CN108809059A

CN108809059A - 半导体元件的驱动装置

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Publication number: CN108809059A
Application number: CN201810182900.0A
Authority: CN
Inventors: 皆川启
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: JP6939059B2; JP2018186691A; US10910823B2; CN108809059B; US20180316182A1

Abstract

提供一种能够加快例如由IGBT形成的半导体元件导通时的过电流的检测速度、并且减少半导体元件短路时的过电流的半导体元件的驱动装置。具备：过电流检测电路，其将由将流过半导体元件的电流变换为电压来进行检测的电流检测电路检测出的电流检测电压与过电流检测阈值电压进行比较，来检测流过半导体元件的过电流；保护电路，其在检测出过电流时对所述半导体元件的接通断开驱动进行控制来防止所述半导体元件的热破坏；以及栅极电压检测电路，其在所述半导体元件的栅极电压低于基准电压时将所述过电流检测阈值电压设定为第一阈值电压，在栅极电压高于基准电压时将所述过电流检测阈值电压设定为低于第一阈值电压的第二阈值电压。

Description

半导体元件的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种对构成逆变器等电力变换器的IGBT等电压控制型的半导体元件进行接通断开驱动、并且能够减少半导体元件短路时的过电流的半导体元件的驱动装置。

背景技术

逆变器等电力变换器例如是以功率MOS-FET、IGBT等电压控制型的半导体元件为主体来构成的。对这种半导体元件进行接通断开驱动的驱动装置主要构成为控制IC，所述控制IC例如在具备IGBT的驱动电路的同时还具备保护电路，所述保护电路用于保护IGBT免受因过电压/过电流、短路引起的过热所伤害。

图9是表示作为保护电路具备过电流检测功能的驱动装置1的主要部分概要结构的图，标记2是作为电压控制型的半导体元件的IGBT。该IGBT 2具备电流检测端子，该电流检测端子输出与流过该IGBT 2的集电极-发射极间的电流Ic成正比的感测电流ic。此外，图中标记3是在IGBT 2的集电极-发射极之间以反向并联的方式连接的续流二极管。

IGBT 2在栅极接收从驱动电路4提供的脉冲状的驱动信号来被驱动为接通和断开。驱动电路4例如具备以串联形式连接的、接收PWM调制后的脉冲信号来互补地被驱动为接通和断开的P型MOS-FET 5和N型MOS-FET 6。该驱动电路4构成为从P型MOS-FET 5与N型MOS-FET 6的串联连接点输出取电源电压Vcc或接地电压(0V)这2个值的驱动信号。

作为这样构成的驱动装置1中嵌入的保护电路之一的过电流检测功能具备电流检测电路7，该电流检测电路7包括将从IGBT 2的电流检测端子输出的感测电流ic变换为电压的电阻RS。由比较器形成的过电流检测电路8通过将由电流检测电路7检测出的电流检测电压Vs与规定的过电流检测阈值电压Vref进行比较来检测流过IGBT 2的过电流。具体地说，在电流检测电压Vs超过过电流检测阈值电压Vref时，过电流检测电路8检测为流过IGBT 2的电流是过电流。

从该过电流检测电路8输出的过电流检测信号Soc在经低通滤波电路9被延迟规定时间之后，被提供到例如由逻辑电路形成的保护电路10。由该保护电路10例如变更驱动电路4所输出的脉冲信号的占空比或者使脉冲信号的输出本身停止，由此对IGBT 2的接通断开驱动进行控制。然后，能够通过控制该IGBT 2的接通断开驱动来防止过电流甚至短路电流所引起的IGBT 2的元件破坏。顺带一提，这样构成的驱动装置1例如在专利文献1等中有详细介绍。

另外，图9所示的驱动装置1在IGBT 2导通时、关断时的过电流检测中存在源自IGBT 2的元件构造的问题。即，如图10的(a)～(c)中示出IGBT 2导通时的各部的电压/电流的变化那样，当在时刻t1向IGBT 2的栅极施加由电源电压Vcc形成的驱动电压时，利用该驱动电压来开始IGBT 2的栅极电容(栅极-集电极间电容)的充电。由于该栅极电容的充电，IGBT 2的集电极-发射极间电压Vce开始缓慢地减少。之后，栅极电压Vg逐渐变高，从达到IGBT 2的接通电压的时刻t2起集电极电流Ic开始流动。

