栅极驱动装置的制作方法

栅极驱动装置
1.关联申请的相互参照：本技术基于2020年3月3日提交的日本专利申请2020-035779号，将其记载内容原因于此。
技术领域
2.本发明涉及一种栅极驱动装置，对构成半桥电路的上下臂的半导体开关元件的栅极进行驱动。


背景技术：

3.在对构成半桥电路的上下臂的半导体开关元件的栅极进行驱动的栅极驱动装置中，当对半导体开关元件的主端子施加的浪涌超过该半导体开关元件的耐压即元件耐压时有可能产生故障，因此要求其对策。另外，在本说明书中，有时将构成半桥电路的上臂的半导体开关元件称作上侧元件，并且有时将构成半桥电路的下臂的半导体开关元件称作下侧元件。此外，在本说明书中，有时将相对于半导体开关元件流动正向电流的通电称作正向通电，并且有时将相对于半导体开关元件流动反向电流的通电称作反向通电。
4.例如，在对上侧元件进行正向通电并且对下侧元件进行反向通电的期间中，在上侧元件的关断时对上侧元件的主端子施加浪涌电压。这种浪涌电压被称作关断浪涌。关断浪涌由在上侧元件中流动的元件电流的斜率即元件电流的变化率与由系统构造决定的电流路径的寄生电感之积决定，元件电流的变化率越大则关断浪涌越大。因此，在以往，以这种关断浪涌不超过元件耐压的方式选定上侧元件的关断时的栅极电阻，并通过芯片电阻等进行安装。
5.但是，半导体开关元件的关断时的开关损失与关断时的栅极电阻的电阻值成比例。因此，当如上述以往的方法那样将关断时的栅极电阻的电阻值设为固定值时，在所产生的关断浪涌比较低的动作条件下，关断浪涌的抑制效果变得过大，开关损失的增加成为问题。如此，关断浪涌的抑制与开关损失的降低处于折衷的关系。
6.另一方面，在专利文献1中公开了如下构成：计测作为mosfet的半导体开关元件的漏极源极间电压，并基于其计测结果来调整对半导体开关元件的栅极赋予的栅极信号的定时。另外，在专利文献1中虽然没有与对栅极信号的定时进行调整的具体方法相关的记载，但这种定时的调整能够通过栅极电阻值或者栅极电流值的变更来实现。因而，可以认为专利文献1的构成为，计测半导体开关元件的漏极源极间电压即对半导体开关元件的主端子施加的浪涌电压，并根据其计测结果来调整关断时的栅极电阻值等。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2019-57757号公报


技术实现要素：

10.在对构成半桥电路的上下臂的半导体开关元件的主端子施加的浪涌中，不仅包括
上述关断浪涌而且还包括恢复浪涌。恢复浪涌是由于相对于半导体开关元件反向并联的体二极管等回流二极管的反向恢复特性而产生的，例如是在对上侧元件进行反向通电并且对下侧元件进行正向通电的期间中在下侧元件的导通时对上侧元件的主端子施加的浪涌。
11.与关断浪涌相同，这种恢复浪涌由电流的变化率与寄生电感之积决定。但是，该情况下的电流相当于回流二极管中的恢复电流。恢复浪涌与关断浪涌不同，能够与上侧元件的关断时的栅极电阻值等无关而根据下侧元件的导通时的栅极电阻值进行操作。
12.在专利文献1所公开的现有技术中，没有特别记载计测半导体开关元件的漏极源极间电压、即对半导体开关元件的主端子施加的浪涌电压的定时。因此，在现有技术中，根据包含关断浪涌以及恢复浪涌的双方的浪涌电压的计测结果来调整栅极电阻值等，其结果，有可能无法适当地控制关断浪涌。
13.本发明的目的在于提供一种能够适当地控制关断浪涌的栅极驱动装置。
14.在本发明的一个方式中，栅极驱动装置为，驱动构成半桥电路的上下臂的两个半导体开关元件的栅极，具备检测部、判别部、运算部以及驱动部。检测部检测一方的半导体开关元件的主端子的电压即元件电压变化的变化期间中的元件电压的峰值或者元件电压的变化率。变化期间中的元件电压的峰值以及元件电压的变化率成为与对半导体开关元件的主端子施加的浪涌的大小对应的值。因此，在该情况下，可以说检测部检测对一方的半导体开关元件的主端子施加的浪涌的大小。
15.判别部判别变化期间中的对一方的半导体开关元件的通电是流动正向电流的正向通电还是流动反向电流的反向通电。如上所述，在对半导体开关元件的主端子施加的浪涌中存在关断浪涌以及恢复浪涌，在对作为对象的半导体开关元件的通电是正向通电时产生关断浪涌，并且在是反向通电时产生恢复浪涌。因此，在该情况下，可以说判别部判别所产生的浪涌是关断浪涌还是恢复浪涌。
16.运算部基于在由判别部判别为对一方的半导体开关元件的通电是正向通电的变化期间中的检测部的检测值、以及根据半导体开关元件的规格而决定的峰值的允许值或者变化率的允许值，运算峰值或者变化率成为允许值以下那样的与半导体开关元件的开关速度对应的目标指令值。即，运算部基于与判别为所产生的浪涌为关断浪涌的变化期间中的浪涌的大小对应的检测值以及允许值，运算元件电压的峰值或者变化率成为允许值以下那样的目标指令值。
17.驱动部基于由运算部运算出的目标指令值变更一方的半导体开关元件的栅极电阻值或者栅极电流值，并驱动半导体开关元件的栅极。即，驱动部基于使用仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果而运算出的目标指令值，变更栅极电阻值或者栅极电流值。根据这种构成，能够得到如下的优异效果：能够控制关断浪涌的大小，以使元件电压的峰值或者变化率不超过允许值并且开关损失不过度增加，换言之能够适当地控制关断浪涌。
附图说明
18.通过参照附图进行下述详细描述，本发明的上述目的以及其他的目的、特征、优点将变得更加明确。该附图为：
19.图1是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置以及半桥电路的概要构成的图；
20.图2是示意地表示第1实施方式的负载电流以及与半导体开关元件关联的电流及
电压的波形的图；
21.图3是示意地表示第1实施方式的半导体开关元件的关断时的各部的波形的图；
22.图4是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置具有的各功能的图；
23.图5是示意地表示由第1实施方式的栅极驱动装置具有的各功能进行的处理的流程的图；
24.图6是示意地表示第1实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；
25.图7是用于说明由第1实施方式的栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；
26.图8是表示与漏极电流的检测相关的第1变形例的图；
27.图9是表示与漏极电流的检测相关的第2变形例的图；
28.图10是示意地表示第2实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；
29.图11是示意地表示第2实施方式的阈值与漏极电流之间的关系的图；
30.图12是用于说明在第2实施方式的正向通电时由栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；
31.图13是用于说明在第2实施方式的反向通电时由栅极驱动装置进行的各控制的定时的时序图；
32.图14是示意地表示第3实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；
33.图15是示意地表示第4实施方式的栅极驱动装置的具体构成例的图；
34.图16是示意地表示第5实施方式的栅极驱动装置具有的各功能的图；
35.图17是示意地表示第6实施方式的栅极驱动装置具有的各功能的图。
具体实施方式
36.以下，参照附图对多个实施方式进行说明。另外，在各实施方式中对实质上相同的构成标注相同的符号并省略说明。
37.(第1实施方式)
38.以下，参照图1～图9对第1实施方式进行说明。
39.《栅极驱动装置的概要构成》
40.如图1所示，本实施方式的栅极驱动装置1a对构成连接在一对直流电源线2、3之间的半桥电路4的上臂的半导体开关元件5a进行驱动。此外，本实施方式的栅极驱动装置1b对构成半桥电路4的下臂的半导体开关元件5b进行驱动。在该情况下，栅极驱动装置1a、1b为相同的构成，半导体开关元件5a、5b为相同的构成。因此，在本说明书中，在不需要对栅极驱动装置1a、1b以及半导体开关元件5a、5b分别进行区别的情况下，省略末尾的字母而进行统称。
41.半桥电路4包含于驱动未图示的马达的逆变器。例如，从电池等未图示的直流电源经由直流电源线2、3向半桥电路4供给电源电压va。半导体开关元件5是功率元件，在该情况下构成为包括n沟道型的mosfet、以及将源极侧作为阳极而连接在该mosfet的漏极源极间、即相对于mosfet反向并联的回流用的二极管。另外，在该情况下，作为与mosfet不同的元件而设置有回流用的二极管，但也可以将mosfet的体二极管作为回流用的二极管加以利用。
42.上侧元件5a的漏极与高电位侧的直流电源线2连接。上侧元件5a的源极与下侧元件5b的漏极连接。下侧元件5b的源极与低电位侧的直流电源线3连接。上侧元件5a以及下侧
