CN111989849B - 电力用半导体元件的驱动装置 - Google Patents

Abstract

多个驱动电路(110、210)分别驱动并联连接的多个电力用半导体元件(100、200)。各驱动电路包括控制指令部(112)、电流检测器(111)、微分器(113)以及积分器(115)。电流检测器(111)检测控制指令部(112)输出接通指令后流入到电力用半导体元件的栅极端子的栅极电流。微分器(113)对由电流检测器(111)检测出的栅极电流进行时间微分。积分器(115)对由电流检测器(111)检测出的栅极电流进行时间积分。判定器(1000)根据各驱动电路中的微分值以及积分值，判定多个电力用半导体元件的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。

Description

电力用半导体元件的驱动装置

技术领域

本公开涉及电力用半导体元件的驱动装置，更特定而言，涉及具备检测并联连接的多个电力用半导体元件的过电流状态的功能的驱动装置。

背景技术

在使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)以及MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等电力用半导体元件的电力变换器中，为了确保期望的电力容量，通过并联地连接多个电力用半导体元件进行大容量化。通过在多个电力用半导体元件之间均等地分担流过电流，能够处置大电流。

然而，在上述结构中，在成为电流集中到多个电力用半导体元件中的任意电力用半导体元件的过电流状态时，存在导致该元件发生热破坏的可能性。因此，在驱动并联连接的多个电力用半导体元件的驱动装置中，需要检测电力用半导体元件的过电流状态而从热破坏保护电力用半导体元件的功能。

例如，在日本特开2017-70051号公报(专利文献1)中，示出在驱动并联连接的多个IGBT的驱动装置中，设置检测IGBT的发射极电流(主电流)的电流检测器，根据由该电流检测器检测的检测值判定是否为过电流的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-70051号公报

发明内容

然而，在专利文献1记载的驱动装置中，需要具备用于检测电力用半导体元件的主电流的电流检测器。作为这样的电流检测器，要求能够检测与主电流相当的大的电流，所以必然地使用大型并且高成本的电流计。因此，担心驱动装置整体大型化，并且导致装置成本上升。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供能够用简易的结构检测并联连接的多个电力用半导体元件的过电流状态的电力用半导体元件的驱动装置。

本公开所涉及的电力用半导体元件的驱动装置构成为驱动并联连接的多个电力用半导体元件。多个电力用半导体元件各自具有第1端子、第2端子以及栅极端子。驱动装置具备分别驱动多个电力用半导体元件的多个驱动电路。多个驱动电路各自包括控制指令部、电流检测器、微分器以及积分器。控制指令部输出对应的电力用半导体元件的接通指令。电流检测器检测从控制指令部输出接通指令后流入到电力用半导体元件的栅极端子的栅极电流。微分器对由电流检测器检测出的栅极电流进行时间微分。积分器对由电流检测器检测出的栅极电流进行时间积分。驱动装置还具备判定器。判定器构成为根据各多个驱动电路中的由微分器得到的微分值以及由积分器得到的积分值，判定多个电力用半导体元件的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。

根据本公开，能够用简易的结构检测并联连接的多个电力用半导体元件的过电流状态。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的电力用半导体元件及其驱动装置的结构的图。

图2是示出电力用半导体元件的接通动作时的驱动电路的动作的波形图。

图3A是用于说明判定器中的判定动作的图。

图3B是用于说明判定器中的判定动作的图。

图4是示出实施方式2所涉及的电力用半导体元件的驱动电路的结构的图。

图5是说明电力用半导体元件的栅极-源极间电容的栅极电压依赖性的图。

图6是示出实施方式4所涉及的电力用半导体元件的驱动装置的结构的图。

图7是用于说明判定器中的判定动作的图。

(符号说明)

1：驱动装置；100、200：电力用半导体元件；100d、200d：漏极端子；100s、200s：源极端子；100g、200g：栅极端子；110、110A、210：驱动电路；111、311：栅极电压检测部；113、213：微分器；114、214：第1比较器；115、215：积分器；116、216：第2比较器；117、217：逻辑运算器；1000：判定器；112、212：控制指令部；3111：电阻元件；3112：电压检测器；3113：运算器；REF1：第1基准值；REF2：第2基准值；D：微分值；I：积分值。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，以下对图中的同一或者相当部分附加同一符号，原则上不重复其说明。

实施方式1.

