において、上アームスイッチング素子Ｑ１と、第１のスイッチング素子ＳＷ１と、第２のスイッチング素子ＳＷ２は、それぞれ、特許文献１の上アームＱＴ１、スイッチング素子Ｍ１、スイッチング素子Ｓ２に対応する。そして、第２のスイッチング素子ＳＷ２と上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極との間には、電流の逆流を防止するための第１のダイオードＤ１が設けられている。

【0009】

図５は、比較例の理想的な動作を説明する波形図である。図６は、比較例の実際の動作を説明する波形図である。図５および図６において、縦軸は出力端子ＯＵＴの電圧である出力端子電圧ＶＯＵＴ、第１のダイオードの電圧ＶＤ１（耐圧方向を正とする）、上アームオフ時電流ＩＯＦＦ、横軸は時刻ｔを示している。

【0010】

図５に示すように、時刻ｔ１において、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に印加される駆動信号がオン（ＯＮ）信号からオフ（ＯＦＦ）信号になったとき、第１のスイッチング素子ＳＷ１および第２のスイッチング素子をオンにすることで、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電荷の引き抜きが行われる。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２では第１のダイオードＤ１には順方向電圧が印加されて順方向通流し、上アームオフ時電流ＩＯＦＦが流れる。

【0011】

時刻ｔ１から遅延時間Ｔ１後に、下アームスイッチング素子Ｑ２に逆接続された下アーム還流ダイオードＤＱ２に、還流電流ＩＤＱ２が流れ、時刻t２では、出力端子電圧ＶＯＵＴには下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦが発生する。

【0012】

このとき、第１のダイオードＤ１は下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦで逆バイアスされ、上アームオフ時電流ＩＯＦＦは流れなくなるとともに、理想的には第１のダイオードＤ１によって電流の逆流が防止される。

【0013】

しかしながら、実際には、図６に示すように、第１のダイオードＤ１のリカバリが発生し、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間のリカバリ期間Ｔ２において、第１のダイオードＤ１のリカバリ電流ＩＲが逆方向に流れてしまい、例えば上アームスイッチング素子Ｑ１がオンになってしまうなどの回路の誤動作が発生するという問題がある。

【0014】

ダイオードは、リカバリを低減しようとすると耐圧が低下するというトレードオフがあるので、第１のダイオードＤ１は、下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦより大きい耐圧とする必要がある。そのため、リカバリ電流ＩＲを低減することが難しい。

【0015】

本発明が解決しようとする課題は、下アームに還流電流が流れた際の上アームスイッチング素子の誤動作を抑制できる上アーム駆動回路および電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記した課題を解決するために、本発明の上アーム駆動回路は、電力変換回路の上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動回路であって、ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子のゲート電極に接続され、ソース電極が前記上アームスイッチング素子の基準電位側となる一方の主電極に接続された第１のスイッチング素子と、ドレイン電極が前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極に接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記上アームスイッチング素子の前記ゲート電極との間、かつ、前記第２のスイッチング素子の前記ドレイン電極と前記第１のスイッチング素子の前記ドレイン電極との間に、カソードが前記第２のスイッチング素子側でアノードが前記上アームスイッチング素子側で直列に配置された第１のダイオードおよび第２のダイオードとを有し、前記第２のダイオードの耐圧は、前記第１のダイオードの耐圧よりも低く、前記第２のダイオードのリカバリ電流は、前記第１のダイオードのリカバリ電流よりも低く、前記第１のダイオードの耐圧は６０Ｖから１００Ｖの範囲であることを特徴とする。

【0017】

また、本発明の電力変換装置は、上記した上アーム駆動回路と、前記上アーム駆動回路によって駆動される上アームスイッチング素子と、前記上アームスイッチング素子に直列に接続された下アームスイッチング素子とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、第２のダイオードにより第１のダイオードのリカバリ電流を低減できるので、下アームに還流電流が流れた際の上アームスイッチング素子の誤動作を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図。

【図2】実施例の動作を説明する波形図。

【図3】実施例の動作を説明する波形図。

【図4】比較例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図。

【図5】比較例の理想的な動作を説明する波形図。

【図6】比較例の実際の動作を説明する波形図。

【図7】変形例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。各図、各実施例において、同一または類似の構成要素については同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