元件5b的相互连接节点即节点n1与上述未图示的马达连接。由此，半桥电路4的输出电流即负载电流il被供给到马达。控制器6通过对构成逆变器的半桥电路4的动作进行控制，由此对马达的驱动进行控制。
43.控制器6被赋予从未图示的电流检测部输出的表示负载电流il的检测值的检测信号sc。控制器6基于检测信号sc，生成并输出指示栅极驱动装置1a的动作的指令信号sa以及指示栅极驱动装置1b的动作的指令信号sb，以使负载电流il与所希望的目标电流一致。栅极驱动装置1a基于从控制器6赋予的指令信号sa对上侧元件5a的驱动进行pwm控制。此外，栅极驱动装置1b基于从控制器6赋予的指令信号sb对下侧元件5b的驱动进行pwm控制。
44.在该情况下，上侧元件5a以及下侧元件5b互补地接通断开。因而，在上侧元件5a接通的期间中下侧元件5b断开，此外，在下侧元件5b接通的期间中上侧元件5a断开。在上述构成中，在负载电流il从节点n1向马达流动的期间，驱动上侧元件5a以使电流从漏极朝向源极正向流动，并且驱动下侧元件5b以使电流从源极朝向漏极反向流动。此外，在上述构成中，在负载电流il从马达向节点n1流动的期间，驱动下侧元件5b以使电流从漏极朝向源极正向电流，并且驱动上侧元件5a以使电流从源极朝向漏极反向流动。
45.如图2所示，负载电流il成为正弦波状的电流。为了实现这样的负载电流il的供给，下侧元件5b的漏极电流id、漏极源极间电压vds以及栅极源极间电压vgs成为图2所示那样的波形。另外，虽然省略了关于上侧元件5a的漏极电流id、漏极源极间电压vds以及栅极源极间电压vgs的图示，但相对于下侧元件5b的各波形除了成为反相这一点以外成为相同的波形。
46.在该情况下，漏极源极间电压vds是半导体开关元件5的主端子的电压，相当于元件电压。此外，在该情况下，漏极电流id是在半导体开关元件5中流动的电流，相当于元件电流。另外，在本说明书中，有时将漏极电流id、漏极源极间电压vds以及栅极源极间电压vgs分别简称为电流id、电压vds以及电压vgs。
47.半导体开关元件5的关断时的各部的波形成为图3所示那样的波形。另外，在图3中例示了与下侧元件5b对应的各部的波形，但对于上侧元件5a也成为相同的波形。下侧元件5b断开时的断开电压vds_off成为与电源电压va大致相等的电压。在该情况下，关断时的电压vds的峰值vds_p即峰值电压与断开电压vds_off之差即δvds相当于叠加在下侧元件5b上的浪涌电压。在该情况下，电压vds的变动的斜率相当于元件电压的变化率。另外，在本说明书中，有时将电压vds的变动的斜率称作dv/dt，并且有时将电流id的变动的斜率称作di/dt。
48.《栅极驱动装置具有的各功能》
49.接着，参照附图对栅极驱动装置1具有的各功能进行说明。在图4等中，以功能块的形式表示栅极驱动装置1具有的各功能。另外，对于各功能的具体的实现方法将后述。此外，在以下的说明中，将两个半导体开关元件5中的成为本装置的驱动对象的半导体开关元件称作本臂的半导体开关元件5，并且将成为与本装置不同的栅极驱动装置1的驱动对象的半导体开关元件称作对置臂的半导体开关元件5。另外，本臂的半导体开关元件5与专利请求范围中的一方的半导体开关元件对应，对置臂的半导体开关元件5与专利请求范围中的另一方的半导体开关元件对应。
50.检测部11检测本臂的半导体开关元件5、即成为该栅极驱动装置1的驱动对象的半
导体开关元件5的电压vds变化的变化期间中的电压vds的峰值vds_p。判别部12判别在上述变化期间中对本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。在本实施方式中，判别部12直接或者间接地检测本臂的半导体开关元件5的电流id，在该电流id正向流动的期间判别为上述通电是正向通电，在元件电流反向流动的期间判别为上述通电是反向通电。
51.运算部13对与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值进行运算。在该情况下，目标指令值成为指示半导体开关元件5的栅极电阻值的值。运算部13基于由判别部12判别为对本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电的变化期间中的检测部11的检测值、即电压vds的峰值vds_p的检测值、以及电压vds的峰值vds_p的允许值，对电压vds的峰值vds_p成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。
52.电压vds的峰值的允许值根据半导体开关元件5的规格来决定，具体地说成为如下那样的值。即，允许值被设定为如下的值：比半导体开关元件5的耐压低规定的余量的值，且是即使对主端子施加该值的电压，半导体开关元件5也不可能发生故障，但是当对主端子施加使该值超过上述余量以上的电压时，半导体开关元件5有可能发生故障。在本实施方式中，运算部13对目标指令值进行运算，以使检测部11的检测值与预先决定的允许值之间的偏差成为零。
53.驱动部14对本臂的半导体开关元件5的栅极进行驱动。在该情况下，驱动部14基于由运算部13运算出的目标指令值，变更本臂的半导体开关元件5的关断时的栅极电阻值rg_off。此外，在该情况下，驱动部14在本臂的半导体开关元件5下次被关断之前完成栅极电阻值rg_off的变更。在本实施方式中，驱动部14基于目标指令值而连续地切换本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off。
54.《基于各功能的处理的概要》
55.接着，参照图5对通过上述构成的栅极驱动装置1具有的各功能进行的处理的概要进行说明。如图5所示，在处理开始之后，在最初执行的步骤s100中，将本臂的栅极电阻值rg_off设定为初始值。在该情况下，初始值被设定为所产生的浪涌充分低于半导体开关元件5的耐压那样的比较高的值。在执行了步骤s100之后前进至步骤s200。在步骤s200中，取得电压vds的峰值vds_p的检测值、即浪涌的峰值电压。
56.在步骤s300中，判断是否判别为对本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电。此处，在判别为该通电是反向通电的情况下、即判别为是产生恢复浪涌的期间的情况下，在步骤s300中成为“否”，返回到步骤s200。另一方面，在判别为该通电是正向通电的情况下、即判别为是产生关断浪涌的期间的情况下，在步骤s300中成为“是”，前进至步骤s400。
57.在步骤s400中，基于峰值vds_p的检测值以及允许值来调整栅极电阻值rg_off。在执行了步骤s400之后前进至步骤s500。在步骤s500中，判断是否赋予了结束指令。在装置的电源断开时、与检测到某种异常相伴随的系统停止时等，从栅极驱动装置1的上位的控制装置赋予上述结束指令。此处，在赋予了结束指令的情况下，在步骤s500中成为“是”，前进至步骤s600。
58.另一方面，在未赋予结束指令的情况下，在步骤s500中成为“否”，返回到步骤s200而反复进行步骤s200以后的处理。在步骤s600中，实施结束时的各处理。作为结束时的各处理，包含用于将栅极电阻值rg_off设定为安全侧的规定值的处理、在运算部13是具备积分
器的构成的情况下用于复位积分器的处理等。另外，作为栅极电阻值rg_off的安全侧的规定值，设定为所产生的浪涌充分低于半导体开关元件5的耐压那样的比较高的值。在执行了步骤s600之后，本处理结束。
59.《栅极驱动装置的具体构成》
60.作为具有上述那样的各功能的栅极驱动装置1的具体构成，例如能够采用图6所示那样的构成例。另外，在图6中，以驱动下侧元件5b的栅极驱动装置1b为例来表示栅极驱动装置1的具体构成，但对于驱动上侧元件5a的栅极驱动装置1a也能够采用相同的构成。在该情况下，在半导体开关元件5b的源极与直流电源线3之间串联地插入用于检测电流id的分流电阻rs。
61.在图6所示的栅极驱动装置1中，通过峰值保持电路15以及开关16构成检测部11，通过比较器17以及采样保持电路18构成判别部12，由存储器19、减法器20以及控制器21构成运算部13。向峰值保持电路15输入节点n1的电压、即下侧元件5b的漏极电压。峰值保持电路15是输入以下侧元件5b的源极电位为基准的情况下的下侧元件5b的漏极电压、即电压vds并保持其峰值vds_p的电路。
62.即，设置峰值保持电路15是为了取得对下侧元件5b的主端子施加的浪涌的峰值电压。峰值保持电路15为，每当下侧元件5b的电压vds变化时、即每当下侧元件5b进行开关时，取得峰值vds_p并随时输出更新后的值。峰值保持电路15输出表示峰值vds_p的检测值的检测电压vb。在该情况下，从峰值保持电路15输出的检测电压vb经由开关16赋予到后级的运算部13。虽然详细情况将后述，但开关16的接通断开通过从判别部12输出的信号sw进行控制。