图1是示出实施方式1所涉及的电力用半导体元件及其驱动装置的结构的图。在图1中，例示驱动并联连接的2个电力用半导体元件100、200的驱动装置。并联连接的电力用半导体元件的个数是多个即可，也可以是3个以上。另外，电力用半导体元件可以是分立形状以及模块形状中的某一个。

电力用半导体元件100、200具有相同的构造，所以理想的是响应从外部输入的指令，在相同的定时导通以及切断。通过电力用半导体元件100、200在相同的定时成为导通状态，能够使电力用半导体元件100、200均等地分担在电力变换器流过的电流。

然而，起因于制造偏差等，有时在电力用半导体元件100、200之间导通以及切断的定时产生偏移。在导通定时产生偏移的情况下，仅电力用半导体元件100、200的一方成为导通状态，所以成为电流在该电力用半导体元件集中流过的过电流状态，其结果，担心该电力用半导体元件热破坏。

本实施方式1所涉及的驱动装置1通过具备检测并联连接的电力用半导体元件100、200的过电流状态的功能，从过电流状态保护电力用半导体元件100、200。

此外，在图1中，作为电力用半导体元件100、200，例示MOSFET，但未必限定于MOSFET，也可以是IGBT等自消弧型半导体元件。电力用半导体元件100、200包含于将直流电力变换为交流电力的逆变换器、将交流电力变换为直流电力的正变换器等电力变换器。

另外，构成电力用半导体元件100、200的材料不限定于硅，也可以是宽带隙半导体(例如碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚石等)。

电力用半导体元件100具有漏极端子100d、源极端子100s以及栅极端子100g。电力用半导体元件200具有漏极端子200d、源极端子200s以及栅极端子200g。

漏极端子100d、200d与“第1端子”的一个实施例对应，源极端子100s、200s与“第2端子”的一个实施例对应。对漏极端子100d、200d分别施加比源极端子100s、200s高的电压。

栅极端子100g与驱动电路110连接，从驱动电路110接受控制指令(栅极指令)。栅极端子200g与驱动电路210连接，从驱动电路210接受控制指令(栅极指令)。

参照图1，驱动装置1是使并联连接的电力用半导体元件100、200驱动的装置，具备驱动电路110、210和判定器1000。驱动装置1如后所述，具备检测电力用半导体元件100、200的过电流状态的功能。

驱动电路110是使电力用半导体元件100驱动的电路，包括栅极电流检测部111、控制指令部112、微分器113、第1比较器114、积分器115、第2比较器116以及逻辑运算器117。

控制指令部112在从外部被输入开启指令时，将使电力用半导体元件100转变到导通状态(开启状态)(以下称为“接通”)的栅极指令(接通指令)输出到电力用半导体元件100的栅极端子100g。由此，电力用半导体元件100接通，成为导通状态。

控制指令部112在从外部被输入关闭指令时，将使电力用半导体元件100转变到切断状态(关闭状态)(以下称为“关断”)的栅极指令(关断指令)输出到电力用半导体元件100的栅极端子100g。由此，电力用半导体元件100关断，成为切断状态。

栅极电流检测部111检测在从控制指令部112接受接通指令后流入到电力用半导体元件100的栅极端子100g的栅极电流ig。作为栅极电流检测部111能够使用一般的电流计。栅极电流检测部111输出表示与检测出的栅极电流ig对应的电压E的信号。栅极电流检测部111与“电流检测器”的一个实施例对应。

