DE102018126291A1

DE102018126291A1 - Stromerfassungsschaltung und Stromerfassungsverfahren eines Halbleiterelements

Info

Publication number: DE102018126291A1
Application number: DE102018126291.4A
Authority: DE
Inventors: Masashi AKAHANE
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-06-27
Also published as: US20190187190A1; CN109946504B; JP2019110486A; JP7087373B2; US10809285B2; CN109946504A

Abstract

Zum Bereitstellen einer Stromerfassungsschaltung und eines Stromerfassungsverfahren eines Halbleiterelements, die derart konfiguriert sind, dass ein Startzustand für eine geschätzte Übergangszustandsperiode von Rauschen nicht beeinträchtigt wird. Ein erster Stromerfassungswiderstand Rig wird zwischen eine Steuerklemme und eine Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2, das eine Stromerfassungsklemme aufweist, eingefügt. Eine Stromerfassungs-schaltung weist Folgendes auf: Eine Stromerfassungsschaltung 31, die konfiguriert ist, um einen Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Spannungserfassungswiderstands zu erfassen; eine Spannungserfassungseinheit 32, die konfiguriert ist, um eine Spannung an einem der beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands zu erfassen; eine Spannungsbestimmungseinheit 41, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob eine Erfassungsspannung, die von der Spannungserfassungseinheit ausgegeben wird, gleich oder größer ist als eine Schwellenspannung; eine Spannungspegeleinstelleinheit 42, die konfiguriert ist, um einen Spannungspegel einer Stromerfassungsspannung der Stromerfassungsklemme durch ein logisches Produktsignal mindestens eines Stromerfassungssignals der Stromerfassungseinheit und eines Spannungsbestimmungssignals der Spannungsbestimmungseinheit einzustellen; und eine Überstromerfassungseinheit 43, die konfiguriert ist, um ein Überstromerfassungssignal auszugeben, wenn die Stromerfassungsspannung, die von der Spannungspegeleinstelleinheit eingestellt ist, gleich oder mehr als einen Schwellenwert beträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromerfassungsschaltung und ein Stromerfassungsverfahren eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements, das eine Stromerfassungsklemme aufweist.
STAND DER TECHNIK
Spannungsgesteuerte Halbleiterelemente, wie Feldeffekttransistoren (Field Effect Transistors - FETs) und Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistors - IGBTs), werden für Halbbrückentreiberschaltungen oder dergleichen von Verbraucher- oder industriellen Leistungsumwandlungsbauteilen verwendet.
Die spannungsgesteuerten Halbleiterelemente weisen eine Stromerfassungsklemme (eine Abtastklemme) auf, die konfiguriert ist, um einen Strom auszugeben, der der Menge eines Stromes, der durch die Elemente selbst fließt, entspricht, um eine Selbstschutzfunktion gegen Überstrom zu erzielen. Der Strom, der von der Stromerfassungsklemme ausgegeben wird, wird überwacht, um einen Überstromzustand zu erfassen, wodurch es ermöglicht wird, die Überstromschutzfunktion zu erzielen.
Als ein Beispiel einer solchen Überstromschutzschaltung wurde eine Überstromschutzschaltung einer Leistungsvorrichtung vorgeschlagen, die in JP H06-120787 A offenbart ist.
Die Überstromschutzschaltung schützt einen IGBT, der eine Stromerfassungsklemme enthält, vor Überstrom. In dem IGBT fließt ein Strom proportional zu dem Kollektorstrom zu einer Stromabtastklemme. Ein Stromerfassungswiderstand ist zwischen der Stromabtastklemme und der Masse verbunden, um einen Spannungsabfallwert des Stromerfassungswiderstands zu einer nicht umkehrenden Eingangsklemme eines Schutzkomparators zu liefern. Eine Bezugsspannung wird zu einer umkehrenden Eingangsklemme des Schutzkomparators geliefert, und wenn der Spannungsabfallwert die Bezugsspannung überschreitet, wird ein Treiber, der mit dem Gate des IGBT verbunden ist, in einen inaktiven Zustand gesetzt, um eine Überstromschutzfunktion zu erfüllen.
In diesem Fall wird die Bezugsspannung, die zu der umkehrenden Eingangsklemme des Schutzkomparators eingegeben wird, zu zwei Pegeln geschaltet: hoch und niedrig. Beim Umschalten der Bezugsspannung werden eine Gate-Spannung zwischen dem Treiber und der Gate-Klemme des IGBT mit einem Spannungsüberwachungskomparator verglichen, und der Vergleich, der aus dem Spannungsüberwachungskomparator ausgegeben wird, wird zu einer Steuervorrichtung eingegeben, zu der ein Eingangssignal zu dem Treiber geliefert wird (zum Beispiel 3 und Absätze [0046] bis [0060] von JP H06-120787 A ).
Die Steuervorrichtung wird durch die ansteigende Flanke des Eingangssignals, das zu dem Treiber eingegeben wird, ausgelöst, um ein Steuersignal zum Anweisen von Verbindung zu einer Bezugsspannung, die höher ist als eine stetige Bezugsspannung zu einem analogen Schalter nur während einer geschätzten Übergangszustandsperiode T auszugeben, die als eine Übergangsperiode unmittelbar nach dem Einschalten betrachtet wird. Zusätzlich betrachtet die Steuervorrichtung andere Perioden als die geschätzte Übergangszustandsperiode T als Beharrungszustandsperioden und gibt ein Signal aus, um das Verbinden zu der stetigen Bezugsspannung zu dem analogen Schalter anzuweisen. Die Steuervorrichtung dient folglich als eine Art von Timer zum Bestimmen der geschätzten Übergangszustandsperiode T.
Zu bemerken ist, dass die Übergangszustandsperiode der Steuervorrichtung eine Periode ab dem Ansteigen des Eingangssignals zu einem Zeitpunkt ist, in dem die Gate-Spannung eine Bezugsspannung VREF3 überschreitet, und der Ausgang des Spannungserfassungskomparators zu dem hohen Pegel ansteigt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Übrigens ist in dem Stand der Technik, der in JP 20 H06-120787 A offenbart ist, der oben beschrieben ist, eine Ausgangsbedingung für die Übergangszustandsperiode T ein Zeitpunkt, in dem das Eingangssignal ansteigt, und eine Endbedingung für die Übergangszustandsperiode ist auf einen Zeitpunkt eingestellt, in dem der Ausgang des Spannungserfassungskomparators zu dem hohen Pegel steigt, das heißt ein Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung die Bezugsspannung VREF3 überschreitet. Aus diesem Grund kann bei einer anderen aktuellen Periode als der Übergangszustandsperiode Rauschen, das auf dem Eingangssignal überlagert ist, irrtümlich erfasst werden, was in dem Starten der Übergangszustandsperiode T resultiert. In diesem Fall wird eine Bezugsspannung höher als in dem Beharrungszustand ausgewählt. Wenn die Übergangszustandsperiode folglich gestartet wird, nachdem der IGBT eingeschaltet wurde, kann Überstromschutz nicht normal ausgeführt werden. Wie hierin verwendet, enthalten Beispiele des Typs von Rauschen Rauschen, das in Feldern auftritt, wie sprunghafte Donner-Anstiege, Anstiege aufgrund elektrostatischer Entladung und abgestrahltes elektromagnetisches Rauschen.
Die vorliegende Erfindung erfolgte folglich durch Konzentrieren der Aufmerksamkeit auf das Problem der herkömmlichen Technologie. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromerfassungsschaltung und ein Stromerfassungsverfahren eines Halbleiterelements bereitzustellen, die derart konfiguriert sind, dass ein Startzustand für eine geschätzte Übergangszustandsperiode von Rauschen nicht beeinträchtigt wird.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu verwirklichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Stromerfassungsvorrichtung eines Halbleiterelements bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Stromerfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen potentiellen Unterschied zwischen beiden Enden eines ersten Stromerfassungswiderstands zu erfassen, wobei der erste Stromerfassungswiderstand zwischen eine Steuerklemme und eine Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements eingefügt ist, das eine Stromerfassungsklemme aufweist; eine Spannungserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung an einem der beiden Enden des ersten Stromerfassungstransistors zu erfassen; eine Spannungsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob eine Erfassungsspannung, die von der Spannungserfassungseinheit ausgegeben wird, gleich oder größer ist als eine erste Schwellenspannung oder nicht; eine Spannungspegeleinstelleinheit, die konfiguriert ist, um einen Spannungspegel einer Stromerfassungsspannung der Stromerfassungsklemme durch ein logisches Produktsignal mindestens eines Spannungserfassungssignals der Stromerfassungseinheit und eines Spannungsbestimmungssignals der Spannungserfassungseinheit einzustellen; und eine Überstromerfassungseinheit, die konfiguriert ist, um ein Überstromerfassungssignal auszugeben, wenn die Stromerfassungsspannung, die durch die Spannungspegeleinstelleinheit eingestellt wird, gleich oder größer ist als eine zweite Schwellenspannung.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromerfassungsverfahren eines Halbleiterelements bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Erfassen eines Gate-Stroms, der durch einen ersten Stromerfassungswiderstand fließt, der zwischen eine Steuerklemme und eine Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements eingefügt ist, das eine Stromerfassungsklemme aufweist, durch eine Stromerfassungseinheit, und Erfassen einer Gate-Spannung zwischen dem ersten Stromerfassungswiderstand und der Steuerklemme durch eine Spannungserfassungseinheit; und während einer Periode von einem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung erfasst wird, bis zu einem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung einen Schwellenwert überschreitet, Unterdrücken eines Spannungspegels eines Stromerfassungssignals, das von der Stromerfassungsklemme ausgegeben wird, um irrtümliche Erfassung eines Überstroms zu unterdrücken.
Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine geschätzte Übergangszustandsperiode durch Erfassen des Gate-Stroms gestartet, und die geschätzte Übergangszustandsperiode wird an dem Zeitpunkt beendet, in dem die Gate-Spannung die Schwellenspannung überschreitet. Daher wird die geschätzte Übergangszustandsperiode durch das Rauschen eines Eingangssignals nicht beeinträchtigt.
Figurenliste

1 ist ein Schaltplan, der eine erste Ausführungsform einer Stromerfassungsschaltung eines Halbleiterelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht;
die 2A bis 2J sind Signalwellenformdiagramme, die zur Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform verwendet werden;
3 ist ein Schaltplan, der eine Änderung der ersten Ausführungsform der Stromerfassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Halbleiterelements veranschaulicht;
4 ist ein Schaltplan, der eine zweite Ausführungsform der Stromerfassungsschaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterelements veranschaulicht;
Die 5 bis 5K sind Signalwellenformdiagramme, die zur Beschreibung des Betriebs der zweiten Ausführungsform verwendet werden;
6 ist ein Schaltplan, der eine Änderung der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein Schaltplan, der eine Änderung einer Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit, die an die Erfindung anwendbar ist, veranschaulicht;
8 ist ein Schaltplan, der eine andere Änderung einer Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit, die an die Erfindung anwendbar ist, veranschaulicht;
9 ist ein Schaltplan, der eine andere Änderung einer Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit, die an die Erfindung anwendbar ist, veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unten wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Bestandelementen zugewiesen.
Zusätzlich gibt die Ausführungsform, die unten beschrieben ist, Vorrichtungen und Verfahren zum Verkörpern der technischen Idee der vorliegenden Erfindung beispielhaft an, und die technische Idee der vorliegenden Erfindung schränkt die Materialien, Formen, Strukturen, Anordnungen und dergleichen der Bauteile nicht auf die unten beschriebenen ein. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann einer Vielfalt von Abänderungen innerhalb des technischen Schutzbereichs, der von den Ansprüchen vorgeschrieben ist, unterzogen werden.
Hierin wird eine erste Ausführungsform einer Stromerfassungsschaltung eines Halbleiterelements gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird eine Beschreibung einer Halbbrückenschaltung, an die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, gegeben.
Bei der Halbbrückenschaltung der 1 sind ein spannungsgesteuertes Halbleiterelement XD1 auf einer hohen Seite (einer Seite mit hohem Potenzial) und ein spannungsgesteuertes Halbleiterelement XD2 auf einer niedrigen Seite (einer Seite mit niedrigem Potenzial) in Reihe mit einer Gleichstromversorgung Totempfahl-verbunden.
Beispiele des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 der hohen Seite, das zu verwenden ist, weisen einen N-Kanal- oder P-Kanal-MOSFET und einen P-Typ- oder N-Typ-Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) auf. Beispiele des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 der niedrigen Seite, das zu verwenden ist, weisen einen N-Kanal-MOSFET und einen N-Typ-Bipolartransistor mit isoliertem Gate auf.
Hierin werden als die spannungsgesteuerten Halbleiterelemente XD1 und XD2 N-Typ-Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) angewandt. Die spannungsgesteuerten Halbleiterelemente XD1 und XD2 weisen eine Kollektorklemme c auf einer Seite mit hohem Potenzial und eine Emitterklemme e auf einer Seite mit niedrigem Potenzial, eine Gate-Klemme g als eine Steuerklemme und eine Stromerfassungsklemme (eine Abtastklemme) s auf. Die Stromerfassungsklemme s gibt einen Abtaststrom Is, der zu einem Kollektorstrom Ic, der zwischen der Kollektorklemme c und der Emitterklemme e fließt, aus.
Nicht veranschaulichte Freilaufdioden D1 und D2 sind individuell antiparallel mit den spannungsgesteuerten Halbleiterelementen XD1 und XD2 verbunden. Die Freilaufdioden D1 und D2 können parasitäre Dioden oder externe Dioden sein.
Zusätzlich ist zum Beispiel eine induktive Last 11 zwischen einem Verbindungspunkt P1 zwischen den spannungsgesteuerten Halbleiterelementen XD1 und XD2 und einer Seite der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung 10 verbunden. Die Last 11 wird von einem Leistungsausgang aus dem Verbindungspunkt P1 getrieben.
Eine Steuerschaltung CC1 der hohen Seite ist mit der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 verbunden. Die Steuerschaltung CC1 wird von einer externen Leistungsversorgung B1 getrieben und bildet ein Gate-Signal zum Treiben des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 auf einer Basis eines Treibersignals VHin der hohen Seite, das ein Eingangsimpuls ist, der schräge ansteigende und fallende Flanken aufweist. Die Steuerschaltung CC1 gibt das Gate-Signal zu der Gate-Klemme des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 aus, um das Ein- und Ausschalten des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 zu steuern.
Auf ähnliche Art ist eine Steuerschaltung CC2 der niedrigen Seite ist mit der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD1 verbunden. Die Steuerschaltung CC2 wird auch von einer externen Leistungsversorgung B2 getrieben. Die Steuerschaltung CC2 weist eine Eingangsschaltung 21, eine Treiberschaltung 22, eine Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit 23 und eine Abtaststromerfassungseinheit 24 als eine Stromerfassungsschaltung auf.
Wie in den 2A bis 2J J veranschaulicht, vergleicht die Eingangsschaltung 21 ein gepulstes Treibersignal VLin der niedrigen Seite, das schräge ansteigende und fallende Flanken hat, mit einer Schwellenspannung Vth1 und bildet ein Eingangssignal Vin, das eine Rechteckwellenform hat, das in einen Aus-Zustand (niedriger Pegel) geht, wenn das Treibersignal VLin der niedrigen Seite gleich oder kleiner ist als die Schwellenspannung Vth1, und in einen Ein-Zustand (hohen Pegel) geht, wenn das Treibersignal VLin der niedrigen Seite größer ist als die Schwellenspannung Vth1. Des Weiteren ist eine Rauschfilterfunktion enthalten, um einen winzigen Rauschimpuls oder dergleichen, der zu dem Treibersignal VLin der niedrigen Seite eingegeben wird, zu entfernen.
Die Treiberschaltung 22 gibt ein Treibersignal drv aus, das nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung in einen Ein-Zustand geht, wenn das Eingangssignal Vin eingegeben wird, und dann von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand übergeht, und das nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung in einen Aus-Zustand geht, wenn das Eingangssignal Vin von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geht. Zu bemerken ist, dass der Betrieb der vorbestimmten zeitlichen Verzögerung eine Funktion zum Einstellen einer Signalübertragungsfristzeit von dem Treibersignal VLin der niedrigen Seite zu der Ausgangsklemme (Gate-Klemme) g der niedrigen Seite aufweist.
Die Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit 23 weist eine Stromerfassungseinheit 31 und eine Spannungserfassungseinheit 32 auf. Die Stromerfassungseinheit 31 weist einen ersten Stromerfassungswiderstand Rig und einen Stromerfassungskomparator 31a auf. Der erste Stromerfassungswiderstand Rig weist ein Ende auf, das mit der Treiberschaltung 22 verbunden ist, und das andere Ende, das mit der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 verbunden ist.