然后，当在时刻t3栅极电压Vg达到密勒电压Vm时，与栅极电压Vg相应的集电极电流Ic流过IGBT 2(密勒期间)。此时，集电极电流Ic由于相向臂的二极管的整流而急剧地增加从而过冲，之后转变为恒流状态。另外，在该密勒期间，由于与IGBT 2的集电极-发射极间电压Vce的变动相伴的栅极电容的变化以及栅极电容的充电，栅极电压Vg被保持为固定。之后，从集电极-发射极间电压Vce下降为0V的时刻t4起，栅极电压Vg再次增加，在栅极电压Vg达到电源电压Vcc的时刻t5，栅极电压Vg变为固定，IGBT 2的导通完成。

这种因IGBT 2的元件构造引起的导通时的动作例如正如专利文献2等中详细介绍的那样。

专利文献1：日本特开2012-23899号公报

专利文献2：日本特开平7-240516号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在IGBT 2导通时，流过IGBT 2的栅极-发射极间的栅极电流从该IGBT 2的电流检测端子流入电阻RS。不可否认的是，由于从该电流检测端子流入的栅极电流，如图10的(c)所示那样，在借助电阻RS检测的电流检测电压Vs上叠加瞬态感测电压Vtr。特别是在IGBT 2导通时和关断时，处于栅极电压Vg低于电源电压Vcc的状态，因此IGBT 2的接通电阻高，随之瞬态感测电压Vtr也变高。

因而，期望的是，避免将在IGBT 2导通时和关断时产生的瞬态感测电压Vtr误检测为过电流。关于该误检测防止，只要例如专利文献1所公开的那样使感测IGBT单元的栅极阈值电压比构成IGBT 2的主IGBT单元的栅极阈值电压高即可。或者，只要将用于过电流检测的过电流检测阈值电压Vref设定得高、或者将过电流的误检测防止期间设定得长即可。

然而，当配合IGBT 2导通时和关断时的动作特性来设定过电流的误检测防止期间时，存在过电流检测产生大的时间延迟这样的不良状况。而且，为了解除这种过电流的检测时间延迟的问题而对IGBT 2的元件构造下功夫来调整前述的栅极阈值电压也是困难的。

本发明是考虑这种情况而完成的，其目的在于提供一种具备保护功能的半导体元件的驱动装置，该保护功能能够不受例如由IGBT形成的绝缘栅型的半导体元件导通时和关断时的瞬态感测电压的影响地、以短时间来可靠地检测流过绝缘栅极型的半导体元件的过电流。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的半导体元件的驱动装置具备以下功能：对例如IGBT等电压控制型的半导体元件进行接通断开驱动，并且保护IGBT免受因过电流(短路电流)引起的热破坏所伤害，所述半导体元件的驱动装置的特征在于，具备：

电流检测电路，其将流过所述半导体元件的电流变换为电压来进行检测；

过电流检测电路，其将由该电流检测电路检测出的电流检测电压与规定的过电流检测阈值电压进行比较来检测流过所述半导体元件的过电流；

保护电路，其在该过电流检测电路检测出过电流时对所述半导体元件的接通断开驱动进行控制来防止所述半导体元件的热破坏；以及

栅极电压检测电路，其根据所述半导体元件的栅极电压来将所述过电流检测阈值电压选择性地切换为第一阈值电压或低于第一阈值电压的第二阈值电压。

顺带一提，所述栅极电压检测电路构成为：在所述栅极电压低于规定的基准电压时选择所述第一阈值电压，在所述栅极电压变得高于规定的基准电压时选择所述第二阈值电压。具体地说，所述栅极电压检测电路在所述半导体元件处于接通状态且栅极电压低于规定的基准电压时对所述过电流检测电路设定所述第一阈值电压Vref1。另外，在所述栅极电压变得高于规定的基准电压时，对所述过电流检测电路设定所述第二阈值电压Vref2。