63.比较器17的非反相输入端子连接于下侧元件5b与分流电阻rs的相互连接节点即节点n2。由此，向比较器17的非反相输入端子输入通过由分流电阻rs对在下侧元件5b中流动的电流id进行电压转换而得到的电压vse。比较器17的反相输入端子与被赋予电路的基准电位即0v的直流电源线3连接。由此，比较器17将与电流id对应的电压vse与0v进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号sd。
64.根据上述构成，基于从比较器17输出的信号sd的电平，能够判别电流id是从漏极朝向源极流动、即正向流动，还是电流id从源极朝向漏极流动、即反向流动。具体而言，在信号sd为高电平的情况下，判别为电流id正向流动而对于下侧元件5b的通电是正向通电。
65.此外，在信号sd为低电平的情况下，判别为电流id反向流动而对于下侧元件5b的通电是反向通电。另外，比较器17进行判定的阈值也可以不限定于0v，只要是能够判别电流id的方向的范围则能够适当变更。此外，比较器17也能够构成为在检测与恢复中具有滞后。
66.采样保持电路18输入从比较器17输出的信号sd，并输出保持了该输入的信号的二值的信号sw。在上述构成中，在对置臂的半导体开关元件5即上侧元件5a接通的期间即对置臂通电中，在本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b中流动的电流id必定为零，因此从比较器17输出的信号sd的电平有可能不会成为与电流id流动的方向对应的电平。
67.因此，采样保持电路18对下侧元件5b接通的期间即本臂通电中的信号sd进行采样，并在对置臂通电中通过保持其采样结果来进行插补。根据这种构成，基于从采样保持电路18输出的信号sw的电平，能够可靠地判别电流id的方向，进而能够可靠地判别对于下侧元件5b的通电是正向通电还是反向通电。
68.在对于下侧元件5b的通电是正向通电时，从采样保持电路18输出的信号sw成为高电平，因此开关16接通而从峰值保持电路15输出的检测电压vb被输入到运算部13。与此相对，在对于下侧元件5b的通电是反向通电时，从采样保持电路18输出的信号sw成为低电平，因此开关16断开而从峰值保持电路15输出的检测电压vb不被输入到运算部13。即，在上述构成中，向运算部13输入检测电压vb，该检测电压vb表示对于下侧元件5b的通电是正向通电时、换言之产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值。
69.在存储器19中保存有上述允许值、即根据半导体开关元件5的规格决定的峰值vds_p的允许值。存储器19输出表示所保存的允许值的允许电压vc。另外，还能够构成为，代替这样的存储器19而从栅极驱动装置1的外部对运算部13输入允许电压vc。对减法器20的 输入赋予允许电压vc，对其-输入赋予检测电压vb。减法器20通过从允许电压vc减去检测电压vb来求出与峰值vds_p的检测值与允许值之差相当的偏差δv，并将该偏差δv输出到控制器21。
70.控制器21是数字pid控制器，针对偏差δv执行pid运算而生成表示目标指令值的指令信号se。指令信号se被输出到驱动部14。另外，作为控制器21，能够采用进行pi运算的控制器、进行p运算的控制器、其他的反馈控制器等各种形式的控制器。在本实施方式中，pid控制器21的动作，在检测电压vb被输入到运算部13的期间执行，并且在检测电压vb未被输入到运算部13的期间停止。
71.驱动部14构成为对下侧元件5b的栅极进行恒压驱动，具备缓冲器22、作为p沟道型mofet的晶体管q1、作为n沟道型mosfet的晶体管q2以及电阻r1、r2。缓冲器22输入指令信号sb，并输出与该输入信号相应的信号。缓冲器22的输出端子与晶体管q1、q2的各栅极连接。晶体管q1的源极与被供给电源电压vd的直流电源线23连接。电源电压vd是以直流电源线3的电位为基准的电压，成为比下侧元件5b的栅极阈值电压足够高的电压。
72.晶体管q1的漏极经由电阻r1与节点n3连接。节点n3与下侧元件5b的栅极连接。电阻r1与从直流电源线23到达下侧元件5b的栅极的路径的布线电阻等一起，作为下侧元件5b导通时的栅极电阻发挥功能。电阻r1为具有一定电阻值的构成。晶体管q2的源极与直流电源线3连接。晶体管q2的漏极经由电阻r2与节点n3连接。
73.电阻r2与从直流电源线3到达下侧元件5b的栅极的路径的布线电阻等一起作为下侧元件5b关断时的栅极电阻发挥功能。电阻r2构成为，能够基于从运算部13赋予的指令信号se来变更其电阻值。即，在上述构成中，基于指令信号se来变更下侧元件5b关断时的栅极电阻值rg_off。另外，电阻r2的电阻值的变更能够采用使用可变电阻的方法、使用电阻梯的切换的方法、对晶体管q2的导通电阻进行操作的方法等各种方法。
74.接着，参照图7对基于上述构成的各控制的定时进行说明。另外，此处，以将栅极驱动装置1b侧作为主体的控制为例进行说明，但将栅极驱动装置1a侧作为主体的控制也成为相同内容。在图7中，关于开关16的状态，将接通的状态表示为“on”，将断开的状态表示为“off”。在图7中示出了以与电压vgs的下降定时一致的方式沿着纵向延伸的虚线，但这些虚线彼此的间隔相当于半导体开关元件5的驱动周期。
75.在该情况下，电流id为正值时、即电流id正向流动的期间ta，是对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的通电成为正向通电的期间。因此，在期间ta中产生关断浪涌。在期间ta中，由于信号sw为高电平，因此开关16成为接通的状态。在这样的期间ta中，表示电
压vds的峰值vds_p的检测电压vb被赋予给运算部13。
76.因此，运算部13基于检测电压vb以及允许电压vc，运算并生成峰值vds_p成为允许值以下那样的指令信号se。然后，驱动部14基于指令信号se随时切换栅极电阻值rg_off。在该情况下，驱动部14在从规定的驱动周期的关断开始时刻到下一个驱动周期的关断开始时刻的期间，完成栅极电阻值rg_off的变更。
77.与此相对，电流id为负值时、即电流id反向流动的期间tb，是对于下侧元件5b的通电成为反向通电的期间。因此，在期间tb中产生恢复浪涌。在期间tb中，信号sw成为低电平，因此开关16成为断开的状态。在这样的期间tb中，检测电压vb不被赋予给运算部13。因此，不执行运算部13对指令信号se的运算，进而不执行驱动部14对栅极电阻值rg_off的切换。
78.因而，在期间tb中，栅极电阻值rg_off被维持为一定值。期间tb中的栅极电阻值rg_off能够设为如下的值。即，如图7所示，期间tb中的栅极电阻值rg_off能够设为在该期间tb的紧前设定的值。或者，期间tb中的栅极电阻值rg_off能够设为预先决定的设定值。在该情况下，作为设定值，可以设为表示变得难以产生浪涌那样的比较高的电阻值的值、即安全侧的值。
79.如此，能够得到如下那样的效果。即，在期间tb紧后的期间ta中，最初产生的关断浪涌的大小与期间tb中的栅极电阻值rg_off的值相应。因而，如果将期间tb中的rg_off的值设为上述那样的安全侧的值，则能够可靠地防止在期间ta中最初产生的关断浪涌成为超过半导体开关元件5的元件耐压那样的过大浪涌。
80.根据以上说明的本实施方式，能够得到如下那样的效果。
81.检测部11检测本臂的半导体开关元件5的电压vds变化的变化期间中的电压vds的峰值vds_p。变化期间中的电压vds的峰值vds_p成为与对半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小对应的值。因此，在该情况下，可以说检测部11检测对本臂的半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小。
82.判别部12判别在变化期间中对本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。在对半导体开关元件5的主端子施加的浪涌中存在关断浪涌以及恢复浪涌，在对于作为对象的半导体开关元件5的通电是正向通电时产生关断浪涌，并且在是反向通电时产生恢复浪涌。因此，在该情况下，可以说判别部12判别所产生的浪涌是关断浪涌还是恢复浪涌。
83.运算部13基于由判别部12判别为对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电的变化期间中的检测部11的检测值、以及根据半导体开关元件5的规格决定的峰值vds_p的允许值，运算出峰值vds_p成为允许值以下那样的与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值。即，运算部13基于与判别为所产生的浪涌为关断浪涌的变化期间中的浪涌的大小对应的检测值、以及允许值，对电压vds的峰值vds_p成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。