Der Stromerfassungskomparator 31a weist eine nicht-umkehrende Eingangsklemme auf, die mit einem Verbindungspunkt P2 zwischen der Treiberschaltung 22 und dem ersten Stromerfassungswiderstand Reg verbunden ist, und eine umkehrende Eingangsklemme, die mit einem Verbindungspunkt P3 zwischen dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig und der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 verbunden ist. Der Stromerfassungskomparator 31a erfasst einen Gate-Strom Ig durch einen Potenzialunterschied zwischen einer Treiberspannung Vdrv, die eine Spannung der Seite der Treiberschaltung 22 des ersten Stromerfassungswiderstands Rig ist, die erzeugt wird, wenn der Gate-Strom Ig durch den ersten Stromerfassungswiderstand Rig durchgeht, und eine Gate-Spannung Vg, die eine Spannung der Seite des spannungsgesteuerten Halbleiterelements des ersten Stromerfassungswiderstands Rig ist. Insbesondere gibt der Spannungserfassungskomparator 31a ein Stromerfassungssignal Vton mit niedrigem Pegel aus, wenn kein Potenzialunterschied 20 zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig besteht, oder wenn das Potenzial der Gate-Spannung Vg höher ist als das Potenzial der Treiberspannung Vdrv. Zusätzlich gibt der Stromerfassungskomparator 31a ein Stromerfassungssignal Vton mit hohem Pegel aus, wenn das Potenzial der Treiberspannung Vdrv höher ist als das Potenzial der Gate-Spannung Vg, und ein Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig besteht.
Die Spannungserfassungseinheit 32 besteht aus einer Spannungsteilerschaltung 32a, die zwischen der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 und der Masse verbunden ist. Die Spannungsteilerschaltung 32a weist einen ersten Spannungsteilerwiderstand Rdla und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand Rd1b auf, die in Serie geschaltet sind, und eine geteilte Spannung Vdiv wird aus einem Verbindungspunkt P4 zwischen dem ersten Spannungsteilerwiderstand Rd1a und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand Rd1b ausgegeben.
Die Abtaststromerfassungsschaltung 24 weist eine Spannungsbestimmungseinheit 41, eine Spannungspegeleinstelleinheit 42, eine Überstromerfassungseinheit 43 und eine Timerschaltung 44 auf.
Die Spannungsbestimmungseinheit 41 besteht aus einer Serienschaltung, die einen Widerstand Rdic aufweist, der zwischen einer Gleichstromleistungsversorgung Vcc und einer Masse und einem Schaltelement SW1 verbunden ist. Hierin besteht das Schaltelement SW1 zum Beispiel aus einem N-Kanal-MOSFET. Die geteilte Spannung Vdiv, die von der Spannungsteilerschaltung 32a ausgegeben wird, wird zu einer Gate-Klemme des Schaltelements SW1 geliefert. Dann wird das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerschaltung 32a derart eingestellt, dass, wenn die Gate-Spannung Vg, die an die Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 angelegt wird, eine vorbestimme Schwellenspannung Vth2 (zum Beispiel 12 V) wird, die geteilte Spannung Vdiv eine Schwellenspannung (eine erste Schwellenspannung) des Schaltelements SW1 wird. Wenn die Gate-Spannung Vg die vorbestimmte Schwellenspannung Vth2 überschreitet, wird daher das Schaltelement SW1 von der geteilten Spannung Vdiv in einen Ein-Zustand gesteuert.
Zusätzlich gibt die Spannungsbestimmungseinheit 41 ein Spannungsbestimmungssignal Vdic aus einem Verbindungspunkt P5 zwischen dem Widerstand Rdic und dem Schaltelement SW1 aus. Das Spannungsbestimmungssignal Vdic geht zu dem hohen Pegel, wenn die Gate-Spannung Vg gleich oder kleiner ist als die Schwellenspannung Vth2, da das Schaltelement SW1 einen Aus-Zustand beibehält. Andererseits, wenn die Gate-Spannung Vg die Schwellenspannung Vth2 überschreitet, geht das Schaltelement SW1 in den Ein-Zustand, wodurch das Spannungsbestimmungssignal Vdic in einen niedrigen Pegel umgekehrt wird.
Die Spannungspegeleinstelleinheit 42 weist eine Logisch-Produkt-Schaltung 42a, einen zweiten Stromerfassungswiderstand 42b, der zwischen der Stromerfassungsklemme s des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 und der Masse angeschlossen ist, und ein Schaltelement SW2, das konfiguriert ist, um einen Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b einzustellen. Der Abtaststrom Is, der aus der Stromerfassungsklemme s ausgegeben wird, fließt zu dem zweiten Stromerfassungswiderstand 42b, so dass das Potenzial Vs eines Verbindungspunkts P6 zwischen dem zweiten Stromerfassungswiderstand 42b und der Stromerfassungsklemme s des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 ein Produkt aus dem Abtaststrom Is und dem Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b ist.
Die Logisch-Produkt-Schaltung 42a weist eine Eingangsklemme auf, die das Stromerfassungssignal Vton, das von dem Stromerfassungskomparator 31a der Stromerfassungseinheit 31 ausgegeben wird, empfängt, und die andere Eingangsklemme das Spannungsbestimmungssignal Vdic, das aus der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgegeben wird, empfängt. Wenn das Stromerfassungssignal Vton und das Spannungsbestimmungssignal Vdic beide an einem hohen Pegel sind, wird das logische Produktsignal Vlog an hohem Pegel aus der Logisch-Produkt-Schaltung 42a ausgegeben.
Der zweite Stromerfassungswiderstand 42b besteht aus zwei Widerständen Ria und Rib, die in Serie geschaltet sind. Das Schaltelement SW2 ist mit dem Widerstand Rib parallel geschaltet. Das Schaltelement SW2 besteht zum Beispiel aus einem N-Kanal-MOSFET, und das logische Produktsignal Vlog der Logisch-Produkt-Schaltung 42a wird zu der Gate-Klemme des Schaltelements SW2 geliefert. Auf diese Art werden der Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b und das Potenzial Vs des Verbindungspunkts P6 durch das logische Produktsignal Vlog eingestellt.
Auf einer Basis des Stromerfassungssignals Vton und des Spannungsbestimmungssignals Vdic wird daher die Stromerfassungsspannung Vs an dem eingestellten Spannungspegel aus dem Verbindungspunkt P6 zwischen dem zweiten Stromerfassungswiderstand 42b und der Stromerfassungsklemme s des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 ausgegeben. Zu bemerken ist, dass eine Überspannungsschutz-Zenerdiode ZD zwischen der Masse und einem Abschnitt zwischen der Stromerfassungsklemme s des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 und dem Verbindungspunkt P6 verbunden ist.
Die Überstromerfassungseinheit 43 weist einen Überstrombestimmungskomparator 43a auf. Der Überstrombestimmungskomparator 43a weist eine nicht umkehrende Eingangsklemme auf, die die Stromerfassungsspannung Vs empfängt, die aus der Spannungspegeleinstelleinheit 42 ausgegeben wird, und eine umkehrende Eingangsklemme, die eine Bezugsspannung Vref1 (eine zweite Schwellenspannung) empfängt. Der Überstrombestimmungskomparator 43a gibt daher ein Überstromerfassungssignal Vdoc an einem niedrigen Pegel aus, wenn die Stromerfassungsspannung Vs gleich oder kleiner ist als die Bezugsspannung Vref1, und gibt das Überstromerfassungssignal Vdoc an hohem Pegel aus, wenn die Stromerfassungsspannung Vs die Bezugsspannung Vref1 überschreitet.
Wenn das Überstromerfassungssignal Vdoc, das von dem Überstrombestimmungskomparator 43a ausgegeben wird, zu dem hohen Pegel geht, ist die Timerschaltung 44 eingestellt, um das Zählen einer geschätzten Übergangszustandsperiode Tr zu starten, und das Zählen wird beendet, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Wenn der Zustand mit hohem Pegel des Überstromerfassungssignals Vdoc weiterhin ohne Unterbrechung während einer Zählperiode Tm bis zu dem Ende fortsetzt, gibt die Timerschaltung 44 ein Überstromschutzsignal Sdoc an hohem Pegel zu der Treiberschaltung 22 aus, um die Treiberschaltung 22 in einen inaktiven Zustand zu steuern.
Nächstfolgend wird der Betrieb der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 2A bis 2J beschrieben.
Die Steuerschaltung CC1 der hohen Seite und die Steuerschaltung CC2 der niedrigen Seite empfangen ein Treibersignal VHin der hohen Seite und ein Treibersignal VLin der niedrigen Seite, die zueinander entgegengesetzte Phasen aufweisen und eine Trapezwellenform aufweisen, in der eine Totzeit bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass die spannungsgesteuerten Halbleiterelemente XD1 und XD2 gleichzeitig eingeschaltet werden. Der Betrieb der Steuerschaltungen CC1 und CC2, die das Treibersignal VHin der hohen Seite und das Treibersignal VLin der niedrigen Seite empfangen haben, sind grundlegend gleich, und daher wird der Betrieb der Steuerschaltung CC2 unter Bezugnahme auf die 2A bis 2J beschrieben.