优选的是，所述半导体元件例如由具备电流检测端子的IGBT形成，该电流检测端子输出与流过所述IGBT的集电极-发射极间的电流成正比的电流。而且，所述电流检测电路构成为借助电阻将从所述半导体元件所具备的电流检测端子输出的感测电流变换为电压来检测流过所述半导体元件的电流。

另外，本发明所涉及的半导体元件的驱动装置的特征在于，构成为除了上述的结构以外还具备时机调整电路，

该时机调整电路根据所述半导体元件的栅极电压来调整所述保护电路的动作开始时机。

顺带一提，所述时机调整电路使在所述半导体元件导通时和关断时的所述保护电路的动作开始时机延迟规定时间来防止过电流的误检测。具体地说，所述时机调整电路包括将由所述过电流检测电路检测出的过电流检测信号延迟地提供到所述保护电路的延迟电路，所述时机调整电路构成为根据所述半导体元件的栅极电压来变更该延迟电路的延迟时间。

发明的效果

在本发明所涉及的半导体元件的驱动装置中，根据半导体元件的栅极电压来变更过电流检测电路中的过电流检测阈值电压。特别是，在栅极电压低于规定的栅极基准电压时，第一阈值电压被设定为过电流检测阈值电压。另外，在栅极电压高于规定的栅极基准电压时，低于所述第一阈值电压的第二阈值电压被设定为过电流检测阈值电压。

因而，在栅极电压低于规定的栅极基准电压的状态下，过电流检测阈值电压作为第一阈值电压被设定得高，因此能够不受瞬态感测电压Vtr的增加的影响地可靠地进行过电流检测。与此相对，当在施加栅极电压的状态下伴有半导体元件的短路等时，集电极电流增加。这样，栅极电压变得高于规定的栅极基准电压，过电流检测阈值电压作为第二阈值电压被设定得低。其结果，能够在少许的时间延迟下迅速且可靠地检测出因半导体元件的短路等引起的过电流。因而，能够使过电流保护功能迅速起作用，能够有效地抑制该过电流。而且，能够有效地防止因过电流引起的元件破坏等。

另外，除了上述的结构以外，同时采用根据栅极电压来控制过电流检测期间的技术，由此具有能够更可靠地迅速进行导通时和关断时的过电流检测等效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的半导体元件的驱动装置的主要部分概要结构图。

图2是表示图1所示的驱动装置中的导通时的过电流检测动作的图。

图3是表示图1所示的驱动装置中的滤波电路(时机调整电路)的结构例的图。

图4是表示图3所示的滤波电路(时机调整电路)的动作的图。

图5是表示图1所示的驱动装置中的滤波电路(时机调整电路)的另一结构例的图。

图6是表示图5所示的滤波电路(时机调整电路)的动作的图。

图7是本发明的第二实施方式所涉及的半导体元件的驱动装置的主要部分概要结构图。

图8是表示图7所示的驱动装置中的过电流检测动作的图。

图9是具备过电流保护功能的以往的半导体元件的驱动装置的主要部分概要结构图。

图10是用于说明IGBT导通时的各部的电压/电流的变化、因瞬态感测电压引起的过电流检测的问题点的图。

附图标记说明

1：驱动装置；2：IGBT(电压控制型的半导体元件)；3：续流二极管；4：驱动电路；5：P型MOS-FET；6：N型MOS-FET；7：电流检测电路；8：过电流检测电路(比较器)；9：时机调整电路(低通滤波电路)；10：保护电路(逻辑电路)；11：栅极电压检测电路(分压电路)；12：比较器；13：开关电路；14：反转电路；15：开关电路；16：时机调整电路(第二低通滤波电路)；17、18：与门电路；19：或电路。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明所涉及的半导体元件的驱动装置的实施方式。

图1示出了本发明的第一实施方式所涉及的半导体元件的驱动装置的主要部分概要结构图。此外，对与图9所示的以往的半导体元件的驱动装置1相同的部分标注相同的标记来表示，并省略其说明。