84.驱动部14基于由运算部13运算出的目标指令值来变更本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off，并驱动本臂的半导体开关元件5的栅极。即，驱动部14基于使用仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果而运算出的目标指令值来变更栅极电阻值rg_off。根据这种构成，能够得到如下的优异效果：能够对关断浪涌的大小进行控制，以使电压vds的峰值vds_p不会超过允许值并且开关损失不会过度地增加，换言之能够适当地控制关断浪涌。
85.在该情况下，驱动部14在本臂的半导体开关元件5下次被关断之前完成栅极电阻值rg_off的变更。即，在本实施方式中，当基于规定的驱动周期中的电压vds的峰值vds_p的检测值来运算目标指令值时，在本臂的半导体开关元件5下次被关断时，该运算结果被实际反映到栅极电阻值rg_off中。根据这种控制，能够更可靠且更快速地实现栅极电阻值rg_off的最佳化，即能够最大限度地得到上述效果。
86.在该情况下，判别部12检测在本臂的半导体开关元件5中流动的电流id的方向，在电流id正向流动的期间判定为是正向通电，在电流id反向流动的期间判定为是反向通电。具体而言，本实施方式的判别部12具备将与电流id对应的电压vse与0v进行比较的比较器17。
87.根据这种构成，在本臂的半导体开关元件5接通的期间即本臂通电中，从比较器17输出的信号sd的电平成为与电流id流动的方向对应的电平，因此能够高精度地判别对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。但是，在该情况下，在对置臂的半导体开关元件5接通的期间即对置臂通电中，在本臂的半导体开关元件5中流动的电流id必定为零，因此信号sd的电平有可能不会成为与电流id流动的方向对应的电平。
88.因此，判别部12具备采样保持电路18，该采样保持电路18对本臂通电中的信号sd进行采样，在对置臂通电中通过保持该采样结果来进行插补，判别部12基于从该采样保持电路18输出的信号sw的电平来判别上述通电。根据这种构成，能够可靠地判别电流id的方向，进而能够可靠地判别对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。
89.在该情况下，运算部13运算并生成表示目标指令值的指令信号se，以使表示检测部11的检测值的检测电压vb与表示峰值vds_p的允许值的允许电压vc之间的偏差δv成为零，驱动部14基于指令信号se连续地切换本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off。如此，能够进行详细的设定，以使本臂的半导体开关元件5关断时的栅极电阻值rg_off成为最佳的值，其结果，能够更详细地控制关断浪涌。
90.《与电流id的检测相关的变形例》
91.在图6所示的具体的构成例中，判别部12构成为，基于串联夹设在半导体开关元件5与直流电源线3之间的分流电阻rs的端子电压来直接检测本臂的半导体开关元件5的电流id，但判别部12例如也能够如以下两个变形例那样构成为，间接地检测本臂的半导体开关元件5的电流id。
92.[1]第1变形例
[0093]
在图8所示的第1变形例中，作为本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b，采用具有主单元24以及传感单元25的元件。另外，在图8中，省略了回流用的二极管的图示。主单元24以及传感单元25形成在同一半导体芯片上，传感单元25的尺寸相对于主单元24的尺寸为几百～几千分之一。
[0094]
主单元24的漏极与节点n1连接，其源极与直流电源线3连接。传感单元25用于检测在主单元24中流动的电流id，以规定的分流比流动与在主单元24中流动的电流id相应的电流。另外，该分流比根据主单元24以及传感单元25的尺寸比等决定。传感单元25的漏极与节点n1连接，其源极经由分流电阻rs1与直流电源线3连接。
[0095]
在该情况下，比较器17将通过利用分流电阻rs1对在传感单元25中流动的电流进行电压转换而得到的电压vse1与0v进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号sd1。这
样的信号sd1与图6所示的构成中的信号sd相同，成为与本臂通电中的电流id的方向对应的电平。因而，根据这样的第1变形例，判别部12也能够高精度地判别出变化期间中对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。
[0096]
[2]第2变形例
[0097]
如图1所示，控制器6被赋予表示负载电流il的检测值的检测信号sc。控制器6基于检测信号sc能够掌握负载电流il的朝向，具体而言，能够掌握负载电流il是从节点n1向马达流动的朝向还是从马达向节点n1流动的朝向。并且，基于这样的负载电流il的朝向，能够推断出在构成上下臂的各半导体开关元件5中流动的电流id的朝向。
[0098]
因此，在图9所示的第2变形例中，控制器6基于检测信号sc来推断在上侧元件5a中流动的电流id的朝向以及在下侧元件5b中流动的电流id的朝向。然后，控制器6将表示在上侧元件5a中流动的电流id的朝向的信号sf发送到栅极驱动装置1a，并且将表示在下侧元件5b中流动的电流id的朝向的信号sg发送到栅极驱动装置1b。
[0099]
在该情况下，信号sf、sg与信号sw相同，是成为与电流id的朝向对应的电平的二值的信号。因此，栅极驱动装置1a、1b的各判别部12基于这些信号sf、sg，判别在本臂的半导体开关元件5中流动的电流id的方向。因而，根据这样的第2变形例，判别部12也能够高精度地判别出变化期间中对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。
[0100]
(第2实施方式)
[0101]
以下，参照图10～图13对第2实施方式进行说明。
[0102]
在本实施方式中，栅极驱动装置的具体构成与第1实施方式不同。即，如图10所示，本实施方式的栅极驱动装置31相对于图6所示的第1实施方式的栅极驱动装置1b，对于检测部、判别部、运算部以及驱动部均变更了具体构成。另外，在图10中例示了用于驱动下侧元件5b的构成，但对于用于驱动上侧元件5a的构成也能够采用相同的构成。
[0103]
栅极驱动装置31具备检测部32、判别部33、运算部34以及驱动部35。检测部32为对检测部11追加了采样保持电路36的构成。判别部33为具备比较器37以及定时电路38的构成。运算部34为具备阈值输出部39以及比较器40的构成。驱动部35构成为，与驱动部14的不同点在于，代替电阻r2而具备电阻r21、r22及开关41。
[0104]
在该情况下，判别部33为，在从本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b关断的开始定时起经过规定的判定时间的时刻以前的期间，判别为对于下侧元件5b的通电是正向通电，在经过上述判定时间的时刻以后的期间，判别为对于下侧元件5b的通电是反向通电。用于实现这种判别的具体构成如下那样。
[0105]
即，比较器37的非反相输入端子与节点n3即下侧元件5b的栅极连接。向比较器37的反相输入端子输入预先决定的阈值电压vth。阈值电压vth是以直流电源线3的电位为基准的电压，例如是与半导体开关元件5的栅极阈值电压相同程度的电压值。由此，比较器37将下侧元件5b的电压vgs与电压vth进行比较，并输出表示其比较结果的二值的信号sh。
[0106]
根据上述构成，能够基于从比较器37输出的信号sh的电平来判定下侧元件5b的接通断开。具体而言，在信号sh为高电平时，能够判定为下侧元件5b接通、即栅极接通，在信号sh为低电平时，能够判定为下侧元件5b断开、即栅极断开。如此，基于成为与栅极接通或者栅极断开对应的电平的信号sh，能够掌握下侧元件5b关断的开始定时。另外，也能够代替这种构成，而构成为基于指令信号sb等其他信号来掌握下侧元件5b关断的开始定时。
[0107]
向定时电路38输入从比较器37输出的信号sh。定时电路38从信号sh从高电平转为低电平的定时、即下侧元件5b关断的开始定时起，在与上述判定时间对应的一定时间内输出成为高电平的二值的信号si。在该情况下，开关16的接通断开由从定时电路38输出的信号si控制。
[0108]
根据上述构成，在信号si为高电平的期间、即从下侧元件5b关断的开始定时起经过判定时间的时刻以前的期间，开关16接通而检测电压vb被输入到采样保持电路36。与此相对，在信号si为低电平的期间、即从下侧元件5b关断的开始定时起经过判定时间的时刻以后的期间，开关16断开而检测电压vb不被输入到采样保持电路36。
[0109]
