JPH06209565A - Mos形半導体素子の保護方法及び保護回路 - Google Patents

Mos形半導体素子の保護方法及び保護回路

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JPH06209565A
JPH06209565A JP218793A JP218793A JPH06209565A JP H06209565 A JPH06209565 A JP H06209565A JP 218793 A JP218793 A JP 218793A JP 218793 A JP218793 A JP 218793A JP H06209565 A JPH06209565 A JP H06209565A
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JP
Japan
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circuit
main
semiconductor element
semiconductor device
detection
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JP218793A
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Masaru Karasawa
大 唐澤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、主MOS形半導体素子と、これ
に並列接続される検出用半導体素子から成るスイッチン
グ回路を直列接続して電力変換装置の構成要素とする場
合、主MOS形半導体素子の利用率の向上を図ると共
に、上下のスイッチング回路が同時にオンする短絡事故
を防止することを目的とする。 【構成】 主MOS形半導体素子10のゲ―トとゲ―ト
駆動回路6―1とをOFF―DDELAY回路13を介
して接続し、検出用半導体素子12のゲ―トゲ―ト駆動
回路とをON―DELAY回路14を介して接続して成
るMOS形半導体素子の保護回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOS形半導体素子の
保護方法及び保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術を図4、図5及び図6を参照し
て説明する。
【0003】図4において、1―1,1―2は主MOS
形半導体素子で、ここでは一例としてIGBTを用い
た。2―1,2―2は直流電源、3はリアクトルで、図
4の回路は一般的にハ―フブリッジ回路と呼ばれる回路
である。
【0004】図4に示すような回路で、主IGBT1―
1と主IGBT1―2が同時にONしてしまうと、電流
が負荷であるリアクトル3を通らず主IGBT1―1と
1―2を通過して電源が短絡してしまうために、それを
防止する目的で図6に示すように主IGBT1―1のO
N区間と主IGBT1―2のON区間の間にデッドタイ
ムという主IGBT1―1と主IGBT1―2の両方と
もONしていない区間を設けている。
【0005】しかし、それにも拘らず主IGBT1―
1,1―2がノイズ等で誤って同時にONして主IGB
T1―1,1―2に過電流が流れると言う故障モ―ドが
ある。この過電流により素子破壊を防ぐための従来の保
護回路について説明する。図5は、図4の主IGBT1
―1のコレクタ端子7―1、エミッタ端子8―1に囲ま
れた(A)部の拡大図である。
【0006】従来の保護回路の構成は、検出用半導体素
子4―1(ここでは一例としてIGBTを用いた)と検
出用半導体素子4―1の通電電流検出用電流検出の一例
として検出用抵抗5―1を直列に接続したものを、主I
GBT1―1に並列に接続した構成となっている。又、
主IGBT1―1と検出用IGBT4―1は、ゲ―ト駆
動回路6―1からの同一のゲ―トによって動作させてい
る。主IGBT1―1に過電流が流れると、検出用IG
BT4―1にも比例した過電流が流れる。
【0007】検出用抵抗5―1の電圧より過電流を読み
取り、主IGBT1―1の短絡過電流を検知し、ゲ―ト
信号を絞って短絡過電流を減少させ、最終的にはゲ―ト
信号を停止して短絡電流を遮断するという保護を行って
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】主IGBT1―1のO
Nと主IGBT1―2のONの間の区間、つまり両IG
BTが共にOFFしている区間であるデッドタイムは、
短い方が素子の利用率が向上して望ましい。しかし、上
下素子の短絡は主IGBT1―1と1―2とで発生する
だけでなく、例えば主IGBT1―2と検出用IGBT
4―1との間でも発生する。
【0009】故に、主IGBTどうしの関係で決定され
たデッドタイムの下では、検出用IGBTが主IGBT
より早くONさせると、検出用IGBTと主IGBT間
で短絡が発生するので、デッドタイムは主IGBTと検
出用IGBT間で決定される。 このため、主IGBT
どうしのデッドタイムはさらに長くなり利用率が低下す
る問題がある。つまり、検出用IGBTを主IGBTよ
り早くONさせたり遅くOFFさせることは素子の利用
率が低下するという問題が発生する。
【0010】本発明の目的は、図3に示すような主MO
S形半導体素子と検出用半導体素子の動作タイミングを
主MOS形半導体素子がONする場合は検出用半導体素
子を遅くONさせ主MOS形半導体素子がOFFする場
合は検出用半導体素子を早くOFFさせることによりデ
ッドタイムを最小限にして主MOS形半導体素子の利用
率を向上させたMOS形半導体素子の保護方法及び保護
回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、図1に示すように、主MOS形半導体素
子10のゲ―トとゲ―ト駆動回路6―1とをOFF―D
DELAY回路13を介して接続し、検出用半導体素子
12のゲ―トとゲ―ト駆動回路6―1とをON―DEL
AY回路14を介して接続したことを特徴とするもので
ある。
【0012】
【作用】主MOS形半導体素子10がONするには、検
出用半導体素子12のゲ―トにON―DELAYがかか
り、主MOS形半導体素子10の方が早くONする。
【0013】主MOS形半導体素子10がOFFする場