本实施方式所涉及的半导体元件的驱动装置1的特征在于，除了图9中示出的驱动装置1所具备的基本结构以外，还具备检测IGBT 2的栅极电压的栅极电压检测电路11。该栅极电压检测电路11具备由串联连接的分压电阻Ra、Rb形成的、将IGBT 2的栅极电压Vg分压来进行检测的分压电路。比较器12将由包括分压电路的栅极电压检测电路11将栅极电压Vg分压而检测出的栅极检测电压Vg'与规定的栅极基准电压Vth进行比较。然后，比较器12判定栅极电压Vg(栅极检测电压Vg')是否高于规定的栅极基准电压VTH(栅极基准电压Vth)。具体地说，判定栅极检测电压Vg'是否高于栅极基准电压Vth。

此外，在下面的说明中，将栅极检测电压Vg'与栅极基准电压Vth的比较仅简略地说明为栅极电压Vg与栅极基准电压VTH的比较。另外，对IGBT 2的栅极施加的驱动信号取电源电压Vcc或接地电压(0V)这2个值，在栅极电压Vg的最大水平为电源电压Vcc的情况下，栅极基准电压VTH被设定成比电源电压Vcc低规定的电压水平。

在栅极电压Vg低于规定的栅极基准电压VTH时，栅极电压检测电路11接通第一开关电路13，并且借助反转电路14来使第二开关电路15断开。另外，在栅极电压Vg高于栅极基准电压VTH时，栅极电压检测电路11使第一开关电路13断开，并且借助反转电路14来使第二开关电路15接通。

顺带一提，第一及第二开关电路13、15发挥以下作用：伴随第一及第二开关电路13、15的择一的接通动作，选择第一阈值电压Vref1或低于第一阈值电压Vref1的第二阈值电压Vref2(<Vref1)来作为过电流检测阈值电压提供到由比较器形成的过电流检测电路8。

因而，在IGBT 2处于接通状态的情况下，栅极电压Vg被保持为电源电压Vcc，因此栅极电压Vg处于比栅极基准电压VTH高的状态。因而，对过电流检测电路8设定第二阈值电压Vref2来作为过电流检测阈值电压，在该条件下执行过电流检测(短路检测)。

与此相对，在IGBT 2进行导通时，栅极电压Vg从接地电压(0V)上升为电源电压Vcc，另外，在IGBT 2进行关断时，栅极电压Vg从电源电压Vcc下降为接地电压(0V)。因而，在该转变过程中，栅极电压Vg变得低于栅极基准电压VTH。然后，在栅极电压Vg低于栅极基准电压VTH时，对过电流检测电路8设定第一阈值电压Vref1来作为过电流检测阈值电压。

因而，根据如上述那样构成的驱动装置1，在IGBT 2进行接通动作、栅极电压Vg被保持为电源电压Vcc的状态下，比较器8在被设定了第二阈值电压Vref2的状态下执行过电流检测。当在该状态下因短路等引起的过电流流过IGBT 2时，电流检测电压Vs由于过电流而上升。在像这样检测出的电流检测电压Vs超过第二阈值电压Vref2时，比较器8将该状态检测为产生了过电流。

另一方面，在IGBT 2例如进行导通的过程中，栅极电压Vg从接地电压(0V)向电源电压Vcc逐渐上升。因此，如前述那样在导通过程的初始时栅极电压Vg处于低于栅极基准电压VTH的状态。其结果，对过电流检测电路8设定第一阈值电压Vref1来作为过电流检测阈值电压。顺带一提，第一阈值电压Vref1是预计了与叠加于栅极电压Vg的电压噪声、瞬态感测电压的产生相伴的电流检测电压Vs的暂时性上升而设定的电压值。

因而，即使与在导通时产生的瞬态感测电压相伴地电流检测电压Vs暂时上升，由于对过电流检测电路8设定了第一阈值电压Vref1，因此也不会将电流检测电压Vs的暂时性上升误检测为过电流。然后，在导通完成后IGBT 2变为接通、栅极电压Vg上升至电源电压Vcc从而变得高于栅极基准电压VTH时，对过电流检测电路(比较器)8赋予第二阈值电压Vref2。

