JPH08126300A - パワーデバイスの保護回路付駆動回路 - Google Patents
パワーデバイスの保護回路付駆動回路Info
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- JPH08126300A JPH08126300A JP28267894A JP28267894A JPH08126300A JP H08126300 A JPH08126300 A JP H08126300A JP 28267894 A JP28267894 A JP 28267894A JP 28267894 A JP28267894 A JP 28267894A JP H08126300 A JPH08126300 A JP H08126300A
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- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title abstract 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パワーデバイスの過電流保護時、パワーデバ
イスのゲート電圧が低下すると、飽和電流が低下して、
保護機能が動作せず、熱破壊に至るのを防止する。 【構成】 パワーデバイスのドライブ回路の電圧を監視
する回路を設け、ある値以下に低下した時、過電流保護
時の闘値電圧が、固定値から電源電圧に比例可変値に切
り替える様に設定し、電源電圧、すなわちパワーデバイ
スのゲート電圧が低下すると、通常より低い電流値で過
電流保護が作動し、熱破壊を防ぐ。
イスのゲート電圧が低下すると、飽和電流が低下して、
保護機能が動作せず、熱破壊に至るのを防止する。 【構成】 パワーデバイスのドライブ回路の電圧を監視
する回路を設け、ある値以下に低下した時、過電流保護
時の闘値電圧が、固定値から電源電圧に比例可変値に切
り替える様に設定し、電源電圧、すなわちパワーデバイ
スのゲート電圧が低下すると、通常より低い電流値で過
電流保護が作動し、熱破壊を防ぐ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パワートランジスタ、
パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ等のパワーデバイスの保
護回路付駆動回路に関するものである。
パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ等のパワーデバイスの保
護回路付駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パワーデバイスの１つであるＩＧＢＴの
従来の保護回路付駆動回路につき図面と共に説明する。
従来の保護回路付駆動回路につき図面と共に説明する。
【０００３】図４は従来のＩＧＢＴの保護回路付駆動回
路のブロック図であり、入力端子１はドライブ回路２を
経てセンス端子付ＩＧＢＴ３のゲート端子４に接続され
ている。５，６はセンス端子付ＩＧＢＴ３のコレクタ端
子及びエミッタ端子であり、その間にＦＲＤ（Ｆｉｒｓ
ｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｄｉｏｄｅ）７が接続されてい
る。８はセンス端子付ＩＧＢＴ３のセンス端子である電
流検出端子であり、コレクタ端子５に流れる電流の数千
分の１の電流が流れるようになっており、電流検出端子
８に接続したセンス抵抗９の端部に現れるセンス電圧Ｖ
ｓｅｎは過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈとともにコンパレ
ータ１０に印加され、その比較出力端子１１は前記ドラ
イブ回路２の制御入力端子１２に接続されている。１３
はドライブ回路２のＶｃｃ電源である。センス電圧Ｖｓ
ｅｎが過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈを越えるとＩＧＢＴ
３のコレクタ端子５に過電流が流れたということでコン
パレータ１０の比較出力端子１１の信号がドライブ回路
２の出力をオフとしてＩＧＢＴ３の電流を遮断する。こ
の場合、ＩＧＢＴ３のゲート駆動電圧Ｖｇｅを変化させ
たときのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電
流Ｉｃの関係を図５の電圧−電流特性図に示す。図５に
おいて、ＩＧＢＴ３のゲート駆動電圧Ｖｇｅが変化する
とＩＧＢＴ３の飽和電流値Ｉｃが変化し、ゲート駆動電
圧Ｖｇｅが低下すると飽和電流も低下することが判る。
路のブロック図であり、入力端子１はドライブ回路２を
経てセンス端子付ＩＧＢＴ３のゲート端子４に接続され
ている。５，６はセンス端子付ＩＧＢＴ３のコレクタ端
子及びエミッタ端子であり、その間にＦＲＤ（Ｆｉｒｓ
ｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｄｉｏｄｅ）７が接続されてい
る。８はセンス端子付ＩＧＢＴ３のセンス端子である電
流検出端子であり、コレクタ端子５に流れる電流の数千
分の１の電流が流れるようになっており、電流検出端子