微分器113对与由栅极电流检测部111检测出的栅极电流ig对应的电压E进行时间微分，输出微分值D。使用电压E，用D＝dE/dt表示微分值D。微分值D与对栅极电流ig进行时间微分而得到的微分值dig/dt成比例。因此，微分值D实质上表示栅极电流ig的时间变化的斜率。

第1比较器114比较由微分器113得到的微分值D和第1基准值REF1，输出表示比较结果的信号S11。第1基准值REF1被设定为0。在微分值D大于第1基准值REF1的情况(即D>0的情况)下，信号S11成为“H(逻辑高)”电平。另一方面，在微分值D是第1基准值REF1以下的情况(即D≤0的情况)下，信号S11成为“L(逻辑低)”电平。

积分器115对与由栅极电流检测部111检测出的栅极电流ig对应的电压E进行时间积分，输出积分值I。使用电压E，用I＝∫Edt表示积分值I。

在此，在流入到电力用半导体元件100的栅极端子100g的栅极电流ig与施加到栅极端子100g以及源极端子100s之间的栅极电压Vgs之间，下式(1)的关系成立。

Vgs＝1/Cgs·∫ig(t)dt…(1)

其中，Cgs表示在电力用半导体元件100的栅极端子100g以及源极端子100s之间发生的寄生电容分量(即栅极-源极间电容)。

积分值I与对栅极电流ig进行时间积分而得到的积分值∫ig(t)dt成比例。因此，根据式(1)，积分值I与栅极电压Vgs成比例。

第2比较器116比较由积分器115得到的积分值I和第2基准值REF2，输出表示比较结果的信号S12。第2基准值REF2是大于0的值，例如被设定为大于0并且小于电力用半导体元件100的密勒电压的值。在积分值I大于第2基准值REF2的情况(即I>REF2的情况)下，信号S12成为“H”电平。另一方面，在积分值I是第2基准值REF2以下的情况(即I≤REF2的情况)下，信号S12成为“L”电平。

逻辑运算器117运算第1比较器114输出的信号S11和第2比较器116输出的信号S12的逻辑积。逻辑运算器117输出表示逻辑积的信号SS100。信号SS100在信号S11、S12都为“H”电平时成为“H”，在信号S11以及信号S12的至少一方为“L”电平时成为“L”电平。

即，在微分值D>0并且积分值I>REF2的情况下，信号SS100成为“H”电平。另一方面，在微分值D≤0或者积分值I≤REF2的情况下，信号SS100成为“L”电平。逻辑运算器117将信号SS100输出给判定器1000。

驱动电路210是使电力用半导体元件200驱动的电路，包括栅极电流检测部211、控制指令部212、微分器213、第1比较器214、积分器215、第2比较器216以及逻辑运算器217。驱动电路210的基本的结构与驱动电路110相同。

即，控制指令部212在从外部被输入开启指令时，将电力用半导体元件200的接通指令输出给电力用半导体元件200的栅极端子200g。另一方面，控制指令部212在从外部被输入关闭指令时，将关断指令输出给电力用半导体元件200的栅极端子200g。

栅极电流检测部211检测在从控制指令部212接受接通指令后流入到电力用半导体元件200的栅极端子200g的栅极电流ig。栅极电流检测部211输出表示与检测出的栅极电流ig对应的电压E的信号。

微分器213对与由栅极电流检测部211检测出的栅极电流ig对应的电压E进行时间微分，输出微分值D。第1比较器214比较由微分器213得到的微分值D和第1基准值REF1(＝0)，输出表示比较结果的信号S21。

积分器215对与由栅极电流检测部211检测出的栅极电流ig对应的电压E进行时间积分，输出积分值I。第2比较器216比较由积分器215得到的积分值I和第2基准值REF2，输出表示比较结果的信号S22。

逻辑运算器217运算第1比较器214输出的信号S21和第2比较器216输出的信号S22的逻辑积，输出表示逻辑积的信号SS200。信号SS200在信号S21、S22都为“H”电平时、即微分值D>0并且积分值I>REF2时成为“H”，在信号S21以及信号S22的至少一方为“L”电平时、即微分值D≤0或者积分值I≤REF2时成为“L”电平。逻辑运算器217将信号SS200输出给判定器1000。