图2的(a)～(c)是表示图1中示出的驱动装置1中的过电流检测动作的图，示出了在IGBT 2处于接通状态时产生的过电流的情形。在例如IGBT 2的栅极电压Vg如图2的(b)所示那样达到电源电压Vcc、且未向负荷输出电流的状态下，流过IGBT 2的集电极电流Ic如图2的(a)所示那样为零(0)。因而，此时检测出的电流检测电压Vs也如图2的(c)所示那样为零(0)。而且，在该接通状态下，IGBT 2的栅极电压Vg如图2的(b)所示那样被保持为电源电压Vcc，处于比规定的栅极基准电压VTH高的状态。因而，对过电流检测电路(比较器)8设定了第二阈值电压Vref2。

当在该状态下例如如图2的(a)所示那样从时刻t11起因短路引起的短路电流开始流过IGBT 2时，随之集电极电流Ic从0A起开始上升。然后，伴随集电极电流Ic的上升，如图2的(c)所示那样电流检测电压Vs上升。然后，在时刻t12电流检测电压Vs超过第二阈值电压Vref2时，过电流检测电路(比较器)8输出过电流检测信号Soc。

这样，经由时机调整电路(低通滤波电路)9向保护电路10输入过电流检测信号Soc。然后，保护电路10在被输入调整过时机的过电流检测信号Soc(后述的信号Sf1)时，对驱动电路4的输出进行控制等，来例如使IGBT 2的栅极电压Vg下降。例如通过强制地使P型MOS-FET 5断开、与其连动地使N型MOS-FET 6接通来进行该栅极电压Vg的下降控制。其结果，如图2的(b)所示那样，栅极电压Vg以具有规定的时间延迟的方式开始进行关断，IGBT 2被控制为断开。

然后，在伴随栅极电压Vg的下降、该栅极电压Vg变得低于栅极基准电压VTH时，如图2的(c)所示，对过电流检测电路(比较器)8设定的过电流检测阈值电压从第二阈值电压Vref2被切换为第一阈值电压Vref1。

因而，根据这样构成的驱动装置1，当在IGBT 2处于接通状态时产生过电流时，如图2的(c)所示那样通过电流检测电压Vs与第二阈值电压Vref2的比较来迅速地检测出过电流从而启动过电流保护动作。其结果，如图2的(a)所示，能够在因短路引起的过电流(集电极电流Ic)变得过大之前使过电流保护动作工作，来将集电极电流Ic切断进而将因短路引起的过电流切断。

顺带一提，在无论栅极电压Vg如何都将过电流检测阈值电压设定为例如第一阈值电压Vref1的以往的驱动装置1中，如图2的(c)中虚线所示，在电流检测电压Vs超过第一阈值电压Vref1的时间点检测出过电流。因此，不可否认的是，从产生过电流到检测出过电流花费时间。而且，在该情况下，与到检测出过电流为止花费时间相应地，如图2的(a)所示，随时间一同增加的过电流大量地流动。

因而，与将过电流检测阈值电压设定为固定的以往的驱动装置1相比，根据本发明，能够将过电流水平抑制得低，相应地能够抑制IGBT 2中的非本意的发热来减少对IGBT2造成的损害。

在此，简单说明作为将过电流检测信号Soc延迟地提供到保护电路10的延迟电路的低通滤波电路9。例如图3所示，该低通滤波电路9具备电容器9b和MOS-FET 9d，在过电流检测信号Soc为高电平时，该电容器9b通过输入电阻9a接受过电流检测信号Soc的电压来被充电，在过电流检测信号Soc为低电平时，MOS-FET 9d经由反转电路9c被驱动为接通来使电容器9b的充电电荷放出。另外，串联地设置于低通滤波电路9的输出级的2级结构的反转电路9e、9f发挥以下作用：将电容器9b的充电电压Vc与规定的反转阈值电压进行比较来进行反转动作，生成输出到保护电路10的信号Sf1。

根据这样构成的作为延迟电路的低通滤波电路9，如图4的(a)、(b)所示，从过电流检测信号Soc变为高电平的时间点起开始进行电容器9b的充电。然后，在伴随充电而电容器9b的充电电压Vc超过规定的反转阈值电压时，反转电路9e、9f依次反转，由此如图4的(c)所示那样，从过电流检测信号Soc变为高电平的时间点起延迟规定时间T1地输出信号Sf1。而且，通过该低通滤波电路9对过电流检测信号Soc的延迟控制，来避免过电流检测动作与过电流保护动作的冲突，实现其动作稳定化。