８に接続したセンス抵抗９の端部に現れるセンス電圧Ｖ
ｓｅｎは過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈとともにコンパレ
ータ１０に印加され、その比較出力端子１１は前記ドラ
イブ回路２の制御入力端子１２に接続されている。１３
はドライブ回路２のＶｃｃ電源である。センス電圧Ｖｓ
ｅｎが過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈを越えるとＩＧＢＴ
３のコレクタ端子５に過電流が流れたということでコン
パレータ１０の比較出力端子１１の信号がドライブ回路
２の出力をオフとしてＩＧＢＴ３の電流を遮断する。こ
の場合、ＩＧＢＴ３のゲート駆動電圧Ｖｇｅを変化させ
たときのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電
流Ｉｃの関係を図５の電圧−電流特性図に示す。図５に
おいて、ＩＧＢＴ３のゲート駆動電圧Ｖｇｅが変化する
とＩＧＢＴ３の飽和電流値Ｉｃが変化し、ゲート駆動電
圧Ｖｇｅが低下すると飽和電流も低下することが判る。
【０００４】このような状態でＩＧＢＴ３を使用してい
るとき、図６の時間−電流波形図に示すように、負荷変
動によりコレクタ電流Ｉｃが大きくなっても正常の時す
なわちゲート駆動電圧Ｖｇｅがあるレベル以上のときは
コレクタ電流Ｉｃは点線で示すように飽和する事なく大
きくなるので、過電流保護トリップ値Ｉｔｃをオーバー
してコンパレータ１０はドライブ回路２の出力をオフに
する制御信号を出し保護をかける。しかしこのとき、ゲ
ート駆動電圧Ｖｇｅが大きく低下すると、コレクタ電流
Ｉｃは飽和電流領域に入り、過電流保護トリップ値Ｉｔ
ｃを越えることができず、コンパレータ１０はドライブ
回路２の出力をオフにする制御信号を出す事ができず、
保護がかからず、ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間電
圧Ｖｃｅは上昇し、ＩＧＢＴ３の損失が増加して熱破壊
へと至る。
るとき、図６の時間−電流波形図に示すように、負荷変
動によりコレクタ電流Ｉｃが大きくなっても正常の時す
なわちゲート駆動電圧Ｖｇｅがあるレベル以上のときは
コレクタ電流Ｉｃは点線で示すように飽和する事なく大
きくなるので、過電流保護トリップ値Ｉｔｃをオーバー
してコンパレータ１０はドライブ回路２の出力をオフに
する制御信号を出し保護をかける。しかしこのとき、ゲ
ート駆動電圧Ｖｇｅが大きく低下すると、コレクタ電流
Ｉｃは飽和電流領域に入り、過電流保護トリップ値Ｉｔ
ｃを越えることができず、コンパレータ１０はドライブ
回路２の出力をオフにする制御信号を出す事ができず、
保護がかからず、ＩＧＢＴ３のコレクタ−エミッタ間電
圧Ｖｃｅは上昇し、ＩＧＢＴ３の損失が増加して熱破壊
へと至る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のように従来の技
術においては、ＩＧＢＴのゲート駆動電圧低下時に、過
電流保護が動作せず、コレクタ電流Ｉｃの飽和電流領域
でデバイスが破壊するという問題があった。
術においては、ＩＧＢＴのゲート駆動電圧低下時に、過
電流保護が動作せず、コレクタ電流Ｉｃの飽和電流領域
でデバイスが破壊するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は電流検出機能を持ったパワーデバイスにお
いて、パワーデバイスの駆動電流値または駆動電圧値に
よって、パワーデバイスの過電流保護トリップ値を変化
させることで前記課題を解決する。
に、本発明は電流検出機能を持ったパワーデバイスにお
いて、パワーデバイスの駆動電流値または駆動電圧値に
よって、パワーデバイスの過電流保護トリップ値を変化
させることで前記課題を解決する。
【０００７】
【作用】前記手段により、デバイス破壊の生じない信頼
度の高いパワーデバイスの保護回路付駆動回路を得るこ
とができる。
度の高いパワーデバイスの保護回路付駆動回路を得るこ
とができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明のパワーデバイスの保護回路付駆
動回路の一実施例につき、図面と共に説明する。
動回路の一実施例につき、図面と共に説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例であるＩＧＢＴの
保護回路付駆動回路のブロック図であり、コンパレータ
１０に比較電圧の１つとして印加する過電流保護闘値電
圧Ｖｓｔｈの発生手段１４以外は従来例を示す図４と作
用動作が全く同一であるので図４と同一の符号を使用し
て説明は省略する。
保護回路付駆動回路のブロック図であり、コンパレータ
１０に比較電圧の１つとして印加する過電流保護闘値電
圧Ｖｓｔｈの発生手段１４以外は従来例を示す図４と作
用動作が全く同一であるので図４と同一の符号を使用し
て説明は省略する。
【００１０】過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈの発生手段１
４は、ドライブ回路２の電源電圧Ｖｃｃの監視回路１５
の出力電圧で闘値電圧切替スイッチ１６を制御し、固定