判定器1000根据驱动电路110的逻辑运算器117输出的信号SS100和驱动电路210的逻辑运算器217输出的信号SS200，判定电力用半导体元件100、200中的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。判定器1000将表示判定结果的信号S1000输出给控制指令部112、212。判定器1000的动作后述。

接下来，说明实施方式1所涉及的电力用半导体元件的驱动装置1的动作。

最初，使用图2说明电力用半导体元件100的驱动电路110的动作。此外，电力用半导体元件200的驱动电路210的动作与图2所示的驱动电路110的动作相同。

图2是示出电力用半导体元件100的接通动作时的驱动电路110的动作的波形图。在图2中，从上依次示出电力用半导体元件100的栅极电流ig、由微分器113得到的微分值D、第1比较器114的输出信号S11、由积分器115得到的积分值I、第2比较器116的输出信号S12以及逻辑运算器117的输出信号SS100的波形。此外，关于栅极电流ig，将流入到栅极端子100g的朝向定义为正方向。

如图2所示，在时刻t0向电力用半导体元件100的栅极端子100g输入接通指令时，栅极电流ig逐渐增加。栅极电流ig在时刻t0以后的时刻t1转为减少后，进而在之后的时刻t3再次上升。之后，在时刻t4再次转为减少后，逐渐减少至0。即，在栅极电流ig的时间波形中，在时刻t1、t4出现极大点并且以被该2个极大点夹着的方式在时刻t3出现极小点。

在此，将图2所示的栅极电流ig的时间波形与接通动作时的电力用半导体元件100的动作对照。

在构成电力用半导体元件100的MOSFET中，以栅极端子100g为基准产生的电容有在栅极端子100g以及源极端子100s之间产生的寄生电容分量(以下称为“栅极-源极间电容Cgs”)和在栅极端子100g以及漏极端子100d之间产生的寄生电容分量(以下称为“栅极-漏极间电容Cgd”)。栅极-漏极间电容Cgd与MOSFET中的反馈电容相当。栅极-漏极间电容Cgd以及栅极-源极间电容Cgs在以栅极端子100g为基准时成为并联连接。

在时刻t0对栅极端子100g输入了接通指令时，栅极电流ig最初对栅极-源极间电容Cgs进行充电。此外，通过栅极-源极间电容Cgs被充电，栅极电压Vgs逐渐上升。在栅极电压Vgs超过阈值电压时，电力用半导体元件100开始开启。栅极电流ig的最初的极大点(时刻t1)表示对栅极-源极间电容Cgs进行充电的状态。

在电力用半导体元件100成为开启时，在漏极端子100d以及源极端子100s之间开始流过电流，漏极端子100d的电压开始下降。栅极电流ig的大部分流过栅极-漏极间电容Cgd，在栅极-源极间电容Cgs不流过电流，所以栅极电压Vgs不上升而维持恒定的状态。该栅极电压Vgs成为恒定的期间被称为“密勒期间”。另外，该恒定的电压值被称为“密勒电压”。栅极电流ig的极小点(时刻t3)表示栅极电流ig在栅极-漏极间电容Cgd流过的状态。换言之，栅极电流ig的极小点表示电力用半导体元件100的密勒期间。

如上所述，在该栅极电流ig成为极小的定时，电力用半导体元件100的漏极端子100d以及源极端子100s成为导通状态，电流开始流过。本实施方式所涉及的驱动电路110如后所述构成为通过探测该栅极电流ig成为极小的定时，探测电力用半导体元件100的密勒期间。驱动电路1110通过探测电力用半导体元件100的密勒期间，能够探测电力用半导体元件100成为导通状态的定时。