输入到采样保持电路36的检测电压vb为，在对于下侧元件5b的通电是正向通电时、表示产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值，在对于下侧元件5b的通电是反向通电时、不表示产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值，而成为大致0v。因此，采样保持电路36在所输入的检测电压v为被设定为比0v高的值的规定的判定电压以下的情况下，判定为是反向通电时的检测电压vb，不对该检测电压vb进行采样保持。
[0110]
与此相对，采样保持电路36在所输入的检测电压vb超过上述判定电压的情况下，判定为是正向通电时的检测电压vb，对该检测电压vb进行采样保持而进行保持，并向运算部34输出。根据这种构成，向运算部34输入检测电压vb，该检测电压vb表示对于下侧元件5b的通电是正向通电时、换言之产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值。
[0111]
在该情况下，运算部34将检测部32的检测值和与电压vds的峰值vds_p的允许值对应地设定的阈值进行比较，并运算出表示其比较结果的值作为目标指令值。用于实现这种运算的具体构成如下那样。即，向阈值输出部39输入与检测下侧元件5b的电流id的电流检测部42的检测值对应的检测信号sj。电流检测部42能够采用图6所示的使用了分流电阻rs的构成、图8所示的使用了传感单元25以及分流电阻rs1的构成等各种构成。
[0112]
阈值输出部39具备存储器等存储装置，在该存储器中存储有基于阈值与在半导体开关元件5中流动的电流id之间的关系而制作出的映射数据。阈值与电流id之间的关系例如成为图11所示那样的关系。能够预先进行模拟、实验等，并基于它们的结果来事先制作这样的映射数据。另外，阈值被设定为能够将关断浪涌的大小控制为所希望的程度的值。
[0113]
阈值输出部39基于检测信号sj取得电流id的电流值，并且参照上述映射数据从映射数据取得与电流id的电流值对应的阈值，并输出与该取得的阈值对应的阈值电压ve。向比较器40的反相输入端子输入由阈值输出部39输出的阈值电压ve，向其非反相输入端子输入由采样保持电路36输出的检测电压vb。
[0114]
比较器40将阈值电压ve与检测电压vb进行比较，并将表示其比较结果的二值的信号sk输出到驱动部35。即，在该情况下，信号sk表示对下侧元件5b的栅极电阻值进行指示的值，且成为表示与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值的信号。在检测电压vb大于阈值电压ve的情况下、即在产生关断浪涌时的电压vds_p的检测值大于阈值的情况下，信号sk成为高电平。此外，在检测电压vb小于阈值电压ve的情况下、即在产生关断浪涌时的电压vds_p的检测值小于阈值的情况下，信号sk成为低电平。另外，比较器40也能够成为通过检测以及恢复而具有滞后的构成。但是，在该情况下，需要对比较器40输入两个阈值。
[0115]
在该情况下，驱动部35基于与目标指令值对应的信号sk，阶段性地切换本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的栅极电阻值rg_off。用于实现这种栅极电阻值rg_off切换
的具体构成如下那样。即，在驱动部35中，晶体管q2的漏极经由电阻r21与节点n3连接，并且经由电阻r22以及开关41与节点n3连接。
[0116]
电阻r21、r22均为具有一定电阻值的构成，与从直流电源线3到达下侧元件5b的栅极的路径的布线电阻等一起作为下侧元件5b关断时的栅极电阻发挥功能。换言之，驱动部35构成为，在直流电源线3与节点n3之间并联有作为关断时的栅极电阻发挥功能的两个电阻r21、r22。开关41的接通断开由从运算部34输出的信号sk控制。具体而言，开关41在信号sk为高电平时断开，并且在信号sk为低电平时接通。
[0117]
根据上述构成，在产生关断浪涌时的电压vds_p的检测值大于阈值的情况下开关41断开，因此关断时的栅极电阻值rg_off成为与电阻r21的电阻值对应的值、即比较大的值，关断浪涌被抑制。此外，根据上述构成，在产生关断浪涌时的电压vds_p的检测值小于阈值的情况下开关41接通，因此关断时的栅极电阻值rg_off成为与电阻r21、r22的并联合成电阻值对应的值、即比较小的值，实现高速的开关。
[0118]
接着，参照图12以及图13对基于上述构成的各控制的定时进行说明。另外，此处，以用于驱动下侧元件5b的栅极驱动装置31侧为主体的控制为例进行说明，但以用于驱动上侧元件5a的栅极驱动装置侧为主体的控制也为相同内容。在图12以及图13中，指令信号sa、sb被表示为高电平指示接通并且低电平指示断开的二值的信号。
[0119]
首先，参照图12说明对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的通电是正向通电时的各控制的定时。在该情况下，当在时刻t1指令信号sb从低电平转为高电平时，电压vgs开始上升。在该情况下，随着电压vgs上升，电流id上升并且电压vds下降。然后，当在时刻t2电压vgs达到阈值电压vth时，信号sh从低电平转为高电平。
[0120]
之后，当在时刻t3指令信号sb从高电平转为低电平时，电压vgs开始下降。然后，当在时刻t4电压vgs达到阈值电压vth时，信号sh从高电平转为低电平。虽然省略图示，但在从时刻t4到经过判定时间为止的期间中信号si成为高电平。在该情况下，对于下侧元件5b的通电是正向通电，因此在下侧元件5b的关断开始定时即时刻t3的紧后产生浪涌，电压vds超过断开电压vds_off而急剧上升。
[0121]
因此，向采样保持电路36输入比0v高的检测电压vb。因此，采样保持电路36在从时刻t4起经过了规定时间的时刻t5对检测电压vb进行采样。由此，向运算部34输入表示产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值的检测电压vb。运算部34使用这样的检测电压vb来生成信号sk。然后，在驱动部35中，基于从运算部34赋予的信号sk来进行栅极电阻值rg_off的切换。在从时刻t5起经过了规定时间的时刻t6，峰值保持电路15的输出被复位。
[0122]
接着，参照图13说明对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的通电是反向通电时的各控制的定时。在该情况下，也是当在时刻t1指令信号sb从低电平转为高电平时，电压vgs开始上升。但是，在该情况下，由于下侧元件5b进行回流动作，因此电流id以及电压vds不会较大地变化而电压vds被维持为0v。然后，当在时刻t2电压vgs达到阈值电压vth时，信号sh从低电平转为高电平。
[0123]
之后，当在时刻t3指令信号sb从高电平转为低电平时，电压vgs开始下降。然后，当在时刻t4电压vgs达到阈值电压vth时，信号sh从高电平转为低电平。虽然省略图示，但在从时刻t4到经过判定时间为止的期间中信号si成为高电平。在该情况下，对于下侧元件5b的通电是反向通电，因此在下侧元件5b的关断开始定时即时刻t3的紧后不产生浪涌，而电压
vds被维持为0v。
[0124]
因此，向采样保持电路36输入0v的检测电压vb。因此，采样保持电路36不对检测电压vb进行采样保持，而不向运算部34输入检测电压vb，因此也不进行信号sk的生成。因而，驱动部35不执行栅极电阻值rg_off的切换。在从时刻t5起经过了规定时间的时刻t6，峰值保持电路15的输出被复位。另外，在该情况下，在指令信号sa从低电平转为高电平的时刻t7、即作为对置臂侧的半导体开关元件5的上侧元件5a的导通开始定时即时刻t7的紧后产生恢复浪涌，电压vds超过断开电压vds_off而急剧上升。
[0125]
根据以上说明的本实施方式的构成，也与第1实施方式相同，基于使用仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果而运算出的目标指令值来进行栅极电阻值rg_off的变更，因此能够得到与第1实施方式相同的效果、即能够适当地控制关断浪涌的效果。另外，在本实施方式中，能够着眼于如下那样的方面，进行使用了仅包含关断浪涌的浪涌电压的目标指令值的运算。
[0126]
即，在对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电时，在该半导体开关元件5的栅极断开紧后产生关断浪涌。因此，如果对与从本臂的半导体开关元件5的关断开始定时起规定时间后的峰值vds_p的检测值对应的检测电压vb进行采样保持而输出到运算部34，则运算部34能够使用表示仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果的检测电压vb来运算目标指令值。在本实施方式中，通过采用上述那样的构成，由此能够进行这样的目标指令值的运算。
