JPH01282921A - Igbtの過電流保護駆動回路 - Google Patents

Igbtの過電流保護駆動回路

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JPH01282921A
JPH01282921A JP63111970A JP11197088A JPH01282921A JP H01282921 A JPH01282921 A JP H01282921A JP 63111970 A JP63111970 A JP 63111970A JP 11197088 A JP11197088 A JP 11197088A JP H01282921 A JPH01282921 A JP H01282921A
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voltage
emitter
gate
igbt
collector
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JP63111970A
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Yasuji Seki
関 保治
Hiroshi Miki
広志 三木
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0828Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチング用半導体素子の一種であるI 
GB T (Insulated Gate  Bip
olar Transis Lot )素子の過電流保
護機能を有する駆動回路に関する。
〔従来の技術〕
I GBT素子はバイポーラトランジスタの有する高耐
圧、大容量化が容易であるという長所と、パワーMO3
FETの有する高速なスイッチングが可能で、ドライブ
も容易であるという長所とをあわせもった新しいデバイ
スとして注目されている。
第2図にNチャネルI GBTの等価回路を示す。
NチャネルMO3FETI、NPN)ランジスタ2、P
NP)ランジスタ3、及びトランジス2のベース・エミ
ッタ間短絡用抵抗4からなり、MO3FETIのドレー
ン・ソース間とトランジスタ2のエミッタ・コレクタ間
を並列接続し、トランジスタ2.3はサイリスク回路を
形成するものとして表すことができる。
前記NチャネルのI GBTをオンさせる時は、ゲート
・エミッタ間(G−E間)に順バイアス電圧をかける。
その結果、MO3FETIにチャネルが形成され、該M
O3FETIが導通状態になり、PNP トランジスタ
3のエミッタ・ベース間が順バイアスされることにより
導通が開始する。
逆に、本素子をOFFさせる時はゲート・エミッタ間に
逆バイアス電圧をかける。この結果、MO3FETIは
オフになり、PNP )ランジスタ3のベース電流が流
れなくなり、該トランジスタがオフし、その結果IGB
Tがオフする。
ところで、本素子は前記のようにトランジスタ2.3に
よる寄生サイリスクを有する。そのためコレクタ電流が
所定値以上になるとラッチアップ現象(寄生サイリスタ
がターンオンしてしまう現象)を生じ、電流が遮断でき
なくなってしまう場合がある。
このラッチアップ現象はI GBTの素子破壊に連結す
るので、これを生じないようにすることが必要となる。
IGBTの過電流保護を行う場合は、電流レベルをラッ
チアップ電流以下に抑えなければならない。また、熱破
壊に至る前にコレクタ電流を遮断することが必要である
第2図において、I GETにオフゲート信号を与える
とまずNチャネルMO3FETIがターンオフする。過
負荷時にはコレクタ電流が急には減少できないためにP
NP l−ランジスタ3の電流が増加する。このためタ
ーンオフ時はターンオン状態より小さなコレクタ電流で
ラッチアップすることになる。また、ターンオフ時にコ
レクタ・エミッタ間に印加されるdv/dtによる接合
容量の充電電流もラッチアップ電流を低下させる。この
ため過電流時のターンオフはゆるやかに行われなければ
ならない。
このようなIGBTの駆動回路で、過電流保護の機能を
持たせた従来例を第3図に示す。
直列接続した順バイアス電源5aと逆バイアス電源5b
との接続中点がIGBTIIのエミッタに接続され、こ
れら電源5a、5bにスイッチ10a。
10bが直列接続され、該スイッチ10a、10bの接
続中点は抵抗9aを介してIGBTIIのゲートに接続
される。
NPN l−ランジスタ8のコレクタが抵抗9Cを介し
て抵抗9aとIGBTIIのゲートとの接続中点に、エ
ミッタが逆バイアス電源5bの負極とスイッチ10bと
の接続中点に接続され、該トランジスタ8のベースはツ
ェナーダイオード7及び抵抗9bを介してスイッチ10
a、10bの接続中点と抵抗9aに接続され、抵抗9b
とツェナーダイオード7との接続中点はダイオード6を
介してIGBTllのコレクタに接続される。
通常時の動作としては、順バイアス時はスイッチ10a
をONL、スイッチ10bをOFFする。よって順バイ
アス電源5aの電圧がスイッチ10a1抵抗9aを介し
てI G B Tllのゲート・エミッタ間に順バイア
ス電圧として印加される。一方、逆バイアス時はスイッ
チ10aを0FFL、、スイッチ10bをONする。よ
って逆バイアス電源5bの電圧が抵抗9a、スイッチ1
0bを介してIGBTIIのゲート・エミッタ間に逆バ
イアス電圧として印加される。
一方、過電流時の動作は、次のようになる。
順バイアス時にIGBTIIのコレクタ・エミッタ間電
圧が、ツェナーダイオード7のツェナー電圧とNPN 
l−ランジスタ8のベース・エミッタ間ダイオードの順
バイアス電圧降下分の和から逆バイアス電源5bの電圧
をひいた電圧を越えると、NPN)ランジスタ8のベー
ス・エミッタ間には電R5aの電圧が、スイッチ10a
、抵抗9b、ツェナーダイオード7を介して印加され、
その結果ベース・エミッタ間は順バイアスされ、該トラ
ンジスタ8は導通する。このため、IGBTIIのゲー
ト・エミッタ間には逆バイアス電源5bの電圧が該トラ
ンジスタ8及び抵抗9cを介して逆バイアス電圧として
印加される。そのため、IGBTllのコレクタ電流は