此外，也能够例如图5所示那样构成低通滤波电路9。该低通滤波电路9具备设置成以串联形式连接在电源电压Vcc与接地电压(0V)之间的一对MOS-FET、即P型MOS-FET 9h和N型MOS-FET 9i。被输入过电流检测信号Soc并进行反转动作的反转电路9g通过其输出将P型MOS-FET 9h和N型MOS-FET 9i互补地驱动为接通和断开。

通过P型MOS-FET 9h的接通动作，利用恒流源9j来以固定电流对电容器9b进行充电，另外，通过N型MOS-FET 9i的接通，使电容器9b的充电电荷放出。通过比较器9k将伴随该充放电的电容器9b的充电电压Vc与规定的阈值电压进行比较，由此生成输出到保护电路10的信号Sf1。

根据这样构成的低通滤波电路9，以固定电流对电容器9b进行充电，因此如图6所示，电容器9b的充电电压Vc以固定的斜率呈直线地变化。因而，在将这样的电容器9b的充电电压Vc与规定的阈值电压进行比较的比较器9k中，能够高精度地设定从过电流检测信号Soc变为高电平的时刻起到输出信号Sf1为止的延迟时间。

接着，参照图7来说明本发明的第二实施方式所涉及的半导体元件的驱动装置1。

该第二实施方式所涉及的驱动装置1除了图1中示出的驱动装置1的基本结构以外，还与低通滤波电路9并联地具备第二低通滤波电路16。在栅极电压Vg高于栅极基准电压VTH时，该第二低通滤波电路16经由接收比较器12的输出而门被开启的与门电路17来接收比较器8所输出的过电流检测信号Soc从而被启动。另外，在栅极电压Vg低于栅极基准电压VTH时，低通滤波电路9经由接收反转电路14的输出而门被开启的与门电路18来接收比较器8所输出的过电流检测信号Soc从而被启动。换言之，根据栅极电压Vg来将与门电路17、18择一地开启，从而将过电流检测信号Soc输入到第二低通滤波电路16或低通滤波电路9。

而且，第二低通滤波电路16生成将过电流检测信号Soc延迟规定时间(例如4μsec)后的信号Sf2并输出该信号Sf2。另外，低通滤波电路9如前述那样生成将过电流检测信号Soc延迟规定时间(例如1μsec)后的信号Sf1并输出该信号Sf1。该第二低通滤波电路16所输出的信号Sf2以及低通滤波电路9所输出的信号Sf1经由或电路19被提供到保护电路10。

顺带一提，第二低通滤波电路16基本上与低通滤波电路9同样地构成为例如图3或图5所示的结构。但是，低通滤波电路9、16将过电流检测信号Soc延迟来输出信号Sf1、Sf2的延迟时间Td1、Td2不同。具体地说，在低通滤波电路9、16中，通过改变电容器9b的充电时间常数或者通过改变电容器9b的充电电流来使该延迟时间Td1、Td2不同。

根据这样构成的驱动装置1，能够根据栅极电压Vg来切换从比较器8检测出过电流时起到启动保护电路10为止的、决定所谓的过电流动作保护期间的延迟时间Td1、Td2。

即，如在图8中表示产生过电流时的动作波形那样，在栅极电压Vg高于栅极基准电压VTH时，对比较器8设定第二阈值电压Vref2。然后，在电流检测电压Vs超过第二阈值电压Vref2时，比较器8如图8的(d)中虚线所示那样输出过电流检测信号Soc。此时，与门电路17被开启，与门电路18被切断，因此比较器8所输出的过电流检测信号Soc仅被输入到第二低通滤波电路16。

其结果，如图8的(f)中虚线所示那样，在从检测出过电流的时刻t12起经过规定的延迟时间Td2(例如4μsec)后的时刻，根据第二低通滤波电路16所输出的信号Sf2，保护电路10被触发。因而，能够有充分的时间余裕来防止因过电流的误检测引起的过电流保护的误动作。