[0127]
在该情况下，运算部34将表示检测部11的检测值的检测电压vb和与峰值vds_p的允许值对应地设定的阈值进行比较，并运算出表示其比较结果的值作为目标指令值。然后，驱动部35基于与上述目标指令值对应的信号sk来阶段性地切换本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off。如此，例如与第1实施方式那样连续地切换栅极电阻值rg_off的构成相比，能够使构成以及控制简化。
[0128]
《与栅极电阻值的切换相关的变形例》
[0129]
在图10所示的具体的构成例中，驱动部35构成为，基于与目标指令值对应的信号sk而分两个阶段地切换本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off，但驱动部35也能够构成为，基于信号sk而分三个阶段地切换栅极电阻值rg_off。在采用这种构成的情况下，运算部34需要将检测电压vb与多个阈值进行比较，并运算出表示其比较结果的值来作为目标指令值。因此，在采用这种构成的情况下，预先存储的映射数据的数量、比较器的数量以及用于进行栅极电阻值rg_off的切换的开关的数量会增加。
[0130]
(第3实施方式)
[0131]
以下，参照图14对第3实施方式进行说明。
[0132]
在本实施方式中，栅极驱动装置的具体构成与第1实施方式不同。即，如图14所示，本实施方式的栅极驱动装置51相对于图6所示的第1实施方式的栅极驱动装置1b，对于检测部、判别部、运算部以及驱动部均变更了具体构成。另外，在图14中例示了用于驱动下侧元件5b的构成，但对于用于驱动上侧元件5a的构成也能够采用相同构成。
[0133]
栅极驱动装置51具备检测部52、判别部53、运算部54以及驱动部55。检测部52成为具备变化率检测部56、切换部57、开关58、59的构成。判别部53成为具备比较器60以及采样保持电路61的构成。运算部54成为具备采样保持电路62、63、极性反相部64、阈值输出部65
以及比较器66、67的构成。驱动部55构成为，与驱动部14的不同点在于，代替电阻r1而具备电阻r31、r32及开关68，以及代替电阻r2而具备电阻r41、r42及开关69。
[0134]
在该情况下，检测部52检测本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的电压vds变化的变化期间中的电压vds的变化率、即dv/dt。用于实现这种检测的具体构成如下那样。即，向变化率检测部56输入节点n1的电压、即下侧元件5b的漏极电压。变化率检测部56构成为，输入以下侧元件5b的源极电位为基准的情况下的下侧元件5b的漏极电压、即电压vds，并检测其dv/dt。
[0135]
变化率检测部56输出表示dv/dt的检测值的检测电压vf。此外，变化率检测部56输出在dv/dt的检测值为正值时成为高电平并且在dv/dt的检测值为0v或者负值时成为低电平的二值的信号sm。向切换部57的输入端子赋予检测电压vf。切换部57基于从变化率检测部56输出的信号sm的电平，切换从一方的输出端子以及另一方的输出端子中的哪一方输出端子输出所输入的检测电压vf。具体而言，切换部57在信号sm为高电平时从一方的输出端子输出所输入的检测电压vf，并且在信号sm为低电平时从另一方的输出端子输出所输入的检测电压vf。
[0136]
根据这种构成，在下侧元件5b关断时dv/dt的检测值成为正值，因此从切换部57的一方的输出端子输出检测电压vf，并且在下侧元件导通时dv/dt的检测值成为负值，因此从切换部57的另一方的输出端子输出检测电压vf。即，从切换部57的一方的输出端子输出的检测电压vf表示下侧元件5b关断时的dv/dt，经由开关58赋予给后级的运算部54。此外，从切换部57的另一方的输出端子输出的检测电压vf表示下侧元件5b导通时的dv/dt，经由开关59赋予给后级的运算部54。开关58、59的接通断开根据从判别部53输出的信号sn而被分别相同地控制。
[0137]
在下侧元件5b接通的接通期间中的电压vds为正电压值的情况下，可以认为对于下侧元件5b的通电是正向通电。此外，在下侧元件5b接通的接通期间中的电压vds为负电压值的情况下，可以认为对于下侧元件5b的通电是反向通电。因此，判别部53检测下侧元件5b接通的接通期间中的电压vds，在电压vds的检测值为正值的期间判别为对于下侧元件5b的通电是正向通电，在电压vds的检测值为负值的期间判别为对于下侧元件5b的通电是反向通电。用于实现这种判别的具体构成如下那样。
[0138]
即，比较器60的非反相输入端子与节点n1连接，其反相输入端子与直流电源线3连接。即，向比较器60的非反相输入端子输入下侧元件5b的漏极电压，向其反相输入端子输入下侧元件5b的源极电压。根据这种构成，从比较器60输出的二值的信号sl为，在电压vds为正值时、即“vds》0”时成为高电平，在电压vds为负值时、即“vds《0”时成为低电平。
[0139]
从比较器60输出的信号sl被输入到采样保持电路61。采样保持电路61在下侧元件5b接通的期间的任意定时对信号sl进行采样。另外，如在第2实施方式中说明的那样，能够基于电压vgs、指令信号sb等来掌握下侧元件5b接通的期间。采样保持电路61输出通过对信号sl进行采样保持而得到的二值的信号sn。
[0140]
根据上述构成，在对于下侧元件5b的通电是正向通电时，信号sn成为高电平，因此开关58、59接通而检测电压vf被输入到运算部54。与此相对，在对于下侧元件5b的通电是反向通电时，信号sn成为低电平，因此开关58、59断开而检测电压vf不被输入到运算部54。即，在上述构成中，向运算部54输入检测电压vf，该检测电压vf表示对于下侧元件5b的通电是
正向通电的期间中的关断时的dv/dt的检测值以及导通时的dv/dt的各检测值。另外，在以下的说明以及图14中，将表示关断时的dv/dt的检测值的检测电压vf称作检测电压vf_off，并且将表示导通时的dv/dt的检测值的检测电压称作检测电压vf_on。
[0141]
在该情况下，运算部54基于在由判别部53判别为对于下侧元件5b的通电是正向通电的变化期间中由检测部52检测到的dv/dt的检测值以及dv/dt的允许值，对dv/dt的检测值成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。dv/dt的允许值与电压vds的峰值的允许值相同，根据半导体开关元件5的规格来决定。该情况下的目标指令值也与上述各实施方式相同，成为对半导体开关元件5的栅极电阻值进行指示的值。但是，在该情况下的目标指令值中，不仅包含对关断时的栅极电阻值rg_off进行指示的值，而且包含对导通时的栅极电阻值rg_on进行指示的值。
[0142]
用于实现这种运算的具体构成如下那样。即，向采样保持电路62输入检测电压vf_off，向采样保持电路63输入检测电压vf_on。采样保持电路62对所输入的检测电压vf_off进行采样保持而进行保持，并输出到比较器66的非反相输入端子。采样保持电路63对所输入的检测电压vf_on进行采样保持而进行保持，并输出到比较器67的非反相输入端子。但是，检测电压vf_on为负电压值，因此在通过极性反相部64使极性反相之后，输出到比较器67。
[0143]
阈值输出部65为与第2实施方式中的阈值输出部39相同的构成，具备存储有映射数据的存储器等存储装置。在该情况下，在阈值中包含与栅极电阻rg_off对应的断开用阈值以及与栅极电阻rg_on对应的接通用阈值。另外，断开用阈值以及接通用阈值能够分别设为不同的值，也能够设为共同的值。虽然省略了图示，但阈值输出部65与阈值输出部39相同构成为，能够取得电流id的电流值。
[0144]
阈值输出部65取得电流id的电流值，并且参照上述映射数据从映射数据取得与电流id的电流值对应的阈值，并输出与该取得的阈值对应的阈值电压。在该情况下，阈值输出部65输出两个阈值电压、具体是与断开用阈值对应的阈值电压vg_off以及与接通用阈值对应的阈值电压vg_on。
[0145]
向比较器66的反相输入端子输入从阈值输出部65输出的阈值电压vg_off。比较器66将阈值电压vg_off与检测电压vf_off进行比较，并将表示其比较结果的二值的信号so输出到驱动部55。即，在该情况下，信号so是表示对下侧元件5b的栅极电阻值rg_off进行指示的值，且表示与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值的信号。
[0146]
在检测电压vf_off大于阈值电压vg_off的情况下、即正向通电时且关断时的dv/dt的检测值大于允许值的情况下，信号so成为高电平。此外，在检测电压vf_off小于阈值电压vg_off的情况下、即正向通电时且关断时的dv/dt的检测值小于允许值的情况下，信号so成为低电平。
[0147]
