JPH0767073B2 - 絶縁ゲート素子の駆動回路 - Google Patents
絶縁ゲート素子の駆動回路Info
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- JPH0767073B2 JPH0767073B2 JP4253342A JP25334292A JPH0767073B2 JP H0767073 B2 JPH0767073 B2 JP H0767073B2 JP 4253342 A JP4253342 A JP 4253342A JP 25334292 A JP25334292 A JP 25334292A JP H0767073 B2 JPH0767073 B2 JP H0767073B2
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Description
装置などの電力変換装置における主回路のスイッチング
用に用いられる絶縁ゲート素子(即ちゲート印加電圧の
有無でオン,オフ駆動されるパワーMOSFETなどの
素子をいう、なおこの種の絶縁ゲート素子としてはIG
BTが代表的なものであり、従って以下ではIGBTと
も呼ぶ)のゲート駆動回路であって、主回路短絡時にお
ける短絡電流(素子電流)の制限機能を高いノイズマー
ジンで持つ駆動回路に関する。
もしくは相当部分を示す。また論理もしくはレベルHigh
Low は単に“H”,“L”と記すものとする。図5はI
GBTのゲート電圧しゃ断機能を持つ従来のこの種の駆
動回路を示す。同図において1は主回路に挿入されたI
GBT、44はこのIGBT1のゲートを駆動してIGB
T1を繰返し断続させる駆動回路、42はこのIGBTの
主回路電流i0を検出する電流トランスである。43は比
較回路で、前記電流トランス42を介して検出された主回
路電流i0が所定値を越えたとき駆動回路44を介してI
GBT1 をオフさせる役割を持つ。このように従来技術
では、主回路短絡電流i0が流れた時にIGBT1を駆
動するゲート電圧をいかに高速にオフするかで主回路短
絡保護を行っていた。
うな主回路短絡保護方式では比較器43, 駆動回路44を高
速化せねばならないが、反面このような回路はノイズに
よって誤動作しやすいという問題点がある。そこでこの
発明の課題は負荷短絡時にIGBTに流れる過大電流
を、絶縁ゲート素子のゲート電圧を下げることによって
抑制し、これによりIGBTが破壊に至るまでの時間を
長くする機能を備えたIGBTの駆動回路を提供し、ノ
イズに強くかつそれほど高速でなくとも良い、周辺制御
回路を利用できるようにすることにある。
ノイズに強い周辺制御回路でIGBTのゲート電圧をオ
フすればよいようにするものである。
めに本発明の講じた手段は、制御用端子と第1および第
2の主端子とを備え、前記制御用端子と第1の主端子と
の間に駆動電圧を加えると、前記第1および第2の主端
子間が導通となり、前記駆動電圧を断つと前記主端子間
が阻止状態となる絶縁ゲート素子の駆動回路において、
主端子の一端が前記絶縁ゲート素子の第2の主端子に、
駆動用端子が前記絶縁ゲート素子の駆動用端子にそれぞ
れ接続される補助絶縁ゲート素子と、該補助絶縁ゲート
素子の主端子の他端と直列に接続される電流検出抵抗と
からなり、該電流検出抵抗の出力端子は補助トランジス
タの駆動用端子に接続され、前記制御用端子と第1の主
端子との間に前記駆動電圧を阻止する極性に設けられ、
かつ前記駆動電圧よりも低い降伏電圧を有する定電圧ダ
イオードと前記駆動電圧を順方向とする前記補助トラン
ジスタとの直列回路が前記制御用端子と第1の主端子と
の間に接続され、前記主端子間の主電流が所定値を越え
たとき前記補助トランジスタがオンし、前記絶縁ゲート
素子の制御用端子の電位を前記補助トランジスタのオン
電圧と前記定電圧ダイオードの降伏電圧との和とするよ
うに構成する。
流れる過電流を、絶縁ゲート素子に対応する電流を得る
ための補助絶縁ゲート素子とこの補助絶縁ゲート素子に
直列に接続された電流検出抵抗とからなる電流検出手段
により検出し、この検出出力により補助トランジスタを
オンし、このとき絶縁ゲート素子の駆動電圧はツエナダ
イオードのツエナ電圧にクランプされるのである。この
ため絶縁ゲート素子の主回路電流が制限されIGBTの
破壊に至るまでの時間が長くなり、さほど高速でない、
つまりノイズに強いゲート電圧しゃ断回路を用いても主
回路短絡を保護することができる。
ての要部構成を示す回路図である。図1において、10は
IGBT1 のゲートGを駆動するための例えば15Vの直
流電源(以下ゲート駆動電源という)、8,9はこのゲ
ート駆動電源10の電圧を断続するための補助トランジス
タ、eDはIGBT1に対する駆動信号電圧である。