Angenommen, dass in dem Zeitpunkt t1 das Treibersignal VLin, das zu der Eingangsschaltung 21 eingegeben wird, an einem niedrigen Pegel, wie in 2A veranschaulicht, ist. In diesem Zustand ist das Eingangssignal Vin, das von der Eingangsschaltung 21 ausgegeben wird, auch an niedrigem Pegel, wie in 2B veranschaulicht, und die Treiberspannung Vdrv, die von der Treiberschaltung 22 ausgegeben wird, ist auch an niedrigem Pegel.
Die Gate-Spannung Vg und der Gate-Strom Ig, die zu der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 eingegeben werden, werden folglich auch an einem niedrigen Pegel gehalten, wie in den 2D und 2E veranschaulicht, so dass das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 einen Aus-Zustand aufrecht erhält.
In diesem Fall, da der Gate-Strom Ig nicht zu dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig fließt, besteht zwischen beiden Enden davon kein Potenzialunterschied. Das Stromerfassungssignal Vton des Stromerfassungskomparators 31a der Stromerfassungseinheit 31 geht daher zu dem niedrigen Pegel, wie in 2F veranschaulicht, und die geteilte Spannung Vdiv, die aus der Spannungsteilerschaltung 32a der Spannungserfassungseinheit 32 ausgegeben wird, geht auch zu dem niedrigen Pegel.
Als ein Resultat erhält das Schaltelement SW1 der Spannungsbestimmungseinheit 41 den Aus-Zustand aufrecht, wodurch das Spannungsbestimmungssignal Vdic an einem hohen Pegel ist, wie in 2G veranschaulicht.
Da das Stromerfassungssignal Vton der Stromerfassungseinheit 31 an einem niedrigen Pegel ist und das Spannungsbestimmungssignal Vdic der Spannungsbestimmungseinheit 41 an einem hohen Pegel ist, gibt folglich die Logisch-Produkt-Schaltung 42a der Spannungspegeleinstelleinheit 42 das logische Produktsignal Vlog an niedrigem Pegel, wie in 2H veranschaulicht, aus. Aus diesem Grund erhält das Schaltelement SW2 den Aus-Zustand aufrecht. Falls daher ein Erfassungsstrom aus der Stromerfassungsklemme s ausgegeben wird, wenn das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 in dem Ein-Zustand ist, tritt ein normaler Zustand auf, in dem die Widerstände Ria und Rib des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b in Serie geschaltet sind und der Spannungspegel der Stromerfassungsspannung Vs hoch ist. Da das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 jedoch in dem Aus-Zustand ist, wird aus der Stromerfassungsklemme s kein Erfassungssignal ausgegeben, so dass die Stromerfassungsspannung Vs an dem niedrigen Pegel, wie in 2I veranschaulicht, gehalten wird.
Aus diesem Grund geht das Überstromerfassungssignal Vdoc des Überstrombestimmungskomparators 43a der Überstromerfassungseinheit 43 zu dem tiefen Pegel, und daher wird die Timerschaltung 44 nicht eingestellt, und daraus resultiert, dass das Überstromschutzsignal Sdoc, das von der Timerschaltung 44 ausgegeben wird, wie in 2J veranschaulicht, an einem tiefen Pegel gehalten wird. Die Treiberschaltung 22 geht folglich nicht in den inaktiven Zustand.
Anschließend, an dem Zeitpunkt t2, beginnt das Treibersignal VLin der niedrigen Seite zu steigen, und erreicht die Schwellenspannung Vth1 an einem Zeitpunkt t3. Dann, an einem Zeitpunkt t4, nach einer Verzögerungszeit aufgrund der Eingangsschaltung 21, wird das Eingangssignal Vin, das von der Eingangsschaltung 21 ausgegeben wird, wie in 2B veranschaulicht, von niedrigem Pegel zu hohem Pegel umgekehrt.
Dann, wenn die Treiberspannung, die aus der Treiberschaltung 22 ausgegeben wird, an einem Zeitpunkt t5 zu hohem Pegel geht, beginnt die Gate-Spannung Vg zu steigen, und der Gate-Strom Ig beginnt zu fließen, so dass das Laden einer Gate-Emitter-Kapazität des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 gestartet wird.
In diesem Fall verursacht das Fließen des Gate-Stroms Ig zu dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig einen Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig. Deshalb wird an einem Zeitpunkt t6, leicht später als der Zeitpunkt t5, der Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig gleich oder mehr als ein eingestellter Wert, und das Stromerfassungssignal Vton des Stromerfassungskomparators 31a der Stromerfassungseinheit 31 wird von niedrigem Pegel zu hohem Pegel umgekehrt.
Das Stromerfassungssignal Vton wird zu der Logisch-Produkt-Schaltung 42a eingegeben. Da das Spannungsbestimmungssignal Vdic der Spannungsbestimmungseinheit 41, das zu der Logisch-Produkt-Schaltung 42a eingegeben wird, an hohem Pegel gehalten wird, wird das logische Produktsignal Vlog von niedrigem Pegel zu hohem Pegel umgekehrt. Das Schaltelement SW2 geht daher auf den Ein-Zustand, wodurch der Widerstand Rib des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b von dem Schaltelement SW2 umgangen wird, so dass der Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b gesenkt wird, und der Spannungsabfall durch den zweiten Stromerfassungswiderstand 42b verringert wird, was zum Senken des Spannungspegels der Stromerfassungsspannung Vs führt.
Andererseits steigt die Gate-Spannung Vg, um eine Ein-Spannung Von an einem Zeitpunkt t8 zu erreichen, und ähnlich nimmt auch der Gate-Strom Ig zu.
Als Reaktion auf das Steigen des Gate-Stroms Ig, steigt auch der Strom, der aus der Stromerfassungsklemme s des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 ausgegeben wird. Da der Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b auf einen kleinen Wert unterdrückt wird, wird die Stromerfassungsspannung Vs auf einen kleineren Spannungspegel begrenzt, der durch eine durchgehende Linie angegeben ist, als eine aktuelle Spannung, die durch eine durchbrochene Linie angegeben ist, wie in 21, veranschaulicht. Obwohl die Stromerfassungsspannung Vs auf den niedrigen Spannungspegel unterdrückt ist, kann sie jedoch die Bezugsspannung Vref1 an einem Zeitpunkt t7 vor einem Zeitpunkt t8 überschreiten, wenn die Stromerfassungsspannung Vs an einem Spitzenwert, in einer Spitzenperiode der Übergangsreaktion an der Zeit des Einschaltens ist, was weiter unten beschrieben wird.
Die Überstromerfassungseinheit 43 gibt daher das Überstromerfassungssignal Vdoc an einem hohen Pegel während einer Periode aus, in der die Stromerfassungsspannung Vs mehr beträgt als die Bezugsspannung Vref1, wodurch die Timerschaltung 44 eingestellt wird, um das Zeitzählen zu starten.
Danach, wenn die Gate-Spannung Vg die Ein-Spannung Von an dem Zeitpunkt t8 erreicht, wird das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 eingeschaltet, der Kollektorstrom fließt, und eine Kollektor-Emitterspannung wird verringert. In diesem Zeitpunkt wird das Laden einer Kollektor-Gate-Kapazität des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 gestartet, und die Gate-Spannung Vg wird aufgrund eines Spiegeleffekts an einem konstanten Wert gehalten. Der Gate-Strom Ig wird verringert und wird dann konstant. Der Stromausgang aus der Stromerfassungsklemme s wird auch verringert und weist einen konstanten Stromwert auf. Die Stromerfassungsspannung Vs wird auch auf eine konstante Spannung, die niedriger ist als die Referenzspannung Vref1, verringert.
Wenn die Stromerfassungsspannung Vs gleich oder kleiner ist als die Referenzspannung Vref1, kehrt das Überstromerfassungssignal Vdoc des Überstrombestimmungskomparators 43a der Überstromerfassungseinheit 43 zu dem niedrigen Pegel zurück.