向比较器67的反相输入端子输入从阈值输出部65输出的阈值电压vg_on。比较器67将阈值电压vg_on与极性反相后的检测电压vf_on进行比较，并将表示其比较结果的二值的信号sp输出到驱动部55。即，在该情况下，信号sp是表示对下侧元件5b的栅极电阻值rg_on进行指示的值，且表示与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值的信号。
[0148]
在极性反相后的检测电压vf_on大于阈值电压vg_on的情况下、即正向通电时且导通时的dv/dt的检测值大于允许值的情况下，信号sp成为高电平。此外，在极性反相后的检
测电压vf_on小于阈值电压vg_on的情况下、即正向通电时且导通时的dv/dt的检测值小于允许值的情况下，信号sp成为低电平。另外，在该情况下，构成为将使检测电压vf_on的极性反相后的电压输入到比较器67，但也可以取而代之而构成为，将使阈值电压vg_on的极性反相后的电压输入到比较器67。
[0149]
在该情况下，驱动部55基于与目标指令值对应的信号so来阶段性地切换本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的栅极电阻值rg_off。此外，在该情况下，驱动部55基于与目标指令值对应的信号sp来阶段性地切换下侧元件5b的栅极电阻值rg_on。进而，在该情况下，驱动部55在下侧元件5b下次被开关之前完成栅极电阻值rg_on、rg_off的变更。具体而言，驱动部55在下侧元件5b下次被关断之前完成栅极电阻值rg_off的变更，并且在下侧元件5b下次被导通之前完成栅极电阻值rg_on的变更。
[0150]
用于实现这种栅极电阻值rg_off、rg_on的切换的具体构成如下那样。即，在驱动部55中，晶体管q1的漏极经由电阻r31与节点n3连接，并且经由电阻r32以及开关68与节点n3连接。电阻r31、r32均为具有一定电阻值的构成，与从直流电源线23到达下侧元件5b的栅极的路径的布线电阻等一起作为下侧元件5b导通时的栅极电阻发挥功能。
[0151]
换言之，驱动部55构成为，在直流电源线23与节点n3之间并联有作为导通时的栅极电阻发挥功能的两个电阻r31、r32。开关68的接通断开由从运算部54输出的信号sp控制。具体而言，开关68在信号sp为高电平时断开，并且在信号sp为低电平时接通。
[0152]
此外，在驱动部55中，晶体管q2的漏极经由电阻r41与节点n3连接，并且经由电阻r42以及开关69与节点n3连接。电阻r41、r42均为具有一定电阻值的构成，与从直流电源线3到达下侧元件5b的栅极的路径的布线电阻等一起作为下侧元件5b关断时的栅极电阻发挥功能。
[0153]
换言之，驱动部55构成为，在直流电源线3与节点n3之间并联有作为关断时的栅极电阻发挥功能的两个电阻r41、r42。开关69的接通断开由从运算部54输出的信号so控制。具体而言，开关69在信号so为高电平时断开，并且在信号so为低电平时接通。
[0154]
根据以上说明的本实施方式，能够得到如下那样的效果。
[0155]
在上述构成中，在dv/dt的检测值大于允许值的情况下，在驱动部55中开关68断开，因此栅极电阻值rg_on成为与电阻r31的电阻值对应的值、即比较大的值，导通时的dv/dt被抑制为比较小的值。此外，在上述构成中，在dv/dt的检测值小于允许值的情况下，在驱动部55中开关68接通，因此栅极电阻值rg_on成为与电阻r31、r32的并联合成电阻值对应的值、即比较小的值，导通时的dv/dt成为比较大的值，能够实现高速的开关。
[0156]
根据上述构成，在dv/dt的检测值大于允许值的情况下，在驱动部55中开关69断开，因此栅极电阻值rg_off成为与电阻r41的电阻值对应的值、即比较大的值，关断时的dv/dt被抑制为比较小的值。此外，在上述构成中，在dv/dt的检测值小于允许值的情况下，在驱动部55中开关69接通，因此栅极电阻值rg_off成为与电阻r41、r42的并联合成电阻值对应的值、即比较小的值，关断时的dv/dt成为比较大的值，能够实现高速的开关。
[0157]
如此，根据本实施方式的构成，能够进行控制，以使本臂的半导体开关元件5导通时以及关断时的dv/dt成为最佳的值，具体而言，使其不会超过允许值且能够实现高速的开关。进而，根据本实施方式的构成，如下那样能够得到与第1实施方式等相同的效果。
[0158]
即，检测部52检测本臂的半导体开关元件5的电压vds变化的变化期间中的关断时
的dv/dt。变化期间中的关断时的dv/dt成为与对半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小对应的值。因此，在该情况下，可以说检测部52检测对本臂的半导体开关元件5的主端子施加的浪涌的大小。
[0159]
判别部53判别变化期间中对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。即，在该情况下，也可以说判别部53判别所产生的浪涌是关断浪涌还是恢复浪涌。运算部54基于由判别部53判别为对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电的变化期间中的检测部52的检测值以及根据半导体开关元件5的规格决定的dv/dt的允许值，对dv/dt成为允许值以下那样的与半导体开关元件5的开关速度对应的目标指令值进行运算。即，运算部54基于与判别为所产生的浪涌为关断浪涌的变化期间中的浪涌的大小对应的检测值和允许值，对dv/dt的检测值成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。
[0160]
驱动部55基于由运算部54运算出的目标指令值来变更本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值rg_off，并驱动本臂的半导体开关元件5的栅极。即，驱动部55基于使用仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果而运算出的目标指令值来变更栅极电阻值rg_off。根据这种构成，能够得到如下那样的优异效果：能够控制关断浪涌的大小以使dv/dt的检测值不超过允许值并且开关损失不过度增加，换言之能够适当地控制关断浪涌。
[0161]
在该情况下，判别部53检测本臂的半导体开关元件5接通的接通期间中的电压vds，在电压vds的检测值为正值的期间中判别为对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电，在电压vds的检测值为负值的期间中判别为上述通电是反向通电。如上所述，可以认为接通期间中的电压vds根据对于半导体开关元件5的通电方向而变化。因而，根据上述构成，能够高精度地判别出对于本臂的半导体开关元件5的通电是正向通电还是反向通电。
[0162]
(第4实施方式)
[0163]
以下，参照图15对第4实施方式进行说明。
[0164]
在上述各实施方式中，对于浪涌电压的检测结果，成为能够分为包含关断浪涌的部分与包含恢复浪涌的部分的构成，但不会成为有效活用包含恢复浪涌的浪涌电压的检测结果的构成。因此，在本实施方式中，对有效活用这样的包含恢复浪涌的浪涌电压的检测结果的构成进行说明。
[0165]
如图15所示，本实施方式的栅极驱动装置71a、71b相对于图6所示的第1实施方式的栅极驱动装置1b，对于检测部、判别部、运算部以及驱动部均变更了具体构成。另外，此处，关于用于驱动上侧元件5a的栅极驱动装置71a，虽然省略了具体构成的图示以及说明，但成为与栅极驱动装置71b相同的构成。
[0166]
栅极驱动装置71b具备检测部72、与第2实施方式相同的判别部33、运算部74以及驱动部75。检测部72构成为，相对于检测部11的不同点在于代替开关16而具备切换部76。向切换部76的输入端子赋予检测电压vb。切换部76基于从判别部33输出的信号si的电平，切换从一方的输出端子以及另一方的输出端子中的哪一方输出端子输出所输入的检测电压vb。
[0167]
如在第2实施方式中说明的那样，信号si是在从本臂的半导体开关元件5的关断的开始定时到经过了判定时间的时刻为止的期间中成为高电平、在其他期间中成为低电平的信号。即，信号si为高电平的期间是可能会产生关断浪涌的期间，信号si为低电平的期间是可能会产生恢复浪涌的期间。在该情况下，切换部76在信号si为高电平时从一方的输出端
子输出所输入的检测电压vb，并且在信号si为低电平时从另一方的输出端子输出所输入的检测电压vb。
[0168]
根据这种构成，从切换部76的一方的输出端子输出的检测电压vb表示产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值，并被赋予给后级的运算部74。此外，根据上述构成，从切换部76的另一方的输出端子输出的检测电压vb表示产生恢复浪涌时的峰值vds_p的检测值，并被赋予给对置臂侧的栅极驱动装置71a的运算部74。另外，在以下的说明以及图15中，将从切换部76的一方的输出端子输出的与关断浪涌对应的检测电压vb称作检测电压vbo，并且将从切换部76的另一方的输出端子输出的与恢复浪涌对应的检测电压vb称作检测电压vbr。