は補助トランジスタ8,9はそれぞれオフ,オンの状態
となり、ゲート駆動電源10の電圧が補助トランジスタ
9,抵抗7を介してIGBT1 のゲートG・エミッタE
間に印加され、IGBT1はオン状態となり、そのコレ
クタC・エミッタE間には図外の主回路電源と主回路負
荷とを介してコレクタ電流としての主回路電流i0 が流
れる。
は補助トランジスタ8,9はそれぞれオン,オフの状態
となり、ゲート駆動電源10はIGBT1のゲート回路か
ら切離されると同時に、IGBT1のゲートG・エミッ
タE間は抵抗7,補助トランジスタ8を介して短絡さ
れ、IGBT1はオフ状態となる。このようにして駆動
信号電圧eDによりIGBT1は繰返し断続され主回路
負荷に必要な電流i0が流れるようにする。
タE間に挿入された分圧抵抗2と3およびIGBT1 の
ゲートG・エミッタE間に挿入されたツエナダイオード
6と補助トランジスタ5は主回路短絡保護のために本発
明において新たに付加されたものである。即ち主回路電
流i0が正常値であるときは、IGBT1 のコレクタ・
エミッタ間電圧ecEは小さく、この電圧ecEを分圧抵抗
2,3を介して分圧した該抵抗3間の電圧、従って補助
トランジスタ5のベースB,エミッタE間の電圧eBEも
充分小さく補助トランジスタ5はオフのままである。こ
れによりツエナダイオード6も不導通のままで、IGB
T1のゲートG・エミッタE間電圧(以下ゲート電圧と
略す)egはこのツエナダイオード6等によって何等の
影響も受けず、IGBT1はほぼゲート駆動電源10の電
圧(この例では15V)に等しい充分大きいゲート電圧e
gによって駆動され、そのコレクタ・エミッタ電圧ecE
も充分小さい値になり得る。
過大となったときは、IGBT1のコレクタ・エミッタ
電圧ecEも大になり、従って補助トランジスタ5のベー
ス・エミッタ電圧eBEも大になってこのトランジスタ5
がオン状態に切換わる。これによりIGBT1のゲート
電圧egはツエナダイオード6のツエナ電圧(この例で
は約7V)に制限される。これにより主回路の過大電流
i0はIGBT1 のゲート電圧egの低下に比例して低
減され、IGBT1 の破壊に至るまでの時間を長くする
ことができる。従って図5のような構成の、さほど高速
でないゲート電圧オフ回路を用いても、充分、主回路短
絡保護を行うことができる。
GBT1のオフ時のいわゆるdv/dtによる誤ったタ
ーンオン(但しこのvはこの例ではコレクタ・エミッタ
電圧ecEに相当する)を防止するために、このIGBT
1のオフ時(つまり補助トランジスタ8がオン,同9が
オフの時)にIGBT1のゲートGとエミッタE間に逆
バイアス電圧(この例では3〜4V)が加わるように、
逆バイアス電源11を挿入した回路である。
タ5,ツエナダイオード6を介しての逆バイアス電源11
からの回り込み防止用のダイオードである。次に、図4
はIGBT1に流れる過電流を図1ないし図3に示した
ような電圧検出手段とは異なる手段で検出する実施例で
あり、IGBT1に流れる電流に対応した電流を補助I
GBTで得て、この補助IGBTに流れる電流を電流検
出抵抗を介して取り出すようにした電流検出手段を用い
てIGBT1を保護しようとするものである。21は小電
流容量の補助用絶縁ゲート素子としての補助IGBT、
31は電流検出抵抗である。そしてこの補助IGBT21と
電流検出抵抗31との直列回路は、その抵抗31側の他方が
IGBT1のエミッタEに接続される形でIGBT1と
並列に接続され、かつIGBT1および21の各ゲートG
は互いに結合されて一括駆動されるようになっている。
ランジスタ5のエミッタE側に挿入されている。この回
路ではIGBT1のオン時には補助IGBT21もオン状
態にあり、主回路電流i01が流れるとIGBT1の電流
i0に対応する電流が補助IGBTを介して電流検出抵
抗31に流れ、この抵抗31の両端には主回路電流i01に対
応した電圧が現れることになる。
抵抗31の両端の電圧が、ツエナダイオード6のツエナ電
圧と補助トランジスタ5のベースB・エミッタE間電圧
eBEとの和よりも高くなった時、補助トランジスタ5は
オン状態となり、IGBT1のゲート電圧egは、ほぼ
ツエナダイオード6のツエナ電圧まで降下する。この作
用によってIGBT1の主端子間に流れる電流i0を抑
え、IGBT1の電力破壊を防止することができる。
て生ずるジュール熱は図1ないし図3の分圧抵抗2のそ
れより小さくできるメリットがある。なお以上の各実施
例において補助トランジスタ5はFETであってもよ
く、さらにIGBT1,21はMOSFET,さらにBi
−MOSであってもよい。また図4においてIGBT1
と補助IGBT21とは、1チップ上に構成されていて
も、また別チップであってもよい。