此外，在时刻t3以后，栅极电流ig再次对栅极-源极间电容Cgs进行充电，所以栅极电压Vgs上升至栅极驱动电源电压。之后，栅极电流ig逐渐减少，最终收敛于0。

在图2中，微分值D表示栅极电流ig的时间变化的斜率。在栅极电流ig增加时，微分值D成为正的值，在栅极电流ig减少时，微分值D成为负的值。在图2的例子中，在时刻t0以后，微分值D呈现正的值，但在时刻t1，转为负的值。该时刻t1与栅极电流ig的最初的极大点对应。

在之后的时刻t3，微分值D从负的值再次成为正的值。该时刻t3与栅极电流ig的极小点对应。微分值D进而在时刻t4再次转为负的值之后，逐渐向0收敛。时刻t4与栅极电流ig的第2个极大点对应。

这样，微分值D在栅极电流ig的极大点以及极小点取0的值。第1比较器114的输出信号S11在微分值D>0(＝REF1)时成为H电平，在微分值D≤0时成为L电平。因此，在微分值D成为极大点的时刻t1、t4，信号S11从H电平转变到L电平。另外，在微分值D成为极小点的时刻t3，信号S11从L电平转变到H电平。

相对于此，积分值I是栅极电流ig的波形的时间积分，所以成为以时刻t0为起点而增加的增函数。积分值I在最初的极大点的定时(时刻t1)以后，增加率(与积分值I的波形的斜率相当)变缓。此外，在极小点的定时(时刻t3)附近，积分值I维持恒定的状态。

如上所述，积分值I与栅极电压Vgs成比例，所以在积分值I的波形中，反映栅极电压Vgs成为恒定的状态的期间即密勒期间。此外，密勒期间的长度由栅极-漏极间电容Cgd决定。在栅极-漏极间电容Cgd变小时，密勒期间变短，在栅极-漏极间电容Cgd变大时，密勒期间变长。在该密勒期间结束后，积分值I的增加率再次增加，在经过第2个极大点的定时(时刻t4)之后，收敛于恒定值。

这样积分值I是增函数，所以在积分值I超过第2基准值REF2的定时(时刻t2)，第2比较器116的输出信号S12从L电平转变到H电平。

此外，第2基准值REF2如图2所示，优选设定为大于0并且小于密勒电压的值。更优选，第2基准值REF2设定为电力用半导体元件100的阈值电压以上且小于密勒电压的值。由此，如图2所示，能够在被栅极电流ig成为最初的极大点的定时(时刻t1)和成为极小点的定时(时刻t3)夹着的定时(时刻t2)，使信号S12转变到H电平。

逻辑运算器117的输出信号SS100是表示第1比较器114的输出信号S11和第2比较器116的输出信号S12的逻辑积的信号，在信号S11以及S12都成为H电平时呈现H电平。因此，如图2所示，信号SS100在从栅极电流ig的极小点的定时(时刻t3)至第2个极大点的定时(时刻t4)的期间成为H电平。

这样，信号SS100是在栅极电流ig成为极小的定时、即在电力用半导体元件100的漏极端子100d以及源极端子100s成为导通状态而电流开始流过的定时从L电平转变到H电平的信号。因此，通过探测逻辑运算器117的输出信号SS100转变到H电平的定时，能够探测电力用半导体元件100成为导通状态的定时。信号SS100与“探测信号”的一个实施例对应。

返回到图1，驱动电路110的逻辑运算器117的输出信号SS100以及驱动电路200的逻辑运算器217的输出信号SS200被输入到判定器1000。如在图2中说明的那样，信号SS100是在电力用半导体元件100成为导通状态的定时转变到H电平的信号。同样地，信号SS200是在电力用半导体元件200成为导通状态的定时转变到H电平的信号。

判定器1000通过比较信号SS100和信号SS200，判定电力用半导体元件100、200中的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。具体而言，判定器1000根据在信号SS100与信号SS200之间信号从L电平转变到H电平的定时的时间差，判定电力用半导体元件100、200的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。