の闘値電圧Ｖｓ１と、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１と抵抗
Ｒ２とで分圧して得た可変の闘値電圧Ｖｓ２を切り替え
ることにより構成している。
４は、ドライブ回路２の電源電圧Ｖｃｃの監視回路１５
の出力電圧で闘値電圧切替スイッチ１６を制御し、固定
の闘値電圧Ｖｓ１と、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１と抵抗
Ｒ２とで分圧して得た可変の闘値電圧Ｖｓ２を切り替え
ることにより構成している。
【００１１】このように構成した過電流保護闘値電圧Ｖ
ｓｔｈの発生手段１４の出力である過電流保護闘値電圧
Ｖｓｔｈを、もう１つの比較電圧であるセンス電圧Ｖｓ
ｅｎと共にコンパレータ１０に印加するものである。
ｓｔｈの発生手段１４の出力である過電流保護闘値電圧
Ｖｓｔｈを、もう１つの比較電圧であるセンス電圧Ｖｓ
ｅｎと共にコンパレータ１０に印加するものである。
【００１２】ここでＩＧＢＴ３のゲート駆動電圧Ｖｇｅ
＝１３〜１７Ｖにおいては固定の闘値電圧Ｖｓ１が闘値
電圧切替スイッチ１６で選択され、ゲート駆動電圧が低
下してＶｇｅ≦１３Ｖとなると、監視回路１５により電
源電圧Ｖｃｃ（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）に比例した可変
の闘値電圧Ｖｓ２が選択される。この状態を電源電圧Ｖ
ｃｃと過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈの関係を示した関係
図２に示す。この図２から判るように電源電圧Ｖｃｃ
（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）がある値以下になると、コン
パレータ１０の比較電圧である過電流保護闘値電圧Ｖｓ
ｔｈはある傾きｄで低下していく。さらに過電流保護ト
リップ値と電源電圧Ｖｃｃ（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）の
関係は図３の関係図に示すように、従来は、過電流保護
トリップ値は点線で示すように固定であったためＩＧＢ
Ｔ３の飽和電流Ｉｓａｔが過電流保護トリップ値より下
の部分では保護機能が働かず破壊領域Ｂであったのが、
本実施例の回路では過電流保護トリップ値は実線で示す
ように、ＩＧＢＴ３の飽和電流Ｉｓａｔが過電流保護ト
リップ値より常に上になり、保護機能が働く事になる。
＝１３〜１７Ｖにおいては固定の闘値電圧Ｖｓ１が闘値
電圧切替スイッチ１６で選択され、ゲート駆動電圧が低
下してＶｇｅ≦１３Ｖとなると、監視回路１５により電
源電圧Ｖｃｃ（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）に比例した可変
の闘値電圧Ｖｓ２が選択される。この状態を電源電圧Ｖ
ｃｃと過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈの関係を示した関係
図２に示す。この図２から判るように電源電圧Ｖｃｃ
（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）がある値以下になると、コン
パレータ１０の比較電圧である過電流保護闘値電圧Ｖｓ
ｔｈはある傾きｄで低下していく。さらに過電流保護ト
リップ値と電源電圧Ｖｃｃ（ゲート駆動電圧Ｖｇｅ）の
関係は図３の関係図に示すように、従来は、過電流保護
トリップ値は点線で示すように固定であったためＩＧＢ
Ｔ３の飽和電流Ｉｓａｔが過電流保護トリップ値より下
の部分では保護機能が働かず破壊領域Ｂであったのが、
本実施例の回路では過電流保護トリップ値は実線で示す
ように、ＩＧＢＴ３の飽和電流Ｉｓａｔが過電流保護ト
リップ値より常に上になり、保護機能が働く事になる。
【００１３】
【発明の効果】本発明は実施例の説明から明らかなよう
に、パワーデバイスの駆動電流または駆動電圧がある値
以下となると、パワーデバイスの過電流保護トリップ値
を低下させるので、従来２０〜３０％発生していたパワ
ーデバイスの飽和電流領域での破壊が発生しなくなっ
た。また飽和電流値と短絡耐量・Ｖｃｅ（ＳＴＡ）値は
トレードオフの関係にあり、この駆動回路を採用すると
飽和電流値の制約が少なくなり、短絡耐量・Ｖｃｅ（Ｓ
ＴＡ）値を向上させることができる。以上のように、本
発明により、信頼性が高く、特性の向上したパワーデバ
イスを供給することができる。
に、パワーデバイスの駆動電流または駆動電圧がある値
以下となると、パワーデバイスの過電流保護トリップ値
を低下させるので、従来２０〜３０％発生していたパワ
ーデバイスの飽和電流領域での破壊が発生しなくなっ
た。また飽和電流値と短絡耐量・Ｖｃｅ（ＳＴＡ）値は
トレードオフの関係にあり、この駆動回路を採用すると
飽和電流値の制約が少なくなり、短絡耐量・Ｖｃｅ（Ｓ
ＴＡ）値を向上させることができる。以上のように、本
発明により、信頼性が高く、特性の向上したパワーデバ
イスを供給することができる。
【図１】本発明の一実施例におけるパワーデバイスの保
護回路付駆動回路のブロック図
護回路付駆動回路のブロック図
【図２】本発明の一実施例における電源電圧Ｖｃｃと過