Da die Periode, in der die Stromerfassungsspannung Vs gleich oder größer ist als die Bezugsspannung Vref1, gleich oder kleiner ist als die Zeitzählperiode Tm, die von der Timerschaltung 44 eingestellt wird, wird das Überstromschutzsignal Sdoc, das von der Timerschaltung 44 ausgegeben wird, an einem niedrigen Pegel gehalten, und die Treiberschaltung 22 erhält einen aktiven Zustand aufrecht. Zu bemerken ist, dass die Zeit in dem Zeitpunkt t10 einen Zeitpunkt angibt, in dem die Zeitzählungsperiode Tm von dem Zeitpunkt T7 übergegangen ist. Zusätzlich gibt die durchbrochene Linie die Stromerfassungsspannung Vs an, wenn das Schaltelement SW2 in dem Aus-Zustand ist. Falls der Zustand, in dem die Stromerfassungsspannung Vs gleich oder größer ist als die Bezugsspannung Vref1, bis zu dem Zeitpunkt t10 fortsetzt, wie durch die durchbrochene Linie angegeben, geht das Überstromschutzsignal Sdoc an dem Zeitpunkt t10 zu dem hohen Pegel.
Danach beginnt an dem Zeitpunkt t9 die Gate-Spannung Vg, wieder anzusteigen, während der Gate-Strom Ig beginnt, geringer zu werden. Dann erreicht an einem Zeitpunkt t11, wenn die Gate-Spannung Vg die Schwellenspannung Vth2 erreicht, die geteilte Spannung Vdiv, die von der Spannungsteilerschaltung 32a der Spannungserfassungseinheit 32 ausgegeben wird, eine Spannung, die das Schaltelement SW1 der Spannungsbestimmungseinheit 41 einschaltet, so dass das Schaltelement SW1 eingeschaltet wird. Das Spannungsbestimmungssignal Vdic, das von der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgegeben wird, geht daher zu dem niedrigen Pegel. Als ein Resultat wird das logische Produktsignal Vlog der Logisch-Produkt-Schaltung 42a der Spannungspegeleinstelleinheit 42 zu dem niedrigen Pegel, wie in 2H angegeben, umgekehrt. Das schaltet das Schaltelement SW2 aus, wodurch der Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b von einem niedrigen Widerstandswert zu einem normalen Wert zurückkehrt, so dass der Spannungspegel der Stromerfassungsspannung Vs zu dem normalen Zustand zurückkehrt.
An dem Zeitpunkt t11, da die Stromerfassungsspannung Vs, die auf einen hohen Spannungspegel gesetzt ist, niedriger ist als die Referenzspannung Vref1, geht das Überstromerfassungssignal Vdoc des Überstrombestimmungskomparators 43a nicht zu dem hohen Pegel, und die Timerschaltung 44 wird nicht gesetzt.
Danach, an einem Zeitpunkt t12, wenn die Gate-Spannung Vg einen gesättigten Zustand erreicht, in dem Vg gleich der Treiberspannung Vdrv ist, geht der Gate-Strom Ig auch zu null. Aus diesem Grund tritt kein Potenzialunterschied zwischen den beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig auf, so dass das Stromerfassungssignal Vton des Stromerfassungskomparators 31a der Stromerfassungseinheit 31, wie in 2F veranschaulicht, zu dem niedrigen Pegel geht.
Dann, nachdem die Gate-Spannung Vg gesättigt ist, fließt kein Gate-Strom Ig. Folglich tritt nicht auf, dass der Spannungspegel der Stromerfassungsspannung Vs aufgrund einer fehlerhaften Bestimmung, dass sie in dem Übergangszustand ist, verringert wird. Wenn ein Überstromzustand oder Kurzschluss tatsächlich auftritt, wird der Spannungspegel der Stromerfassungsschaltung Vs daher hoch, so dass das Überstromerfassungssignal Vdoc des Überstrombestimmungskomparators 43a zu dem hohen Pegel geht und die Timerschaltung 44 das Zeitzählen startet. Dadurch gibt die Timerschaltung 44, wenn der Überstromzustand während einer Einstellzeit der Timerschaltung 44 oder länger fortsetzt, das Überstromschutzsignal Sdoc an einem hohen Pegel zu der Treiberschaltung 22 aus. Als ein Resultat geht die Treiberschaltung 22 von dem aktiven Zustand in den inaktiven Zustand, wodurch die Treiberspannung Vdrv unterdrückt oder gestoppt wird, was ein Vermeiden des Überstromzustands ermöglicht.
Danach wechselt das Treibersignal VLin der niedrigen Seite von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel, und als Reaktion darauf wird das Eingangssignal Vin, das von der Eingangsschaltung 21 ausgegeben wird, von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel umgekehrt.
Als Reaktion darauf wird die Treiberschaltung 22 betrieben, um ausgeschaltet zu werden, und die Treiberspannung Vdrv der Treiberschaltung 22 wird von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel (einem Referenzpotenzial) nach einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung von dem Eingangssignal Vin umgekehrt, und die Gate-Spannung Vg wird allmählich zu dem Referenzpotenzial verringert.
Gleichzeitig dazu wird die parasitäre Kapazität des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 durch den ersten Stromerfassungswiderstand Rig und die Treiberschaltung 22 entladen, um den Gate-Strom Ig negativ zu erhöhen. Dann kehrt der Gate-Strom Ig zu null an einem Zeitpunkt zurück, in dem die Gate-Spannung Vg das Referenzpotenzial erreicht.
Zu bemerken ist, dass, wenn die Gate-Spannung Vg zu gleich oder weniger als der Schwellenspannung Vth2 verringert wird, die geteilte Spannung Vdiv der Spannungsteilerschaltung 32a der Spannungserfassungseinheit 32 zu gleich oder weniger als der Schwellenspannung des Schaltelements SW1 verringert wird, wodurch das Schaltelement SW1 der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgeschaltet wird. Als ein Resultat kehrt das Spannungsbestimmungssignal Vdic der Spannungsbestimmungseinheit 41 zu dem hohen Pegel zurück.
In diesem Fall wird in der Stromerfassungseinheit 31 die Richtung des Gate-Stroms Ig entgegengesetzt (eine negative Richtung), so dass der Potenzialunterschied, der zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig auftritt, zu der Einschaltsituation entgegengesetzt wird, das heißt, dass die Gate-Spannung Vg höher wird als die Treiberspannung Vdrv.
Das Stromerfassungssignal Vton des Stromerfassungskomparators 31a wird folglich an einem niedrigen Pegel gehalten, und das logische Produktsignal Vlog die Logisch-Produkt-Schaltung 42a wird ebenfalls an einem niedrigen Pegel gehalten.
Auf diese Art erfasst bei der vorliegenden Ausführungsform die Stromerfassungseinheit 31 den Gate-Strom Ig, und die Spannungserfassungseinheit 32 erfasst die Gate-Spannung Vg. Dann wird der Start der geschätzten Übergangszustandsperiode Tr von dem Zeitpunkt t5 bis zu dem Zeitpunkt t12 von dem Gate-Strom Ig erfasst, und das Enden der geschätzten Übergangszustandsperiode Tr wird erfasst, wenn die Gate-Spannung Vg die Schwellenspannung Vth2 erreicht. Während der geschätzten Übergangszustandsperiode Tr unterdrückt die Spannungspegeleinstelleinheit 42 die Stromerfassungsspannung Vs zu dem niedrigen Spannungspegel in einem Übergangszustand, nachdem das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 eingeschaltet wurde.
In dem Übergangszustand kann die Wellenform der Stromerfassungsspannung Vs, wenn das Schaltelement SW1 ausgeschaltet bleibt, eine Übergangsreaktion darstellen, bei der die Periode, in der die Spannung Vs einen höheren Spitzenwert hat und auch gleich oder größer ist als die Referenzspannung Vref1, während der Zeitzählperiode Tm, die durch die Timerschaltung 44 eingestellt ist, oder länger, wie in 2I veranschaulicht, fortsetzt. Der Grund für die Übergangsreaktion ist, dass ein Übergangsstrom zu der Stromerfassungsklemme s aufgrund des Einflusses einer Wechselrate dV/dt der Gate-Spannung Vg, die zu der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 und der parasitären Kapazität des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2, Verdrahtungsinduktanz der Module und dergleichen, eingegeben wird, fließt.
Bei der ersten Ausführungsform, sogar wenn die Periode, in der die Stromerfassungsspannung Vs einen hohen Spitzenwert aufweist und gleich oder größer ist als die Referenzspannung Vref1, gleich oder länger ist als die Zeitzählperiode Tm, die von der Timerschaltung 44 gestellt wird, wie durch die durchbrochene Linie in 2I veranschaulicht, kann jedoch das Verringern des Spannungspegels die Periode, in der die Spannung Vs gleich oder größer ist als die Referenzspannung Vref auf nur die Spitzenzeit verkürzen. In dem Übergangszustand, nachdem das spannungsgesteuerte Halbleiterelement XD2 eingeschaltet wurde, kann folglich irrtümliches Erfassen eines Überstromzustands verhindert werden.