【0021】

図１は、実施例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図である。

【0022】

実施例の電力変換装置１は、上アーム駆動回路２と、図示しない下アーム駆動回路と、電力変換回路３とを有し、直流電源４からの直流電力を交流電力に変換し、出力端子ＶＯＵＴに接続された負荷５に供給する。

【0023】

電力変換回路３は、上アームスイッチング素子Ｑ１と、上アームスイッチング素子Ｑ１に直列に接続された下アームスイッチング素子Ｑ２と、上アームスイッチング素子Ｑ１に対して逆並列に接続された上アーム還流ダイオードＤＱ１と、下アームスイッチング素子Ｑ２に対して逆並列に接続された下アーム還流ダイオードＤＱ２とを有する。

【0024】

上アームスイッチング素子Ｑ１および下アームスイッチング素子Ｑ２のそれぞれは、ゲート電極と、基準電位側となる一方の主電極と、他方の主電極とを有している。上アームスイッチング素子Ｑ１および下アームスイッチング素子Ｑ２としては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などを用いることができる。ＩＧＢＴの場合は、一方の主電極はエミッタ電極であり、他方の主電極はコレクタ電極である。ＭＯＳＦＥＴの場合は、一方の主電極はソース電極であり、他方の主電極はドレイン電極である。また、ＭＯＳＦＥＴの場合は、上アーム還流ダイオードＤＱ１と下アーム還流ダイオードＤＱ２として、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されたボディダイオードを用いることができる。

【0025】

上アームスイッチング素子Ｑ１の他方の主電極は、直流電源４の高電位側に接続され、下アームスイッチング素子Ｑ２の一方の主電極は、接地電位ＧＮＤ（直流電源４の低電位側）に接続され、上アームスイッチング素子Ｑ１の一方の主電極と下アームスイッチング素子Ｑ２の他方の主電極との間の接続ノードに出力端子ＯＵＴが接続されている。

【0026】

なお、本実施例では、負荷５として例えば３相のモータを想定しているが、図１では１相分の構成のみ図示し、残りは図示省略している。

【0027】

上アームスイッチング素子Ｑ１は、上アーム駆動回路２によって駆動され、下アームスイッチング素子Ｑ２は、図示しない下アーム駆動回路によって駆動される。

【0028】

実施例の上アーム駆動回路２は、第１のスイッチング素子ＳＷ１と、第２のスイッチング素子ＳＷ２と、第１のダイオードＤ１と、第２のダイオードＤ２とを有する。また、上アーム駆動回路２は、第３のスイッチング素子と、ツェナーダイオードＤＺとを有している。図４に示した比較例と比較すると、図１に示した上アーム駆動回路２は、第２のダイオードＤ２が追加されている点で異なっている。第２のダイオードＤ２についての詳細は後述する。

【0029】

第１のスイッチング素子ＳＷ１は、ドレイン電極が上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に接続され、ソース電極が上アームスイッチング素子Ｑ１の基準電位側となる一方の主電極に接続されている。

【0030】

第２のスイッチング素子ＳＷ２は、ドレイン電極が上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に接続されている。また、第２のスイッチング素子ＳＷ２のソース電極は、接地電位ＧＮＤに接続されている。なお、第２のスイッチング素子ＳＷ２は、第２のスイッチング素子のボディダイオードＤＳＷ２を有している。

【0031】

第１のスイッチング素子ＳＷ１と第２のスイッチング素子ＳＷ２は、上アームスイッチング素子Ｑ１のオフ時に上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電荷を引き抜くように制御される。

【0032】

第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２は、第２のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン電極と上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極との間、かつ、第２のスイッチング素子ＳＷ２のドレイン電極と第１のスイッチング素子ＳＷ１のドレイン電極との間に、カソードが第２のスイッチング素子ＳＷ２側でアノードが上アームスイッチング素子Ｑ１側で直列に配置されている。ここで、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２の接続の順序は、第１のダイオードＤ１が第２のダイオードＤ２よりも第２のスイッチング素子ＳＷ２側にある例を図１に示しているが、これに限られず、接続の順序は逆であってもよい。そして、実施例における第２のダイオードＤ２の耐圧は、第１のダイオードＤ１の耐圧よりも低く、第２のダイオードＤ２のリカバリ電流は、第１のダイオードＤ１のリカバリ電流よりも低く設定されている。