[0169]
运算部74构成为，与运算部13的不同点在于，追加了减法器77以及控制器78。运算部74与运算部13相同，基于由判别部33判别为对于本臂的半导体开关元件5即下侧元件5b的通电是正向通电的变化期间中的检测部72的检测值以及峰值vds_p的允许值，对峰值vds_p成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。此外，运算部74基于由判别部33判别为对于下侧元件5b的通电是反向通电的变化期间中由检测部72检测到的峰值vds_p以及允许值，对峰值vds_p成为允许值以下那样的目标指令值进行运算。用于实现这种运算的具体构成如下那样。
[0170]
即，向减法器20的 输入赋予允许电压vc，向其-输入赋予检测电压vbo。减法器20通过从允许电压vc减去检测电压vbo，由此求出相当于产生关断浪涌时的峰值vds_p的检测值与允许值之差的偏差δv，并将该偏差δv输出到控制器21。此外，向减法器77的 输入赋予允许电压vc，向其-输入赋予从栅极驱动装置71a的检测部72输出的检测电压vbr。
[0171]
减法器77通过从允许电压vc减去检测电压vbr，由此求出相当于产生恢复浪涌时的峰值vds_p的检测值与允许值之差的偏差δv，并将该偏差δv输出到控制器78。控制器78为与控制器21相同的构成，对于偏差δv执行pid运算而生成表示目标指令值的指令信号sq。指令信号sq被输出到驱动部75。
[0172]
驱动部75与驱动部14相同，基于由运算部74运算出的目标指令值，变更本臂的半导体开关元件5关断时的栅极电阻值rg_off。此外，驱动部75基于由对置臂侧的栅极驱动装置71a的运算部74运算出的目标指令值，变更本臂的半导体开关元件5导通时的栅极电阻值rg_on。此外，在该情况下，驱动部75在本臂的半导体开关元件5下次被导通之前完成栅极电阻值rg_on的变更。在本实施方式中，驱动部75基于目标指令值而连续地切换栅极电阻值rg_on。用于实现这种驱动的具体构成如下那样。
[0173]
即，驱动部75构成为，与驱动部14的不同点在于，代替电阻r1而具备电阻r51。电阻r51构成为，能够基于从运算部74赋予的指令信号sq来变更其电阻值。即，在上述构成中，基于指令信号sq来变更下侧元件5b导通时的栅极电阻值rg_on。另外，电阻r51的电阻值的变更能够采用与电阻r2的电阻值的变更相同的方法。
[0174]
根据以上说明的本实施方式的构成，也与第1实施方式相同，基于使用仅包含关断浪涌的浪涌电压的检测结果而运算出的目标指令值来进行栅极电阻值rg_off的变更，因此，能够得到与第1实施方式相同的效果、即能够适当地控制关断浪涌这样的效果。此外，在该情况下，在栅极驱动装置71a、71b之间进行与仅包含恢复浪涌的浪涌电压的检测结果对应的检测电压vbr的传输。
[0175]
然后，栅极驱动装置71a、71b使用从对置臂侧的栅极驱动装置发送的检测电压
vbr、即仅包含恢复浪涌的浪涌电压的检测结果，对目标指令值进行运算，并基于该目标指令值来进行栅极电阻rg_on的变更。根据这种构成，能够得到如下那样的优异效果：能够控制恢复浪涌的大小，以使电压vds的峰值vds_p不超过允许值并且开关损失不过度增加，换言之能够适当地控制恢复浪涌。
[0176]
在该情况下，驱动部75在本臂的半导体开关元件5下次被导通之前完成栅极电阻值rg_on的变更。即，在本实施方式中，当基于规定的驱动周期中的电压vds的峰值vds_p的检测值对目标指令值进行运算时，在本臂的半导体开关元件5下次被导通时，其运算结果被实际反映到栅极电阻值rg_on中。根据这种控制，能够更可靠且更快速地实现栅极电阻值rg_on的最佳化、即能够最大限度地得到上述效果。
[0177]
(第5实施方式)
[0178]
以下，参照图16对第5实施方式进行说明。
[0179]
在本实施方式中，栅极驱动装置所具有的各功能的一部分与第1实施方式不同。即，如图16所示，栅极驱动装置81相对于栅极驱动装置1的不同点在于，代替运算部13而具备运算部82。
[0180]
一般情况下，半导体开关元件5的元件耐压、即浪涌耐受量依赖于该半导体开关元件5周围的温度。具体而言，周围的温度越高则元件耐压越高，周围的温度越低则元件耐压越低。此外，在以规定的栅极电阻值驱动半导体开关元件5的情况下，当负载电流il变动时，根据其变动而浪涌电压也变动。具体而言，如果栅极电阻值为一定，则当负载电流il增加时浪涌电压的峰值上升，当负载电流il减少时浪涌电压的峰值下降。另外，对于在半导体开关元件5中流动的电流id，也可以说与负载电流il相同。
[0181]
进而，在以规定的栅极电阻值驱动半导体开关元件5的情况下，当电源电压va变动时，根据其变动而浪涌电压也变动。具体而言，如果栅极电阻值一定，则当电源电压va增加时浪涌电压的峰值上升，当电源电压va减少时浪涌电压的峰值下降。另外，对于半导体开关元件5的断开电压vds_off，可以说与电源电压va相同。
[0182]
在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流il、电源电压va等的变化而浪涌电压上升时，有可能对半导体开关元件5的主端子施加超过元件耐压的电压。此外，在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流il、电源电压va等的变化而浪涌电压下降时，会将栅极电阻值设定得过高，使开关损失相应地增加。
[0183]
考虑到这一点，运算部82取得周围的温度、负载电流il以及电源电压va中的至少一个作为变动用参数，并基于所取得的变动用参数与检测部11的检测值之间的关系使峰值vds_p的允许值变化。如此，即使在周围的温度、负载电流il以及电源电压va变动的情况下，也能够在考虑了它们的变动、即外部干扰的基础上使栅极电阻值最佳化。因而，根据本实施方式，与周围的温度、负载电流以及电源电压va等的变动无关，能够适当地控制关断浪涌。
[0184]
(第6实施方式)
[0185]
以下，参照图17对第6实施方式进行说明。
[0186]
在本实施方式中，栅极驱动装置所具有的各功能的一部分与第3实施方式不同。即，如图17所示，栅极驱动装置91相对于栅极驱动装置51的不同点在于，代替运算部54而具备运算部92。
[0187]
周围的温度、负载电流il以及电源电压va的变动与浪涌电压相同，也对dv/dt造成
影响。此外，一般情况下，对于半导体开关元件5的dv/dt的允许值依赖于周围的气压。具体而言，周围的气压越高则允许值越高。
[0188]
在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、周围的气压、负载电流il、电源电压va等的变化而dv/dt上升时，dv/dt有可能超过允许值。此外，在栅极电阻值被最佳化的状态下，当随着上述周围的温度、负载电流il、电源电压va等的变化而dv/dt下降时，会将栅极电阻值设定得过高，使开关损失相应地增加。
[0189]
考虑到这一点，运算部92取得周围的温度、周围的气压、负载电流il以及电源电压va中的至少一个作为变动用参数，并基于所取得的变动用参数与检测部52的检测值之间的关系使dv/dt的允许值变化。如此，即使在周围的温度、周围的气压、负载电流il以及电源电压va变动的情况下，也能够在考虑到它们的变动、即外部干扰的基础上使栅极电阻值最佳化。因而，根据本实施方式，与周围的温度、周围的气压、负载电流以及电源电压va等的变动无关，能够适当地控制dv/dt。
[0190]
(其他的实施方式)
[0191]
另外，本发明并不限定于上述以及附图中记载的各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内任意地变形、组合或者扩展。
[0192]
上述各实施方式所示的数值等为例示，并不限定于此。
[0193]
驱动部14、35、55、75构成为，基于运算出的目标指令值来变更本臂的半导体开关元件5的栅极电阻值，但也可以取而代之而构成为，基于运算出的目标指令值来变更本臂的半导体开关元件5的栅极电流值。在变更为这种构成的情况下，也能够得到与上述各实施方式相同的效果。
[0194]
上述各实施方式中的栅极驱动装置并不限定于n沟道型的mosfet，能够将p沟道型的mosfet、igbt等各种半导体开关元件作为驱动对象。
[0195]
虽然基于实施例记述了本发明，但应当理解的是，本发明并不限定于该实施例、构造。本发明也包含各种变形例、均等范围内的变形。并且，各种组合和方式、甚至是仅包含其中一个要素、其以上或以下的其他组合、方式也落入本发明的范畴、思想范围内。