Darüber hinaus wird der Start der geschätzten Übergangszustandsperiode Tr dadurch erfasst, ob der Gate-Strom Ig fließt oder nicht. Sogar wenn Rauschen, wie ein sprunghafter Donner-Anstieg, ein EDS-Anstieg oder abgestrahltes elektromagnetisches Rauschen auf dem Treibersignal VLin der niedrigen Seite überlagert wird, wird kein Übergangszustand erfasst, außer wenn ein Gate-Strom Ig fließt. Daher kann irrtümliche Erfassung eines Überstromzustands aufgrund von Rauscheinfluss vorgebeugt werden.
Zu bemerken ist, dass die oben stehende erste Ausführungsform den Fall beschrieben hat, in dem die Spannungsbestimmungseinheit 41 von dem Widerstand Rdic und dem Schaltelement SW1 gebildet wird. Die Spannungsbestimmungseinheit 41 ist jedoch nicht auf die Struktur beschränkt und kann, wie in 3 veranschaulicht, gebildet werden.
Spezifisch kann als die Spannungsbestimmungseinheit 41 ein Spannungsbestimmungskomparator 51 angewandt werden, der konfiguriert ist, um die geteilte Spannung Vdiv der Spannungsteilerschaltung 32a mit der Referenzspannung Vref2 (der ersten Schwellenspannung, die einer geteilten Spannung an einem Zeitpunkt entspricht, wenn die Gate-Spannung Vg zum Beispiel 12 Volt erreicht) zu vergleichen.
In diesem Fall wird die geteilte Spannung Vdiv zu einer Umkehrklemme des Spannungsbestimmungskomparators 51 eingegeben, und die Referenzspannung Vref2 wird zu einer nicht umkehrenden Klemme davon eingegeben. Auf diese Art gibt der Spannungsbestimmungskomparator 51 zu der Spannungspegeleinstelleinheit 42 das Spannungsbestimmungssignal Vdic an einem hohen Pegel aus, wenn die geteilte Spannung Vdiv gleich oder kleiner ist als die Referenzspannung Vref2 und das Spannungsbestimmungssignal Vdic an einem niedrigen Pegel, wenn die geteilte Spannung Vdiv die Bezugsspannung Vref2 überschreitet.
Das gleiche Spannungsbestimmungssignal Vdic wie bei der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, kann folglich von dem Spannungsbestimmungskomparator 51 erzeugt werden.
Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und die 5A bis 5K beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform werden einige Änderungen an der Spannungspegeleinstelleinheit 42 vorgenommen.
Spezifisch wird bei der zweiten Ausführungsform eine RS-Latch-Schaltung (Flipflop) 61 zu der Spannungspegeleinstelleinheit 42 in der ersten Ausführungsform hinzugefügt, der Widerstand Ria wird weggelassen, und außerdem wird die Logisch-Produkt-Schaltung 42a in einen Dreifacheingangstyp, wie in 4 veranschaulicht, gewechselt. Die anderen Strukturen sind gleich wie die bei der ersten Ausführungsform. Elemente, die denjenigen der 1 entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen und eine ausführliche Beschreibung dieser wird weggelassen.
Hierin weist die RS-Latch-Schaltung 61 einen Satz von Klemmen S auf, die das Eingangssignal Vin empfangen, das von der Eingangsschaltung 21 über eine NOT-Schaltung 62 eingegeben wird, und eine Rückstellklemme R, die das Spannungsbestimmungssignal Vdic der Spannungsbestimmungseinheit 41 über eine NOT-Schaltung 63 empfängt. Ein Latch-Ausgang Vlat, der von einer Ausgangsklemme Q der RS-Latch-Schaltung 61 ausgegeben wird, wie mit dem Stromerfassungssignal Vton der Stromerfassungseinheit 31 und dem Spannungsbestimmungssignal Vdi der Spannungsbestimmungseinheit 41, wird zu einer Eingangsklemme der logischen Produktschaltung 42a eingegeben.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Eingangssignal Vin, das von 5B veranschaulicht wird, das von der Eingangsschaltung 21 ausgegeben wird, von der NOT-Schaltung 62 umgekehrt und zu der eingestellten Klemme S der RS-Latch-Schaltung 61 eingegeben. Zusätzlich wird das Spannungsbestimmungssignal Vdic, das von 5G veranschaulicht wird, das aus der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgegeben wird, zu der Rückstellklemme R der RS-Latch-Schaltung 61 über die NOT-Schaltung 63 eingegeben.
Die RS-Latch-Schaltung 61 wird daher bevorzugt an einer absteigenden Flanke des Eingangssignals Vin gesetzt und an einer absteigenden Flanke des Spannungsbestimmungssignals Vdic rückgestellt. Als ein Resultat wird der Latch-Ausgang, der aus der Ausgangsklemme Q der RS-Latch-Schaltung 61 ausgegeben wird, bevorzugt von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel an einem Zeitpunkt t21 umgekehrt, wenn das Eingangssignal Vin, wie in 5H veranschaulicht, fällt.
Da der Latchausgang Vlat der RS-Latch-Schaltung 61 zu der Logisch-Produkt-Schaltung 42a eingegeben wird, wird das logische Produktsignal Vlog der Logisch-Produkt-Schaltung 42a an einem niedrigen Pegel während einer Periode von dem Zeitpunkt t11 bis zu dem Zeitpunkt t21 ungeachtet der Zustände des Stromerfassungssignals Vton und des Spannungsbestimmungssignals Vdic gehalten.
Folglich hält während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt t11 bis zu dem Zeitpunkt t21 die Spannungspegeleinstelleinheit 42 die Stromerfassungsspannung Vs an einem hohen Spannungspegel.
Indes erfasst die Stromerfassungseinheit 31 den Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig durch den Stromerfassungskomparator 31a und verwendet den Vergleichsausgang als das Stromerfassungssignal Vton. Wenn die Treiberspannung Vdrv als der Ausgang der Treiberschaltung 22 an einem hohen Pegel ist, fließt Strom konstant von der Treiberschaltung 22 zu dem Referenzpotenzial über die Spannungserfassungseinheit 32a, und der Potenzialunterschied zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig wird tatsächlich nicht vollständig null. Dadurch kann in Abhängigkeit von dem Spannungsabgleich das Timing des Endens der Übergangsperiode eventuell bei dem Timing, wenn die Gate-Spannung Vg und der Gate-Strom Ig gesättigt sind, nicht erfassbar sein.
Wenn der Stromerfassungskomparator 31a das Timing des Endens der Übergangsperiode nicht erfassen kann, wird daher das Stromerfassungssignal Vton sogar an einem hohen Pegel gehalten, nachdem der Gate-Strom Ig an dem Zeitpunkt t12 zu null zurückgekehrt ist und die Übergangsperiode endet, wie durch eine durchbrochene Linie in 5F veranschaulicht.
Wie oben beschrieben, wenn das Stromerfassungssignal Vton weiterhin an einem hohen Pegel sogar nach dem Zeitpunkt t12 ist, wird das Spannungsbestimmungssignal Vdic der Spannungsbestimmungseinheit 41 von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel umgekehrt, falls ein Rauschen, das ein langes Intervall mit niedrigem Pegel aufweist, wie ein sprunghafter Donner-Anstieg, Anstieg aufgrund elektrostatischer Entladung oder abgestrahltes elektromagnetisches Rauschen auf dem Eingangssignal Vin oder der Gate-Klemme g nach dem Zeitpunkt t12, wenn die Gate-Spannung Vg gesättigt ist, überlagert wird.
Als ein Resultat geht das logische Produktsignal Vlog der Logisch-Produkt-Schaltung 42a der Spannungspegeleinstelleinheit 42 zu dem hohen Pegel, wodurch die Stromerfassungsspannung Vs weiterhin in dem Zustand ist, der auf den niedrigen Pegel eingestellt ist, obwohl sie nicht in dem Übergangszustand ist, wodurch zweckdienliche Überstromerfassung behindert wird.