图3A以及图3B是用于说明判定器1000中的判定动作的图。在图3A以及图3B中，设想从对电力用半导体元件100、200的栅极端子输入接通指令的时刻t0起信号SS100最初转变到H电平的情况。

参照图3A，判定器1000存储信号SS100转变到H电平的时刻t11。然后，判定器1000直至从存储的时刻t11起经过阈值时间ΔTth的时刻tx，等待信号SS200从L电平转变到H电平。如果在时刻tx以前信号SS200转变到H电平，则判定器1000判定为电力用半导体元件100、200都并非过电流状态。判定器1000输出表示电力用半导体元件100、200是正常的“L”电平的信号S1000。

判定器1000的输出信号S1000被输入到驱动电路110的控制指令部112以及驱动电路210的控制指令部212。控制指令部112、212各自在从判定器1000接受到“L”电平的信号S1000时，将对应的电力用半导体元件保持为开启状态。然后，在从外部被输入关闭指令时，将关断指令输出给对应的电力用半导体元件的栅极端子。

相对于此，如图3B所示，在从存储的时刻t11起经过阈值时间ΔTth的时刻tx，信号SS200尚未转变到H电平的情况下，判定器1000判定为电力用半导体元件100是过电流状态。判定器1000输出表示电力用半导体元件100是过电流状态的“H”电平的信号S1000。

控制指令部112、212各自在从判定器1000接受到“H”电平的信号S1000时，为了切断对应的电力用半导体元件，针对电力用半导体元件的栅极端子输出关断指令。由此，电力用半导体元件100、200都成为关闭状态。

此外，在从对电力用半导体元件100、200的栅极端子输入接通指令的时刻起信号SS200最初转变到H电平的情况下，也能够通过同样的方法，根据信号SS200转变到H电平的定时和信号SS100转变到H电平的定时的时间差，判定电力用半导体元件100、200是否为过电流状态。

如以上说明，根据实施方式1所涉及的驱动装置1，分别驱动并联连接的多个电力用半导体元件的多个驱动电路各自通过根据对应的电力用半导体元件的栅极电流ig探测该电力用半导体元件的密勒期间，能够探测该电力用半导体元件成为导通状态的定时。然后，通过比较由各驱动电路探测到的各电力用半导体元件成为导通状态的定时，能够检测多个电力用半导体元件的过电流状态。其结果，能够用简易的结构检测并联连接的多个电力用半导体元件的过电流状态。

实施方式2.

在实施方式2中，说明本实施方式所涉及的驱动电路110、210的其他结构例。此外，在图4中，仅示出电力用半导体元件100的驱动电路110A，但还能够应用于电力用半导体元件200的驱动电路210。

参照图4，驱动电路110A是使电力用半导体元件100驱动的电路，包括栅极电流检测部311、控制指令部112、微分器113、第1比较器114、积分器115、第2比较器116以及逻辑运算器117。驱动电路110A相比于图1所示的驱动电路110，代替栅极电流检测部111，而具备栅极电流检测部311的方面不同。驱动电路110A的其他部分的结构与图1的驱动电路110相同，所以不重复详细的说明。

栅极电流检测部311包括电阻元件3111、电压检测器3112以及运算器3113。栅极电流检测部311与“电流检测器”的一个实施例对应。

电阻元件3111在控制指令部112的输出端子以及电力用半导体元件100的栅极端子100g之间电连接。在从控制指令部112接受接通指令而栅极电流ig流入到栅极端子100g时，在电阻元件3111的端子之间产生对电阻元件3111的电阻值R乘以栅极电流ig而得到的大小的电压。

电压检测器3112检测电阻元件3111的端子间电压E1。对电压检测器3112能够使用一般的电压计。电压检测器3112输出表示检测出的电压的信号E1。

运算器3113通过将由电压检测器3112检测的检测值E1除以电阻元件3111的电阻值R，计算栅极电流ig。运算器3113输出表示与检测出的栅极电流ig对应的电压E的信号。