与此相对，在栅极电压Vg低于栅极基准电压VTH时，如前述的实施方式中说明的那样对比较器8设定第一阈值电压Vref1。然后，在电流检测电压Vs超过第一阈值电压Vref1时，比较器8如图8的(d)中实线所示那样输出过电流检测信号Soc。此时，与门电路17被切断，与门电路18被开启，因此比较器8所输出的过电流检测信号Soc仅被输入到低通滤波电路9。

其结果，如图8的(f)中实线所示那样，在从检测出过电流的时刻t12起经过规定的延迟时间Td1(例如1μsec)后的时刻，根据低通滤波电路9所输出的信号Sf1，保护电路10被触发。因而，能够从产生过电流的时刻起以少许的时间延迟使保护电路10执行过电流保护动作，能够如图8的(a)所示那样将过电流水平抑制得低。

与此相对，在栅极电压Vg高于栅极基准电压VTH时，如前述那样对比较器8设定第二阈值电压Vref2。然后，比较器8仅在电流检测电压Vs超过低于第一阈值电压Vref1的第二阈值电压Vref2时输出过电流检测信号Soc。另外，在该状态下，与门电路17接收比较器12的输出而被开启。其结果，比较器8所输出的过电流检测信号Soc被输入到第二低通滤波电路16。

因而，根据本发明，除了前述的与栅极电压Vg相应地变更过电流检测阈值电压，还根据上述的栅极电压Vg来变更从检测出过电流的时刻到使过电流保护动作开始为止的延迟时间(过电流动作的保护期间)，由此能够可靠地防止因电压噪声引起的过电流的误检测。在此基础上，能够迅速地检测出因瞬态感测电压、短路等引起的过电流的产生来使过电流保护动作启动。

而且，由于能够迅速地检测出因短路等引起的过电流的产生，因此能够在过电流水平低的阶段检测出过电流。而且能够迅速地启动过电流保护动作。因此，具有能够大幅减少流过IGBT 2的过电流的量(过电流能量)等效果。

此外，本发明不限定于上述的实施方式。在此，作为电压控制型的半导体元件，以IGBT为例来进行了说明，但是在功率MOS-FET的情况下也同样能够应用。另外，对于用于判定栅极电压Vg(Vg')的栅极基准电压VTH(Vth)，只要配合IGBT、功率MOS-FET的元件特性来设定即可。并且，对于作为第一阈值电压Vref1或第二阈值电压Vref2来选择地设定的过电流检测阈值电压，也只要配合半导体元件的元件特性来设定即可，这是不言而喻的。除此以外，本发明能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种变形来实施。

Claims

1.一种半导体元件的驱动装置，对电压控制型的半导体元件进行接通断开驱动，该半导体元件的驱动装置的特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

在所述栅极电压高于规定的栅极基准电压时，所述栅极电压检测电路选择所述第二阈值电压，在所述栅极电压低于规定的栅极基准电压时，所述栅极电压检测电路选择所述第一阈值电压。

3.根据权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

所述半导体元件是具备电流检测端子的IGBT，该电流检测端子输出与流过所述IGBT的集电极-发射极间的电流成正比的电流。

4.根据权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

所述电流检测电路借助电阻将从所述半导体元件所具备的电流检测端子输出的感测电流变换为电压来检测流过所述半导体元件的电流。

5.根据权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

在所述半导体元件处于接通状态且栅极电压高于规定的栅极基准电压时，所述栅极电压检测电路对所述过电流检测电路设定所述第二阈值电压，在栅极电压伴随所述半导体元件的导通或关断而下降时，所述栅极电压检测电路对所述过电流检测电路设定所述第一阈值电压。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

还具备时机调整电路，该时机调整电路根据所述半导体元件的栅极电压来调整所述保护电路的动作开始时机。

7.根据权利要求6所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

所述时机调整电路使在所述半导体元件导通时和关断时的所述保护电路的动作开始时机延迟规定时间来防止过电流的误检测。

8.根据权利要求6所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，

所述时机调整电路包括将由所述过电流检测电路检测出的过电流检测信号延迟地提供到所述保护电路的延迟电路，所述时机调整电路根据所述半导体元件的栅极电压来变更该延迟电路的延迟时间。