Die zweite Ausführungsform stellt jedoch die RS-Latch-Schaltung 61 bereit. Die RS-Latch-Schaltung 61 wird an der steigenden Flanke des Eingangssignals Vin gesetzt und an dem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung Vg die Schwellenspannung Vth2 erreicht, zurückgestellt. Der Latchausgang Vlat der RS-Latch-Schaltung 61 wird, wie mit dem Stromerfassungssignal Vton und dem Spannungsbestimmungssignal Vdic zu der Logisch-Produkt-Schaltung 42a eingegeben, wodurch Verhindern der Funktionsstörung der Spannungspegeleinstelleinheit 42 aufgrund von Rauschen oder dergleichen verhindert wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird der Widerstand Ria des zweiten Stromerfassungswiderstands 42b der Spannungspegeleinstelleinheit 42 weggelassen, und der zweite Stromerfassungswiderstand 42b wird durch eine parallele Schaltung, die den Widerstand Rib und das Schaltelement SW2 aufweist, gebildet. Wenn das Schaltelement SW2 in dem Aus-Zustand ist, wird daher bewirkt, dass der Spannungsabfall durch einen hohen Widerstandswert des Widerstands Rib auftritt, während, wenn das Schaltelement SW2 in dem Ein-Zustand ist, der Widerstand Rib von dem Schaltelement SW2 umgangen wird und ein Ein-Widerstand des Schaltelements SW2 ohne Weiteres als ein niedriger Widerstandswert verwendet werden kann.
Zusätzlich wurde sogar bei der zweiten Ausführungsform die Spannungsbestimmungseinheit 41 als den Widerstand Rdic und das Schaltelement SW1 aufweisend beschrieben. Die Spannungsbestimmungseinheit 41 ist jedoch nicht auf die Struktur beschränkt und kann, wie in 6 veranschaulicht, gebildet werden. Insbesondere kann als die Spannungsbestimmungseinheit 41 der Spannungsbestimmungskomparator 51 angewandt werden, der konfiguriert ist, um die geteilte Spannung Vdiv der Spannungsteilerschaltung 32a mit der Referenzspannung Vref2 (die der geteilten Spannung an dem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung Vg 12 Volt erreicht, entspricht), zu vergleichen. In diesem Fall wird die geteilte Spannung Vdiv zu der umkehrenden Klemme des Spannungsbestimmungskomparators 51 eingegeben, und die Referenzspannung Vref2 wird zu der nicht umkehrenden Klemme davon eingegeben. Auf diese Art gibt der Spannungsbestimmungskomparator 51 zu der Spannungspegeleinstelleinheit 42 das Spannungsbestimmungssignal Vdic an einem hohen Pegel aus, wenn die geteilte Spannung Vdiv gleich oder niedriger ist als die Referenzspannung Vref2, und das Spannungsbestimmungssignal Vdic an einem niedrigen Pegel, wenn die geteilte Spannung Vdiv die Referenzspannung Vref2 überschreitet.
Dasselbe Spannungsbestimmungssignal Vdic wie bei der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, kann folglich durch den Spannungsbestimmungskomparator 51 erzeugt werden.
Zusätzlich haben die erste und die zweite Ausführungsform den Fall beschrieben, bei dem die Spannungserfassungseinheit 32 von der Spannungsteilerschaltung 32a gebildet wird, um die Gate-Spannung Vg zu teilen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Stromerfassungseinheit 31 und die Spannungserfassungseinheit 32 können auch wie in 7 veranschaulicht gebildet werden. Insbesondere sind die Widerstände Ru1 und Ru2 jeweils zwischen beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig der Stromerfassungseinheit 31 und der nicht umkehrenden Eingangsklemme und der umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a verbunden. Zusätzlich sind die Widerstände Rdla und Rd1b, die die Spannungsteilerschaltung 32a bilden, zwischen einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand Ru2 und der umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a und der Masse verbunden, und ein Widerstand Rd2 ist zwischen einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand Ru1 und der nicht umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a und der Masse verbunden. Dann wird die geteilte Spannung Vdiv aus einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen Rdla und RD1b, die die Spannungsteilerschaltung 32a bilden, zu der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgegeben. Hierin wird bevorzugt, Widerstandselemente anzuwenden, die einen großen Widerstandswert (von einigen 100 Kiloohm zu einigen wenigen Megaohm) aufweisen, so dass Widerstandswerte der Widerstände Ru1, Ru2, Rd1a, Rd1b und Rd2 einen Strom, der zu dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig fließt, nicht beeinträchtigen. Zu bemerken ist, dass bei dieser Struktur die Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit 23 und die Stromerfassungseinheit 31 dieselbe sind.
Bei dieser Struktur wird durch Ändern eines Spannungsteilungsverhältnisses Rd2/(Ru1 + Ru2) und eines Widerstandsverhältnisses (Rdla + Rd1b) / (Ru2 + Rdla + Rd1b) der Widerstände, die durch zwischen beide Enden des ersten Stromerfassungswiderstands Rig und der nicht umkehrenden Eingangsklemme und der umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a verbunden sind, einen Unterschied zwischen den Eingangsspannungen des Stromerfassungskomparators 31 a gebildet, so dass ein stetiger Ausgang sogar erhalten werden kann, wenn die Treiberspannung Vdrv und die Gate-Spannung Vg an beiden Enden des ersten Spannungserfassungswiderstands Rig gleich sind (Vdrv = Vg). Der Betrieb des Stromerfassungskomparators 31a kann daher stabilisiert werden.
Zusätzlich haben die erste und zweite Ausführungsform den Fall beschrieben, bei dem die Gate-Spannung Vg der Seite der Gate-Klemme g des spannungsgesteuerten Halbleiterelements XD2 in dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig durch die Spannungsteilerschaltung 32a geteilt ist und die geteilte Spannung Vdiv zu der Spannungsbestimmungseinheit 41 ausgegeben wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und Strukturen, wie in den 8 und 9 veranschaulicht, können auch möglich sein.
Insbesondere ist in 8 die Spannungsteilerschaltung 32a der Spannungserfassungseinheit 32 bei der ersten und zweiten Ausführungsform konfiguriert, um die Treiberspannung Vdrv der Seite der Treiberschaltung 22 in dem ersten Stromerfassungswiderstand Rig zu teilen.
Andererseits wird in 9 die Einrichtung der Stromerfassungseinheit 31 und der Spannungserfassungseinheit 32 der 7 derart geändert, dass die Treiberspannung Vdrv von dem Widerstand Ru1 und der Spannungsteilerschaltung 32a geteilt und zu der nicht umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a geliefert wird, und die Gate-Spannung Vg von dem Widerstand Ru2 und dem Widerstand Rd2 geteilt und zu der umkehrenden Eingangsklemme des Stromerfassungskomparators 31a geliefert wird.
Die Spannungserfassungseinheit 32 jeder der 8 und 9 ist konfiguriert, um die Treiberspannung Vdrv an Stelle der Gate-Spannung Vg zu teilen, um die geteilte Spannung Vdiv zu erzeugen. Der Grund dafür ist, dass, da der Widerstandswert des ersten Stromerfassungswiderstands Rig gering und im Vergleich zu einer Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung 22 vernachlässigbar ist, die Spannungswellenform der Treiberspannung Vdrv nahe der Spannungswellenform der Gate-Spannung Vg ist. Die Spannung der Treiberspannung Vdrv wird folglich an Stelle der Gate-Spannung VG erfasst und mit der Schwellenspannung Vth2 verglichen, wodurch das Bestimmen des Endens des Übergangszustand ermöglicht wird.
Zusätzlich, während die erste und zweite Ausführungsform die Stromerfassungsschaltung und das Stromerfassungsverfahren der Steuerschaltung CC2 der niedrigen Seite beschrieben haben, können dieselbe Stromerfassungsschaltung und dasselbe Stromerfassungsverfahren auch an die Steuerschaltung CC1 der hohen Seite angewandt werden.