遮断される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし前記第3図に示すような従来の駆動回路では、過
電流遮断時にゲート・エミッタ間に逆バイアス電圧を印
加することになりターンオフが速(なり、ターンオフ時
のラッチアップによる素子破壊のおそれがある。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ターンオ
フ時のラッチアップによる素子破壊を防ぐことができる
I GBTの過電流保護駆動回路を提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記目的を達成するため、I GBTの通常の
ターンオフ時にはゲート・エミッタ間に逆電圧を印加す
る駆動回路において、コレクタ・エミッタ間が導通時に
所定の電圧を越えた場合、ゲート・エミッタ間を短絡さ
せる回路を設けたことを要旨とするものである。
〔作用〕
本発明によれば、I GBTの過電流保護時にゲート・
エミッタ間を短絡させることにより、ゲート・エミッタ
間の接合容量からの蓄積電荷の放電を逆バイアスを印加
する場合に比しゆるやかにでき、これによりコレクタ電
流の過電流時の遮断をゆるやかに行い、遮断時のラッチ
アップを防ぐことができる。
〔実施例〕
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明のI GBTの過電流保護駆動回路の1
実施例を示す回路図で、前記従来例を示す第3図と同一
構成要素には同一参照符号を付したものである。
すなわち、直列接続した順バイアス電源5aと逆バイア
ス電源5bとの接続中点がIC;BTIIのエミッタに
接続され、これら電源5a、5bにスイッチ10a、1
0bが直列接続され、該スイッチ10a、1obの接続
中点は抵抗9aを介してI GBTllのゲートに接続
される。また、NPN )ランジスタ8のコレクタが抵
抗9cを介して前記抵抗9aとIGBTIIのゲートと
の接続中点に、エミッタがダイオード6bを介して順バ
イアス電源5aと逆バイアス電源5bとの接続中点に接
続され、該トランジスタ8のベースはツェナーダイオー
ド7及び抵抗9bを介してスイッチ10a、10bの接
続中点に接続され、抵抗9bとツェナーダイオード7と
の接続中点はダイオード6aを介してICBTIIのコ
レクタに接続される。
本発明は第1図に示すような駆動回路で、トランジスタ
8のエミッタをダイオード6bを介して逆バイアス電源
5bの正極に接続し、該トランジスタ8の導通時にI 
G B Tllのゲートとエミッタとを抵抗9cを介し
て接続する回路を形成した。
次に、動作について説明する。
順バイアス時はスイッチ10aをONL、、スイッチt
abをOjFする。よって順バイアス電15aの電圧が
スイッチ10a1抵抗9aを介してIGBTllのゲー
ト・エミッタ間に順バイアス電圧として印加される。
一方、逆バイアス時はスイッチ10aを0FFL、スイ
ッチ10bをONする。よって逆バイアス電源5bの電
圧が抵抗9 a sスイッチ10bを介してIGBTI
Iのゲート・エミッタ間に逆バイアス電圧として印加さ
れる。
ところで、順バイアス時にIGBTIIのコレクタ・エ
ミッタ間電圧が、ツェナーダイオード7のツェナー電圧
とNPN トランジスタ8のベース・エミッタ間ダイオ
ードの順バイアス電圧降下分の和から逆バイアス電源5
bの電圧をひいた電圧を越えると、NPN )ランジス
タ8のベース・エミッタ間には電[5aの電圧が、スイ
ッチ10a、抵抗9b、ツェナーダイオード7を介して
印加されそのためベース・エミッタ間は順バイアスされ
、該トランジスタ8は導通する。
このとき、IGBTIIのゲート・エミッタ間は抵抗9
C、トランジスタ8、及びダイオード6bにより短絡さ
れる。このダイオード6bはトランジスタ8に対して逆
耐圧を持たせるものである。
すなわち、通常のターンオフ時はスイッチ10bがオン
となるため、トランジスタ8のコレクタ・エミッタ間に
対して電源5bの電圧が逆向きに加わる。一般にトラン
ジスタは逆耐圧が弱い。そこでダイオード6bのカソー
ド・アノード間に電源5bの電圧をもたせることにより
、トランジスタ8を保護するものである。
このように、ゲート・エミッタ間が短絡されるため、I
GBTIIのゲート・エミッタ間の電荷は逆電圧を印加
した場合に比較してゆるやかに放電され、その結果コレ
クタ電流のターンオフはゆっくりと行われ、電流遮断時
のラッチアップを起こすことなく過電流保護を行うこと
ができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明のI CBTの過電流保護駆動
回路は、電流遮断時のラッチアップを起こすことなく過
電流保護を行うことができるので、T GBTがより広
範囲な用途に適用できるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のI GBTの過電流保護駆動回路の1
実施例を示す回路図、第2図はI GBTの等価回路図
、第3図は従来の過電流保護駆動回路を示す回路図であ
る。 1・・・NチャネルFET 2・・・NPN )ランジスタ 3・・・PNP )ランジスタ 4・・・抵抗      5a・・・順バイアス電源5
b・・・逆バイアス電源 6.6a、6b・・・ダイオード 7・・・ツェナーダイオード 8・・・NPN)ランジスタ 9 a、  9 b、  9 C−−−抵抗10a、1
0b・・・スイッチ 11・・・I GBT 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. IGBTの通常のターンオフ時にはゲート・エミッタ間
    に逆電圧を印加する駆動回路において、コレクタ・エミ
    ッタ間が導通時に所定の電圧を越えた場合、ゲート・エ
    ミッタ間を短絡させる回路を設けたことを特徴とするI
    GBTの過電流保護駆動回路。
JP63111970A 1988-05-09 1988-05-09 Igbtの過電流保護駆動回路 Expired - Lifetime JPH0810821B2 (ja)

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