如在实施方式1中说明，微分器113以及第1比较器114比较对与栅极电流ig对应的电压E进行时间微分而得到的微分值D和第1基准值REF1(＝0)，输出表示比较结果的信号S11。积分器115以及第2比较器116比较对电压E进行时间积分而得到的积分值I和第2基准值REF2，输出表示比较结果的信号S12。逻辑运算器117输出表示第1比较器114的输出信号S11和第2比较器116的输出信号S12的逻辑积的信号SS1000。信号SS1000是在电力用半导体元件100成为导通状态的定时从L电平转变到H电平的信号。

因此，在实施方式2所涉及的驱动装置1中，并联连接的电力用半导体元件100、200各自的驱动电路110A也能够通过根据对应的电力用半导体元件的栅极电流ig的微分值D以及积分值I，探测该电力用半导体元件的密勒期间，探测该电力用半导体元件成为导通状态的定时。而且，能够根据由各驱动电路探测到的各电力用半导体元件成为导通状态的定时的时间差，检测电力用半导体元件100、200的过电流状态。因此，能够用简易的结构检测电力用半导体元件100、200的过电流状态。

实施方式3.

在图1以及图4所示的驱动电路110、110A中，积分器115通过使用上述式(1)，能够根据将对栅极电流ig进行时间积分而得到的积分值除以栅极-源极间电容Cgs而得到的值，计算栅极电压Vgs。

在此，已知栅极-源极间电容Cgs依赖于栅极电压Vgs。图5示出MOSFET的栅极-源极间电容Cgs的栅极电压Vgs依赖性的一个例子。参照图5，栅极-源极间电容Cgs具有栅极电压Vgs以0V附近为最小值，随着栅极电压Vgs的绝对值变大而电容值变大的特性。因此，担心在将式(1)中的Cgs设为固定值的情况下，在栅极电压Vgs的运算值与实际的栅极电压Vgs之间产生偏移。

因此，通过将式(1)中的Cgs处置为栅极电压Vgs的函数，能够提高栅极电压Vgs的运算精度。通过栅极电压Vgs的运算精度提高，能够提高电力用半导体元件的密勒期间的探测精度。因此，能够精度良好地检测电力用半导体元件100、200的过电流状态。

实施方式4.

在上述实施方式1中，说明了驱动并联连接的2个电力用半导体元件100、200的驱动装置1的结构例，但本公开所涉及的驱动装置1能够应用于如图6所示的驱动并联连接的N个(N为2以上的整数)电力用半导体元件的驱动装置。

图6是示出实施方式4所涉及的电力用半导体元件的驱动装置的结构的图。参照图6，实施方式4所涉及的驱动装置1具备分别驱动N个电力用半导体元件100～N00的N个驱动电路110～N10。

N个驱动电路110～N10具有共同的结构，构成为根据对应的电力用半导体元件的栅极电流ig的微分值D以及积分值I分别输出信号SS100～SSN00。

判定器1000在从驱动电路110～N10分别接受到信号SS100～SSN00时，通过比较信号SS100～SSN00，判定电力用半导体元件100～N00的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。具体而言，判定器1000关于信号SS100～SSN00比较信号从L电平转变到H电平的定时。

图7是用于说明判定器1000中的判定动作的图。在图7中，设想从对电力用半导体元件100～N00的栅极端子输入接通指令的时刻t0起信号SS100最初转变到H电平的情况。

判定器1000存储信号SS100转变到H电平的时刻t11。而且，判定器1000在直至从存储的时刻t11起经过阈值时间ΔTth的时刻tx的期间，等待剩余的(N-1)个信号SS200～SSN00转变到H电平。

在时刻tx以前(N-1)个信号SS200～SSN00全部转变到H电平的情况下，判定器1000判定为电力用半导体元件100～N00并非过电流状态，输出表示电力用半导体元件100～N00正常的“L”电平的信号S1000。判定器1000的输出信号S1000被输入到驱动电路110～N00各自的控制指令部。各控制指令部在从判定器1000接受到“L”电平的信号S1000时，将对应的电力用半导体元件保持为开启状态。然后，在从外部被输入关闭指令时，将关断指令输出给对应的电力用半导体元件的栅极端子。