【0033】

例えば、第１のダイオードＤ１の耐圧は３０Ｖから１００Ｖの範囲とすることができるが、第１のダイオードＤ１の耐圧は、出力端子電圧ＶＯＵＴのアンダーシュート電圧も考慮すると、６０Ｖから１００Ｖの範囲とすることがより望ましい。

【0034】

第２のダイオードＤ２の耐圧は３Ｖから２０Ｖの範囲であることが望ましい。第２のダイオードＤ２の耐圧は、下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦより大きいことがより望ましいので、１０Ｖから２０Ｖの範囲であることがより望ましい。

【0035】

また、第２のダイオードＤ２は、ＰＮ接合ダイオードを用いることを想定しているが、リカバリ電流を低減するためにショットキーバリアダイオードを用いても良い。

【0036】

第３のスイッチング素子ＳＷ３は、ドレイン電極が上アームスイッチング素子Ｑ１の他方の主電極に接続され、ソース電極が上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に接続されている。

【0037】

ツェナーダイオードＤＺは、カソードが上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に接続され、アノードが上アームスイッチング素子Ｑ１の基準電位側となる一方の主電極に接続されている。

【0038】

なお、本実施例では第１のスイッチング素子ＳＷ１と第２のスイッチング素子ＳＷ２としてＮＭＯＳを用い、第３のスイッチング素子ＳＷ３としてＰＭＯＳを用いた例を示しているが、同じ役割を果たせるのであればこれに限られない。

【0039】

図２および図３は、実施例の動作を説明する波形図である。図２および図３において、縦軸は出力端子ＯＵＴの電圧である出力端子電圧ＶＯＵＴ、第１のダイオードの電圧ＶＤ１（耐圧方向を正とする）、上アームオフ時電流ＩＯＦＦ、横軸は時刻ｔを示している。

【0040】

ここで、図２は、第１のダイオードＤ１の耐圧＞下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦ＞第２のダイオードＤ２の耐圧である場合の波形図である。また、図３は、第１のダイオードＤ１の耐圧＞第２のダイオードＤ２の耐圧＞下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦである場合の波形図である。

【0041】

図２および図３に示すように、時刻ｔ１までは、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に印加される駆動信号はオン信号であり、このとき、下アームスイッチング素子Ｑ２はオフ、第１のスイッチング素子ＳＷ１はオフ、第２のスイッチング素子ＳＷ２はオフ、第３のスイッチング素子ＳＷ３はオンとなっている。具体的には、第３のスイッチング素子ＳＷ３がオンになることで、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極にはオン信号が供給され、上アームスイッチング素子Ｑ１がオンになり、出力端子電圧ＶＯＵＴは直流電源電圧ＶＳになっている。直流電源電圧ＶＳは、例えば３００Ｖ程度であるが、これに限られない。

【0042】

その後、時刻ｔ１において、第１のスイッチング素子ＳＷ１はオン、第２のスイッチング素子ＳＷ２はオン、第３のスイッチング素子ＳＷ３はオフになり、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電極に印加される駆動信号がオフ信号になり、上アームスイッチング素子Ｑ１のゲート電荷の引き抜きが開始される。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、第１のダイオードＤ１には順方向電圧が印加されて順方向通流し、上アームオフ時電流ＩＯＦＦが流れる。

【0043】

時刻ｔ１から遅延時間Ｔ１後に、ゲート電荷が引き抜かれたことにより上アームスイッチング素子Ｑ１がオフとなり、下アームスイッチング素子Ｑ２に逆接続された下アーム還流ダイオードＤＱ２に、還流電流ＩＤＱ２が流れ、時刻t２では、出力端子電圧ＶＯＵＴには下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦが発生して負電圧となる。下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦの大きさは、下アーム還流ダイオードＤＱ２の順方向電圧に加え、抵抗成分も含むため、還流電流ＩＤＱ２の大きさに依存して変化し、０．６Ｖから１０Ｖ程度の大きさとなる。その結果、時刻ｔ２では、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２には下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦの大きさの逆バイアスの電圧がかかる。