ート素子の主端子間に流れる過電流を、絶縁ゲート素子
に流れる電流に対応する電流を得るための補助絶縁ゲー
ト素子とこの補助絶縁ゲート素子に直列に接続された電
流検出抵抗により検出し、この検出出力により補助トラ
ンジスタをオンし、絶縁ゲート素子の駆動電圧を補助ト
ランジスタのオン電圧と定電圧ダイオードの降伏電圧と
の和の電圧にクランプするようにしたので、絶縁ゲート
素子に過電流が流れたときに、絶縁ゲート素子の電流制
限機能が働いて過電流を抑制して絶縁ゲート素子が破壊
に到るまでの時間を長くでき、過電流による破壊を防止
することができる。従って、周辺制御回路の応答速度を
高める必要がなく、つまりノイズに強いゲート電圧遮断
回路を利用することができる。
路図
路図
路図
路図
BT) 2,3:分圧抵抗 4 :回り込み防止ダイオード 5,8,9:補助トランジスタ 6 :ツエナダイオード 7 :抵抗 10 :ゲート駆動電源 11 :逆バイアス電源 31 :電流検出抵抗
Claims (3)
- 【請求項1】制御用端子と第1および第2の主端子とを
備え、前記制御用端子と第1の主端子との間に駆動電圧
を加えると、前記第1および第2の主端子間が導通とな
り、前記駆動電圧を断つと前記主端子間が阻止状態とな
る絶縁ゲート素子の駆動回路において、主端子の一端が
前記絶縁ゲート素子の第2の主端子に、駆動用端子が前
記絶縁ゲート素子の駆動用端子にそれぞれ接続される補
助絶縁ゲート素子と、該補助絶縁ゲート素子の主端子の
他端と直列に接続される電流検出抵抗とからなり、該電
流検出抵抗の出力端子は補助トランジスタの駆動用端子
に接続され、前記制御用端子と第1の主端子との間に前
記駆動電圧を阻止する極性に設けられ、かつ前記駆動電
圧よりも低い降伏電圧を有する定電圧ダイオードと前記
駆動電圧を順方向とする前記補助トランジスタとの直列
回路が前記制御用端子と第1の主端子との間に接続さ
れ、前記主端子間の主電流が所定値を越えたとき前記補
助トランジスタがオンし、前記絶縁ゲート素子の制御用
端子の電位を前記補助トランジスタのオン電圧と前記定
電圧ダイオードの降伏電圧との和とするように構成して
なることを特徴とする絶縁ゲート素子の駆動回路。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート素
子において、前記定電圧ダイオードと補助トランジスタ
との直列回路のうち、前記定電圧ダイオードが前記絶縁
ゲート素子の駆動用端子側に接続されたことを特徴とす
る絶縁ゲート素子の駆動回路。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート素
子において、前記定電圧ダイオードと補助トランジスタ
との直列回路のうち、前記補助トランジスタが前記絶縁
ゲート素子の駆動用端子側に接続されたことを特徴とす
る絶縁ゲート素子の駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253342A JPH0767073B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253342A JPH0767073B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63129863A Division JPH0756937B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-05-27 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218836A JPH05218836A (ja) | 1993-08-27 |
| JPH0767073B2 true JPH0767073B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=17249997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4253342A Expired - Lifetime JPH0767073B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0767073B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-09-24 JP JP4253342A patent/JPH0767073B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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