相对于此，如图7所示，在从存储的时刻t11起经过阈值时间ΔTth的时刻tx，(N-1)个信号SS200～SSN00中的至少1个未转变到H电平的情况下，换言之，在时刻tx，信号SS100～SSN00未全部转变到H电平的情况下，判定器1000判定为电力用半导体元件100～N00是过电流状态，输出表示电力用半导体元件100～N00是过电流状态的“H”电平的信号S1000。各控制指令部在从判定器1000接受到“H”电平的信号S1000时，为了切断对应的电力用半导体元件，针对电力用半导体元件的栅极端子输出关断指令。由此，电力用半导体元件100～N00全部成为关闭状态。

根据本实施方式4所涉及的驱动装置1，能够用简易的结构，根据栅极电流ig探测并联连接的N个电力用半导体元件各自成为导通状态的定时，所以即使在伴随电力变换器的大容量化而并联连接的电力用半导体元件的个数增大的情况下，也能够抑制驱动装置大型化以及高成本化。

本发明能够在该发明的范围内自由地组合各实施方式或者将各实施方式适当地变形、省略。

应认为本次公开的实施方式在所有方面为例示而非限制性的。本发明并非由上述说明示出而由权利要求书示出，意图包括与权利要求均等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种电力用半导体元件的驱动装置，驱动并联连接的多个电力用半导体元件，其中，

所述多个电力用半导体元件各自具有第1端子、第2端子以及栅极端子，

所述电力用半导体元件的驱动装置具备分别驱动所述多个电力用半导体元件的多个驱动电路，

所述多个驱动电路各自包括：

控制指令部，输出对应的电力用半导体元件的接通指令；

电流检测器，检测所述控制指令部输出所述接通指令后流入到所述电力用半导体元件的所述栅极端子的栅极电流；

微分器，对由所述电流检测器检测出的所述栅极电流进行时间微分；以及

积分器，对由所述电流检测器检测出的所述栅极电流进行时间积分，

所述电力用半导体元件的驱动装置还具备判定器，该判定器根据各所述多个驱动电路中的由所述微分器得到的微分值以及由所述积分器得到的积分值，判定所述多个电力用半导体元件的任意电力用半导体元件是否为过电流状态，

各所述多个驱动电路构成为根据由所述微分器得到的微分值以及由所述积分器得到的积分值，探测所述电力用半导体元件的所述第1端子以及所述第2端子间导通的定时，输出探测信号，

所述判定器根据从各所述多个驱动电路输出的所述探测信号，判定所述多个电力用半导体元件的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。

2.根据权利要求1所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

各所述多个驱动电路根据由所述微分器得到的微分值以及由所述积分器得到的积分值，探测所述电力用半导体元件的密勒期间。

3.根据权利要求2所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

各所述多个驱动电路根据由所述积分器得到的积分值大于基准值并且由所述微分器得到的微分值从负成为正的定时，探测所述密勒期间。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

所述判定器根据所述多个驱动电路之间的所述探测信号的时间差，判定所述多个电力用半导体元件的任意电力用半导体元件是否为过电流状态。

5.根据权利要求4所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

在从接收到所述多个驱动电路中的最初的驱动电路的所述探测信号的时刻起经过了阈值时间的时间点未完成所有所述多个驱动电路的所述探测信号的接收的情况下，所述判定器判定为所述过电流状态。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

所述积分器根据将对由所述电流检测器检测出的所述栅极电流进行时间积分而得到的积分值除以所述栅极端子以及所述第2端子之间的电容而得到的值，计算所述电力用半导体元件的栅极电压。

7.根据权利要求6所述的电力用半导体元件的驱动装置，其中，

所述积分器将所述栅极端子以及所述第2端子之间的电容处置为所述电力用半导体元件的栅极电压的函数。