ゲートドライブ回路について

質問

今、パワーエレクトロニクスについて学んでいるのですが、PWMインバータの制御でゲートドライブ回路でフォトカプラを用いて、オン、オフ信号を入力しているのですが、何故ゲートドライブ回路を用いるのでしょうか？オン、オフ信号なら光受信回路でできるのではないでしょうか？分かりにくい質問ですみません。お願いします。

回答No.2

taka113 · ベストアンサー

ゲートドライブ回路を使う理由はさまざまで、その回路を見てみないと、どういった事情が関係しているか説明するのは困難です。実験レベルと実務レベルでも目的は違うでしょうし・・・
ゲートドライブ用のICを使ったのかもしれませんが、ディスクリート回路で組まれたほうが構造的には理解しやすいでしょう。

スイッチング素子としてパワーMOS-FETを利用する場合、ゲートに存在する数～数十pFの寄生容量が問題になることが多いです。MOS－FETは構造上、ゲートとチャンネルの間に微小なコンデンサと同じものが存在するわけです。MOS-FETをドライブするということは、このコンデンサをドライブしようとするのと同じです。

低周波でドライブする場合と高周波でドライブする場合とでデバイスの見かけ上の特性が変わる可場合があったり、ゲートにスパイク状のアンダーシュートが発生して電流が逆流してゲートをドライブする半導体が破損したり、スイッチングの高速化のためにゲートの電荷を引き抜く必要があったり・・・という理由が主たるものです。

詳しくはトランジスタ技術という雑誌の別冊「実践パワー・エレクトロニクス入門」という本をご覧ください。このほかに数年前の同誌の特集記事にもFETの高速ドライブについて取り上げられていましたが、いつの記事だったかは忘れました。

お礼

有難うございました。さっそくパワーエレクトロニクス入門という本を探してみます。

回答No.1

denden_kei

>何故ゲートドライブ回路を用いるのでしょうか？オン、オフ信号なら光受信回路でできるのではないでしょうか？

確かに光入力で素子をターンオンすることは可能で、そういう種類の素子もあります。

ただ、多くの用途では、必要とされるターンオン時間(μsオーダまたはそれ以下)で素子をターンオンさせるには、時間あたり相当量の電荷をゲート部に注入する必要があります。電子回路の素子と違って素子の面積がけた違いなので。
そのため、これだけの電荷を供給できる(パルスパワー)電源が必要となります。
この電源をターンオン/オフさせる信号には光信号が好都合(制御回路側と絶縁が取れる)なので光入力が広く使用されています。

いまいち上手く説明できませんが、ご参考になれば幸いです。

お礼

いろいろと自分なりに調べてみたのですが、ゲートドライブ回路の必要性などは全くわかりませんでした。回答を参考させて頂き、調べてみます。有難うございました。