JPH0467720A - Igbt過電流保護回路 - Google Patents

Igbt過電流保護回路

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Publication number
JPH0467720A
JPH0467720A JP17826990A JP17826990A JPH0467720A JP H0467720 A JPH0467720 A JP H0467720A JP 17826990 A JP17826990 A JP 17826990A JP 17826990 A JP17826990 A JP 17826990A JP H0467720 A JPH0467720 A JP H0467720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
igbt
capacitor
gate
turned
Prior art date
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Pending
Application number
JP17826990A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Iwata
岩田 毅
Ryoichi Uda
宇田 良一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH0467720A publication Critical patent/JPH0467720A/ja
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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」 この発明はDC−ACインバータ、DC−DCコンバー
タなどに電力用スインチング素子として使用されるI 
G B T (Insulated Gate Bip
olarTransistor:絶縁バイポーラトラン
ジスタ)を過電流から保護するIGBT過電流保護回路
に関する。
「従来の技術」 I GBTは過電流に弱く、過電流となると短時間で電
流を遮断する必要がある。このため従来においては第3
図に示す保護回路が用いられていた。
つまり、被駆動IGBTIIのコレクタは端子12を通
じて正の電源側に接続され、エミッタは端子13を通し
て負の電源側に接続され、ベース・エミッタ間にゲート
駆動回路I4の出力側が接続され、この例はホトカプラ
15を通してゲート駆動回路14の入力側にオンオフ制
御信号を人力するようにした場合で、ホトカプラ15の
ホトダイオード駆動トランジスタ16のベースに、ゲー
ト17を介して端子18からオンオフ制御信号が与えら
れる。IGBTIIのエミッタと端子13との間に直流
力レントトランスホーマ(DCCT)19が結合され、
そのDCCT19の出力は増幅器21で増幅されて過電
流検出器22へ供給され、過電流検出器22はDCCT
19で検出した電流が所定値を越えると、これを検出し
てゲート17を閉しる。このようにしてIGBTIIの
過電流を遮断していた。
「発明が解決しようとする課題」 IGBTIIに流れる電流は直流であり、第3図に示し
た従来の過電流保護回路においては、この直流電流を直
接検出するためDCCT19を用いており、DCCTは
一般に高価であり、この保護回路が高価になる欠点があ
った。また過電流を検出すると、ホトカプラ15の前段
を制御しているため、過電流を検出してからIGBTI
Iのゲート電圧をオフとするまでに20IIS以上の時
間を要していた。[;BTIIは通常のバイポーラトラ
ンジスタやFETに比べて半導体チップ面積が小さいた
め過電流を高速に検出してから10μs程度以内にIG
BTIIのゲート電圧をオフにすることが必要である。
「課題を解決するための手段J この発明によれば被駆動I GBTのゲートに抵抗器の
一端が接続され、エミッタにコンデンサの一端が接続さ
れ、これら抵抗器及びコンデンサの各他端は互いに接続
され、その接続点はダイオードを通じて被駆動IGBT
のコレクタに接続され、そのダイオードはIGBTのコ
レクタに印加される電圧と逆極性とされる。このコンデ
ンサの電圧はオンとなった被駆動IGBTのコレクタ・
エミッタ間の電圧とほぼ等しくなり、被駆動I GBT
に過電流が流れるとこれに応して被駆動I GBTのコ
レクタ・エミッタ間電圧が高くなる。従ってこのコンデ
ンサの電圧により被駆動I GBTの過電流を検出する