Bezugszeichenliste

XD1, XD2:: spannungsgesteuertes Halbleiterelement
c:: Kollektorklemme
e:: Emitterklemme
g:: Gate-Klemme
s:: Stromerfassungsklemme
CC1, CC2:: Steuerschaltung
21:: Eingangsschaltung
22:: Treiberschaltung
23:: Gate-Strom-/Spannungserfassungseinheit
Rig:: erster Stromerfassungswiderstand
24:: Abtaststromerfassungsschaltung
31:: Stromerfassungseinheit
31a:: Stromerfassungskomparator
32:: Spannungserfassungseinheit
32a:: Spannungsteilerschaltung
41:: Spannungsbestimmungseinheit
Rdic:: Widerstand
SW1:: Schaltelement
42:: Spannungspegeleinstelleinheit
42a:: Logisch-Produkt-Schaltung
42b:: zweiter Stromerfassungswiderstand
Rdla,: Rd1b: Spannungsteilerwiderstand
SW2:: Schaltelement
43:: Überstromerfassungseinheit
43a:: Überstrombestimmungskomparator
44:: Timerschaltung
51:: Spannungsbestimmungskomparator
61:: RS-Latch-Schaltung 61

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H06120787 A [0003, 0004]
JP 20H06120787 A [0006]

Claims

Stromerfassungsschaltung für ein Halbleiterelement, die Folgendes umfasst: eine Stromerfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Potenzialunterschied zwischen beiden Enden eines ersten Stromerfassungswiderstands zu erfassen, wobei der erste Stromerfassungswiderstand zwischen eine Steuerklemme und eine Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements, das eine Stromerfassungsklemme aufweist, eingefügt ist; eine Spannungserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung an einem der beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands zu erfassen; eine Spannungsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob eine Erfassungsspannung, die aus der Spannungserfassungseinheit ausgegeben wird, gleich oder größer ist als eine erste Schwellenspannung; eine Spannungspegeleinstelleinheit, die konfiguriert ist, um einen Spannungspegel einer Stromerfassungsschaltung der Stromerfassungsklemme durch ein logisches Produktsignal mindestens eines Stromerfassungssignals der Stromerfassungseinheit und eines Spannungsbestimmungssignals der Spannungsbestimmungseinheit einzustellen; und eine Überstromerfassungseinheit, die konfiguriert ist, um ein Überstromerfassungssignal auszugeben, wenn die Stromerfassungsspannung, die durch die Spannungspegeleinstelleinheit eingestellt ist, gleich oder größer ist als eine zweite Schwellenspannung.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 1, wobei die Stromerfassungseinheit aus einem Komparator besteht, der eine umkehrende Eingangsklemme und eine nicht umkehrende Eingangsklemme aufweist, die individuell an den beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands verbunden sind.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 2, wobei die Spannungserfassungseinheit eine Spannungsteilerschaltung aufweist, die zwischen einem der beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands und der Masse verbunden ist, wobei eine geteilte Spannung der Spannungsteilerschaltung zu der Spannungsbestimmungseinheit ausgegeben wird.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 3, wobei die Spannungsteilerschaltung eine Serienschaltung eines ersten Spannungsteilerwiderstands und eines zweiten Spannungsteilerwiderstands aufweist, wobei der erste Spannungsteilerwiderstand mit jedem der beiden Enden des ersten Stromerfassungswiderstands verbunden ist, und der zweite Spannungsteilerwiderstand mit der Masse verbunden ist, um eine geteilte Spannung aus zwischen dem ersten Spannungsteilerwiderstand und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand auszugeben.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 4, wobei die Spannungsteilerschaltung weiter einen ersten Spannungsverhältniseinstellwiderstand aufweist, der zwischen einer Treiberschaltungsseite des ersten Stromerfassungswiderstands und der nicht umkehrenden Eingangsklemme des Komparators verbunden ist, einen zweiten Spannungsverhältniseinstellwiderstand, der zwischen einer Steuerklemmenseite des ersten Stromerfassungswiderstands und der umkehrenden Eingangsklemme des Komparators verbunden ist, und einen dritten Spannungsteilerwiderstand, der zwischen der nicht umkehrenden Eingangsklemme und der Masse verbunden ist, wobei der erste Spannungsteilerwiderstand und der zweite Spannungsteilerwiderstand in Serie zwischen der umkehrenden Eingangsklemme und der Masse geschaltet sind.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 4, wobei die Spannungsteilerschaltung weiter einen ersten Spannungsverhältniseinstellwiderstand aufweist, der zwischen einer Treiberschaltungsseite des ersten Stromerfassungswiderstands und der nicht umkehrenden Eingangsklemme des Komparators verbunden ist, einen zweiten Spannungsverhältniseinstellwiderstand, der zwischen einer Steuerklemmenseite des ersten Stromerfassungswiderstands und der umkehrenden Eingangsklemme des Komparators verbunden ist, und einen dritten Spannungsteilerwiderstand, der zwischen der umkehrenden Eingangsklemme und der Masse verbunden ist, wobei der erste Spannungsteilerwiderstand und der zweite Spannungsteilerwiderstand in Serie zwischen der nicht umkehrenden Eingangsklemme und der Masse geschaltet sind.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Spannungsbestimmungseinheit einen Widerstand aufweist, der ein Ende an einer Gleichstromversorgung verbunden aufweist, und ein Schaltelement, das zwischen dem anderen Ende des Widerstands und der Masse verbunden ist, wobei die erste Schwellenspannung eine Schwellenspannung des Schaltelements ist, die geteilte Spannung zu einer Steuerklemme des Schaltelements eingegeben wird, und das Spannungsbestimmungssignal aus zwischen dem Widerstand und dem Schaltelement zu der Spannungspegeleinstelleinheit ausgegeben wird.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Spannungsbestimmungseinheit aus einem Komparator besteht, der konfiguriert ist, um die geteilte Spannung der Spannungsteilerschaltung mit der ersten Schwellenspannung zu vergleichen.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Spannungspegeleinstelleinheit einen zweiten Stromerfassungswiderstand aufweist, der zwischen der Stromerfassungsklemme und der Masse verbunden ist, ein Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Widerstandswert des zweiten Stromerfassungswiderstands einzustellen, und eine Logisch-Produkt-Schaltung, die konfiguriert ist, um das Schaltelement zu treiben, wobei das Stromerfassungssignal der Stromerfassungseinheit und das Spannungsbestimmungssignal, das aus der Spannungsbestimmungseinheit ausgegeben wird, zu einer Eingangsseite der Logisch-Produkt-Schaltung eingegeben werden, und ein Abschnitt zwischen dem zweiten Stromerfassungswiderstand und der Stromerfassungsklemme mit der Überstromerfassungseinheit verbunden ist.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 9, wobei der zweite Stromerfassungswiderstand eine Mehrzahl von Widerständen, die in Reihe geschaltet sind, aufweist, wobei das Schaltelement zu mindestens einem der Mehrzahl von Widerständen parallel geschaltet ist.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 9, wobei der zweite Stromerfassungswiderstand aus einem einzigen Widerstand besteht, wobei das Schaltelement zu dem einzigen Widerstand parallel geschaltet ist.
Stromerfassungsschaltung des Halbleiterelements nach Anspruch 11, wobei die Spannungspegeleinstelleinheit eine Latch-Schaltung aufweist, die konfiguriert ist, um gesetzt zu werden, wenn ein Eingangssignal, das zu der Treiberschaltung eingegeben wird, zu dem niedrigen Pegel geht, und rückgestellt zu werden, wenn die Erfassungsspannung, die aus der Spannungserfassungseinheit ausgegeben wird, gleich oder größer ist als die erste Schwellenspannung, wobei die Spannungspegeleinstelleinheit ein logisches Produktsignal des Stromerfassungssignals, das Spannungsbestimmungssignal und ein Ausgangssignal der Latch-Schaltung zu dem Schaltelement ausgibt.
Stromerfassungsverfahren für ein Halbleiterelement, das Folgendes umfasst: Erfassen eines Gate-Stroms, der durch einen ersten Stromerfassungswiderstand fließt, der zwischen einer Steuerklemme und einer Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements eingefügt ist, das eine Stromerfassungsklemme aufweist, durch eine Stromerfassungseinheit, und Erfassen einer Gate-Spannung zwischen dem ersten Stromerfassungswiderstand und der Steuerklemme durch eine Spannungserfassungseinheit; und während einer Periode von einem Zeitpunkt, in dem der Gate-Strom erfasst wird, bis zu einem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung einen Schwellenwert überschreitet, Unterdrücken eines Spannungspegels eines Stromerfassungssignals, das aus der Stromerfassungsklemme ausgegeben wird, um eine irrtümliche Erfassung eines Überstroms zu unterdrücken.
Stromerfassungsverfahren für ein Halbleiterelement, das Folgendes umfasst: Erfassen eines Gate-Stroms, der durch einen ersten Stromerfassungswiderstand fließt, der zwischen einer Steuerklemme und einer Treiberschaltung eines spannungsgesteuerten Halbleiterelements eingefügt ist, das eine Stromerfassungsklemme aufweist, durch eine Stromerfassungseinheit, und Erfassen einer Gate-Spannung zwischen dem ersten Stromerfassungswiderstand und der Steuerklemme durch eine Spannungserfassungseinheit; während einer Periode von einem Zeitpunkt, in dem der Gate-Strom bis zu einem Zeitpunkt erfasst wird, in dem die Gate-Spannung einen Schwellenwert überschreitet, Unterdrücken eines Spannungspegels eines Stromerfassungssignals, das von der Stromerfassungsklemme ausgegeben wird, um ein irrtümliches Erfassen eines Überstroms zu unterdrücken; und Stoppen des Unterdrückens des Spannungspegels des Stromerfassungssignals während einer Periode von einem Zeitpunkt, in dem die Gate-Spannung die Schwellenspannung überschreitet, bis zu einem Zeitpunkt, in dem ein Eingangssignal, das zu der Treiberschaltung eingegeben wird, abfällt.