電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈの関係を示す関係図
電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈの関係を示す関係図
【図３】過電流保護トリップ値と電源電圧Ｖｃｃの関係
を示す関係図
を示す関係図
【図４】従来のパワーデバイスの保護回路付駆動回路の
ブロック図
ブロック図
【図５】パワーデバイスのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
ｃｅとコレクタ電流Ｉｃの関係を示す電圧−電流特性図
ｃｅとコレクタ電流Ｉｃの関係を示す電圧−電流特性図
【図６】パワーデバイスの時間−コレクタ電流Ｉｃ波形
図
図
１ 入力端子 ２ ドライブ回路 ３ センス端子付ＩＧＢＴ ４ ゲート端子 ５ コレクタ端子 ６ エミッタ端子 ７ ＦＲＤ ８ 電流検出端子 ９ センス抵抗 １０ コンパレータ １１ 比較出力端子 １２ 制御入力端子 １３ Ｖｃｃ電源 １４ 過電流保護闘値電圧Ｖｓｔｈ発生手段 １５ Ｖｃｃ電源電圧監視回路 １６ 闘値電圧切替スイッチ Ｖｇｅ ゲート駆動電圧 Ｖｓ１ 固定闘値電圧 Ｖｓ２ 可変闘値電圧 Ｖｓｅｎ センス電圧 Ｖｓｔｈ 過電流保護闘値電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０２Ｍ 3/00 Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】 電流検出機能を持ったパワーデバイスに
おいて、パワーデバイスの駆動電流値または駆動電圧値
によって、パワーデバイスの過電流保護トリップ値を変
化させるパワーデバイスの保護回路付駆動回路。 - 【請求項２】 パワーデバイスがパワーモジュールであ
る請求項１記載のパワーデバイスの保護回路付駆動回
路。 - 【請求項３】 パワートランジスタのゲート駆動電圧が
あるレベル以上低下して、ある電圧値以下となると過電
流保護トリップ値をゲート駆動電圧に比例して低下させ
る機能を有するパワートランジスタの保護回路付駆動回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28267894A JPH08126300A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | パワーデバイスの保護回路付駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28267894A JPH08126300A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | パワーデバイスの保護回路付駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08126300A true JPH08126300A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17655638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28267894A Pending JPH08126300A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | パワーデバイスの保護回路付駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08126300A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008236819A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | 可変電圧電源装置 |
| CN103532086A (zh) * | 2012-07-06 | 2014-01-22 | 核工业西南物理研究院 | 一种高功率回旋管阳极尖峰电流主动回避过流保护装置 |
| CN108432134A (zh) * | 2015-12-18 | 2018-08-21 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件驱动电路 |
-
1994
- 1994-10-20 JP JP28267894A patent/JPH08126300A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008236819A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | 可変電圧電源装置 |
| CN103532086A (zh) * | 2012-07-06 | 2014-01-22 | 核工业西南物理研究院 | 一种高功率回旋管阳极尖峰电流主动回避过流保护装置 |
| CN108432134A (zh) * | 2015-12-18 | 2018-08-21 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件驱动电路 |
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