合は、主MOS形半導体素子10のゲ―トにOFF―D
ELAYがかかり、検出用半導体素子12の方が早くO
FFする。上記のような作用によって、デッドタイムを
最小限にすることができるので、主MOS形半導体素子
の利用率を最大限に上げることができる。
【0014】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1及び図2を参照
して説明する。図2は、図1に示す本発明の一実施例を
具体化した回路構成図である。
【0015】この実施例では、OFF―DELAY回路
13を抵抗15とダイオ―ド16の並列回路によって構
成している。次に、ON―DELAY回路14をダイオ
―ド17と抵抗18の並列回路によって構成している。
尚、本実施例に於ては、主MOS形半導体素子10の一
例としてIGBT1―1、検出用半導体素子12の一例
としてIGBT4―1を用いて構成した。
【0016】ゲ―ト駆動回路6―1と検出用IGBT4
―1のゲ―トとをON―DELAY回路14を介して接
続し、ゲ―ト駆動回路6―1と主IGBT1―1のゲ―
トをOFF―DELAY回路13を接続する。
【0017】図2の主IGBT1―1をONさせる場
合、ゲ―ト駆動回路6―1とエミッタ端子7―1に正の
ゲ―ト電圧をかけると、主IGBT1―1のゲ―ト・エ
ミッタ間にかかるゲ―ト電圧は、OFF―DELAY回
路13のダイオ―ド16によって通常の遅れの無いON
動作を行い、検出用IGBT4―1のゲ―ト・エミッタ
間にかかるゲ―ト電圧は、ON―DELAY回路14の
抵抗18によって検出用IGBT4―1のON動作を遅
らせる。これによって、主IGBT1―1がONする場
合ON―DELAY回路14によって、主IGBT1―
1が検出用IGBT4―1より先にONする。
【0018】次に、主IGBT1―1をOFFさせる場
合、ゲ―ト駆動回路6―1とエミッタ端子8―1に負の
ゲ―ト電圧を掛ると、検出用IGBT4―1は、ON―
DELAY回路14のダイオ―ド17によって通常の遅
れの無いOFF動作を行い、主IGBT1―1は、OF
F―DELAY回路13の抵抗15によってOFF動作
を遅らせる。これによって、主IGBT1―1がOFF
動作する場合OFF―DELAY回路13によって、検
出用IGBT4―1が主IGBT1―1より先にOFF
する。
【0019】上記の作用により、検出用IGBT4―1
はDELAY回路の作用により主IGBTのON区間よ
り内側でON動作するので、主IGBT間のデッドタイ
ムを最小限に小さくすることが出来、主IGBTの利用
率を向上出来る。
【0020】上記の動作特性により、主IGBT1―1
が動作中に、検出用IGBT4―1は、DELAY回路
の分主IGBTより内側で動作するので、主IGBT間
のデッドタイムを最小限に出来るので、利用率が向上す
るという効果が得られる。
【0021】以上の説明では、主IGBT1―1,1―
2を素子単体として説明したが、主IGBT1―1,1
―2が複数直列または並列接続した場合も同一の効果が
得られる。
【0022】又、ON―DELAYやOFF―DELA
Y回路を主IGBT1―1や検出用IGBT4―1と物
理的に別回路として製作しても良いし、主IGBT1―
1や検出用IGBT4―1を同一半導体ペレット上、ま
たは、同一半導体パッケ―ジ内に製作しても同一の効果
を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、検
出用半導体素子は主MOS形半導体素子よりDELAY
回路分内側で動作するので、主MOS形半導体素子のテ
ッドタイムを最小限にすることができるので、主MOS
形半導体素子の利用率が向上しながら主MOS形半導体
素子を保護できるという著しい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】図1の具体的一例を示した回路構成図。
【図3】本発明の動作を説明するための動作タイミング
図。
【図4】MOS形半導体素子の適用例を示すハ―フブリ
ッジ回路。
【図5】図4の一部詳細図。
【図6】MOS形半導体素子を保護する原理を説明する
ためのタイミング図。
【符号の説明】
1―1,1―2 …主IGBT 2―1,2―
2 …直流電源 3 …リアクトル 4―1
…検出用IGBT 5―1 …検出用抵抗 6―1
…ゲ―ト駆動回路 7―1 …コレクタ端子 8―1
…エッタ端子 10 …主MOS形半導体素子 12 …検出用半導体素子 13 …OFF―DELAY回路 14 …ON―DELAY回路 15,18 …抵抗 16,17 …ダイオ―ド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出用半導体素子と、この検出用半
    導体素子の通電電流を検出する電流検出器との直列回路
    を、主MOS形半導体素子に並列に接続したスイッチン
    グ回路を少なくとも2組直流電源間に接続して成る回路
    において、前記検出用半導体素子を前記主MOS形半導
    体素子より遅くオンさせ速くオフさせることを特徴とす
    るMOS形半導体素子の保護方法。
  2. 【請求項2】 検出用半導体素子と、この検出用半
    導体素子の通電電流を検出する電流検出器との直列回路
    を、主MOS形半導体素子に並列に接続し、前記電流検
    出用半導体素子及び主MOS形半導体素子に同一のタイ
    ミングでゲ―ト信号を供給するゲ―ト駆動回路を備えた
    スイッチング回路を少なくとも2組直流電源間に接続し
    て成る回路において、各スイッチング回路はゲ―ト駆動
    回路と検出用半導体素子のゲ―トの間にON−DELA
    Y回路を、ゲ―ト駆動回路と主MOS形半導体素子のゲ
    ―トの間にOFF―DELAY回路を設けたことを特徴
    とするMOS形半導体素子の保護回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207222A1 (de) 2011-05-02 2012-11-08 Mitsubishi Electric Corporation Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Mehrzahl parallel geschalteter Schaltelemente
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