ことができる。このためコンデンサの電圧は基準電圧と
比較器で比較され、被駆動IGBTが過電流になると、
コンデンサの電圧が基準電圧より大となり、比較器の出
力がゼロレベルとなり、被駆動IGBTのゲート駆動回
路の入力信号が比較器の出力側に引かれ、被駆動IGB
Tがオフとされる。これと共に比較器の出力によりpn
p)iンジスタがオンとされ、このpnpトランジスタ
を通して正電源端子がコンデンサに接続されて、過電流
検出状態が保持される。
「実施例J 第1図にこの発明の実施例を示す。ゲート駆動回路14
は例えばホトカプラ15のホトトランジスタ15aのコ
レクタが抵抗器23を通して電源24の正側に接続され
、エミッタが電源25の負側に接続され、電源24の負
側と電源25の正側とが互いに接続され、この接続点2
6が被駆動■GBTIIのエミッタに接続され、ホトト
ランジスタ15aのコレクタがnpn )ランジスタ2
7のベースに接続され、トランジスタ27のエミッタが
電源25の負側に接続され、コレクタがnpnトランジ
スタ28のベース及びpnp )ランジスタ29のベー
スにそれぞれ接続されると共に抵抗器31を通して電源
24の正側に接続され、トランジスタ28のコレクタが
抵抗器32を1して電源24の正側に接続され、エミッ
タがトランジスタ29のエミッタに接続され、この接続
点33が抵抗器34を通して被駆動IC;BTIIのゲ
ートに接続され、トランジスタ29のコレクタが電源2
5の負側に接続される。
ホトカプラ15のホトダイオード15bがその人力オン
オフ制御信号により発光されると、ホトトランジスタ1
5aがオンとなり、トランジスタ27がオフ、トランジ
スタ28がオンとなり、被駆動IGBTIIのゲートに
電源24の正電圧、例えば+15Vが印加され、被駆動
IGBTIIがオンになる。オンオフ制御信号ムこより
ホトダイオード15bがオフにされると、トランジスタ
27がオン、トランジスタ29がオンとなり、電源25
の負電圧、例えば−15Vが被駆動IGBTI 1のゲ
ートに印加され、被駆動IGBTIIはオフとなる。接
続点26はこの例ではゼロボルトであこの発明において
は被駆動IGBTIIのゲートに抵抗器34を通して抵
抗器35の一端が接続され、コンデンサ36の一端が被
駆動IGBTIIのエミッタに接続され、抵抗器35及
びコンデンサ36の各他端は互いに接続され、その接続
点37はダイオード38を通して被駆動IGBTIIの
コレクタに接続される。ダイオード38のカソードがI
GBTIIのコレクタ側とされる。接続点37は抵抗器
39を通して比較器41の反転入力端に接続され、比較
器41の非反転入力端とIGBTIIのエミッタとの間
に基準電源42が接続され、この例では正の基準電圧V
rが比較器41の非反転入力端に印加される。
比較器41の出力端はダイオード43を通して、ゲート
駆動回路14の入力側、この例ではトランジスタ28.
29のベースに接続される。ダイオード43のカソード
が比較器41の出力端側とされる。また比較器41の出
力端は抵抗器44を通してpnp )ランジスタ45の
ベースに接続され、トランジスタ45のエミッタは電源
24の正側に接続され、トランジスタ45のコレクタは
抵抗器46を通して接続点37に接続される。コンデン
サ36と並列にダイオード47が接続され、ダイオード
47のカソードが接続点37側とされる。
この構成において、入力オンオフ制御信号によリホトダ
イオード15bが発光されて接続点33の電圧が+15
Vになると、この電圧によりコンデンサ36が充電され
ると共に、IGBTIIがオンとなる。オンとなったI
C;BTIIのコレクタ・エミッタ間電圧は2〜3■程
度であるから、コンデンサ36の電荷はダイオード38
を通し、更にIGBTIIを通して放電し、コンデンサ
36の電圧はIGBTIIのコレクタ・エミッタ間電圧
とほぼ等しくなる。IGBTl、1の電流が所定値以下
ではコンデンサ36の電圧は基準電圧Vrより小さく、
比較器41の出力は高レベルで、ダイオード43及びト
ランジスタ45は共にオフである。
IGBTIIに過電流が流れるとIGBTIIのコレク
タ・エミッタ間の電圧が大きくなり、これにともなって
コンデンサ36の電圧も大きくなり、この電圧が基準電
圧Vrよりも大きくなり、比較器41の出力は低レベル
(はぼゼロボルト)になり、ダイオード43がオンとな
って、トランジスタ28.29の各ベースがほぼゼロボ
ルトになり、IGBTIIのゲートがゼロボルトに近す
き、IC,BTIIはオフになる。またトランジスタ4
5がオンとなり、このトランジスタ45を通して電源2