【0044】

図２のように、第１のダイオードＤ１の耐圧＞下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦ＞第２のダイオードＤ２の耐圧である場合は、第２のダイオードＤ２がアバランシェするため逆流する電流は流れるが、第１のダイオードＤ１にかかる逆バイアスの電圧は、第２のダイオードの耐圧ＶＲＭＤ２の分だけ減少するので、ＶＦ－ＶＲＭＤ２となり、リカバリ電流ＩＲは第２のダイオードＤ２がない場合に比べて減少する。そして、リカバリ期間Ｔ２経過後の時刻ｔ３以降は、リカバリ電流ＩＲが流れなくなる。

【0045】

また、図３のように、第１のダイオードＤ１の耐圧＞第２のダイオードＤ２の耐圧＞下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦである場合は、第２のダイオードＤ２はアバランシェしないので、第１のダイオードＤ１にかかる逆バイアスの電圧は０Ｖになり、逆流する電流は阻止されて、リカバリ電流ＩＲは流れない。そして、リカバリ期間Ｔ２経過後の時刻ｔ３以降は、第１のダイオードＤ１にかかる逆バイアスの電圧は０Ｖよりは大きくなるが、第２のダイオードＤ２と分担するため下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦより小さくなる。そして、時刻ｔ３以降も、リカバリ電流ＩＲは流れない。

【0046】

このように、本実施例によれば、第２のダイオードＤ２により第１のダイオードＤ１のリカバリ電流ＩＲを低減できるので、下アームに還流電流が流れた際の上アームスイッチング素子Ｑ１の誤動作を抑制できる。

【0047】

また、ダイオードは、リカバリを低減しようとすると耐圧が低下するというトレードオフがあるが、第２のダイオードＤ２を追加することで、リカバリ電流ＩＲを低減できるので、第１のダイオードＤ１の耐圧を、下アーム還流ダイオードの順方向電圧ＶＦより大きく設定することができる。

【0048】

図７は、変形例の上アーム駆動回路および電力変換装置の回路図である。

【0049】

変形例の電力変換装置１は、第２のダイオードＤ２に代えて、ドレイン電極が第２のスイッチング素子ＳＷ２のソース電極側に接続された接合型電界効果トランジスタＪＦＥＴを有し、この接合型電界効果トランジスタＪＦＥＴは、出力端子電圧ＶＯＵＴ（上アームスイッチング素子Ｑ１の基準電位側となる一方の主電極の電位と同じ）が０Ｖ以上の時にはオンし、出力端子電圧ＶＯＵＴが０Ｖより小さい時にはオフするように制御される点で、実施例とは異なっている。

【0050】

なお、接合型電界効果トランジスタＪＦＥＴのソース電極は、接地電位ＧＮＤに接続されている。

【0051】

このように、接合型電界効果トランジスタＪＦＥＴを追加し、出力端子電圧ＶＯＵＴの正負に応じて制御することで、リカバリ電流ＩＲを低減し、下アームに還流電流が流れた際の上アームスイッチング素子Ｑ１の誤動作を抑制できる。

【0052】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例に記載された構成に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施例で説明した構成の一部または全部を組み合わせて適用してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ 電力変換装置
２ 上アーム駆動回路
３ 電力変換回路
４ 直流電源
５ 負荷
Ｑ１ 上アームスイッチング素子
Ｑ２ 下アームスイッチング素子
ＤＱ１ 上アーム還流ダイオード
ＤＱ２ 下アーム還流ダイオード
ＯＵＴ 出力端子
ＳＷ１ 第１のスイッチング素子
ＳＷ２ 第２のスイッチング素子
ＳＷ３ 第３のスイッチング素子
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード
ＤＺ ツェナーダイオード
ＤＳＷ２ 第２のスイッチング素子のボディダイオード
ＧＮＤ 接地電位
ＶＳ 直流電源電圧
ＶＦ 下アーム還流ダイオードの順方向電圧
ＶＯＵＴ 出力端子電圧
ＶＤ１ 第１のダイオードの電圧
ＩＯＦＦ 上アームオフ時電流
ＩＤＱ２ 還流電流
ＩＲ リカバリ電流
Ｔ１ 遅延時間
Ｔ２ リカバリ期間
ＶＲＭＤ２ 第２のダイオードの耐圧
ＪＦＥＴ 接合型電界効果トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】