4の正電圧が接続点37へ供給され、コンデンサ36の
電圧が基準電圧Vrよりも大きい状態に保持され、IG
BTIIはオフに保持される。IGBTIIの入力容量
の蓄積電荷は抵抗器34を通して約2■まで徐々に放電
するため、IGBTI Iがオフに変化する時に、過大
なサージ電圧が発生しにくい。
入力オンオフ制御信号によりホトダイオード15bがオ
フにされると、トランジスタ27.29が共にオンとな
り、接続点33はほぼ一15Vになり、IGBTIIの
ゲート・エミッタ間は逆バイアスされ、かつコンデンサ
36の電荷が放電し、その電圧はダイオード47のオン
電圧とほぼ等しくなる。この結果、比較器41の出力は
高レベルになり、トランジスタ45はオフとなる。この
時、トランジスタ28.29のベースの一15Vが比較
器41の出力側、トランジスタ45のベースに印加され
るのをダイオード43で阻止している。
第2図は第1図中の比較器41及び基準電圧源42が1
個の半導体集積回路からなるンヤントレギュレーク48
として構成されたものを使用した場合で、シャントレギ
ュレータ48はテキサスインスツルメーント社製のTL
431を使用することができる。コンデンサ36の両端
間電圧を抵抗器49.51で分圧してシャントレギュレ
ータ48へ供給し、この分圧点を抵抗器46を介してト
ランジスタ45のコレクタに接続している。その他は第
1図と同しである。
「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば被駆動IGBTII
のコレクタ・エミッタ間電圧の増大により過電流を検出
し、その検出出力により、ゲート駆動回路14の入力側
を制御してIGBTIIのゲート電圧を減少させるため
、過電流の検出、その過電流の減少制御を高速度に行う
ことができ、IGBTllを破壊するおそれはない。過
電流が検出されると、トランジスタ45がオンとなって
コンデンサ36に保持電流が供給され、過電流検出状態
が保持され、IGBTIIのゲート電圧のオンオフを繰
返すチャタリングが防止される。また高価な直流力レン
トトランスホーマを用いないので、安価ムこ構成するこ
とができる。IGBTIIのゲート電圧の遮断は逆バイ
アスを掛けず、抵抗器34を通して約2vまで徐りに低
下させるため、IGBTIIがオフする時にサージ電圧
が発生し難い。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す接続図、第2図はその
他側を示す接続図、第3図は従来のIGBT過電流保護
回路を示すブロック図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被駆動IGBT(絶縁バイポーラトランジスタ)
    のゲートに抵抗器の一端が接続され、上記被駆動IGB
    Tのエミッタにコンデンサの一端が接続され、 上記抵抗器の他端及び上記コンデンサの他端が互いに接
    続され、 その接続点と上記被駆動IGBTのコレクタとの間に、
    そのコレクタに印加される電圧と逆方向にダイオードが
    接続され、 上記コンデンサの電圧と基準電圧とを比較する比較器が
    設けられ、 その比較器の出力側は上記被駆動IGBTのゲート駆動
    回路の入力側に接続されると共に、pnpトランジスタ
    のベースに接続され、 そのpnpトランジスタのエミッタは正電源端子に接続
    され、コレクタは上記抵抗器及びコンデンサの接続点に
    接続されているIGBT過電流保護回路。
JP17826990A 1990-07-04 1990-07-04 Igbt過電流保護回路 Pending JPH0467720A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05292656A (ja) * 1992-04-13 1993-11-05 Mitsubishi Electric Corp パワーデバイスの過電流保護装置
JPH11113163A (ja) * 1997-10-02 1999-04-23 Mitsubishi Electric Corp インバータの保護装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05292656A (ja) * 1992-04-13 1993-11-05 Mitsubishi Electric Corp パワーデバイスの過電流保護装置
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