DE112013004659T5

DE112013004659T5 - Halbleiteransteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013004659T5
Application number: DE112013004659.8T
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Koishi Ayuki; c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Osanai Yosuke
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-09-21
Also published as: CN104704744B; DE112013004659B4; JP2014068071A; CN104704744A; WO2014046238A1; JP5776658B2; US20150263514A1; US9570905B2

Abstract

Eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung umfasst eine erste Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn ein Überstrom erfasst wird, der zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode eines Schaltelements fließt, ein Gate des Schaltelements mit einem vorbestimmten Bezugspotential leitend zu machen, eine zwischen dem Gate und der ersten Hauptelektrode anliegende Steuerspannung niedriger zu machen, und das Schaltelement auszuschalten; eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strom zu erfassen, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungskapazität zwischen dem Gate und der zweiten Hauptelektrode erzeugt wird; und eine zweite Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn der Überstrom und der Strom, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, erfasst werden, einen Widerstandswert zwischen dem Gate und dem Bezugspotential niedriger zu machen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung, die ein Schaltelement wie etwa einen IGBT ausschaltet, wenn ein in das Schaltelement fließender Überstrom erfasst wird.
Hintergrundtechnik
Patentdruckschrift 1 offenbart eine Halbleiterschutzschaltung mit einer Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung, die einen IGBT ausschaltet, wenn ein in den IGBT fließender Überstrom durch einen Überstromerfassungswiderstand erfasst wird.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdruckschriften

Patentdruckschrift 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-353795

Kurzfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik werden zum Beispiel, wenn ein Kurzschluss auftritt, mit dem sich die Kollektorspannung von dem IGBT stark ändert (zum Beispiel, wenn sich der IGBT in einem EIN-Zustand befindet und der Kollektor mit einer Energieversorgungsspannung kurzgeschlossen wird), ein Strom über eine Rückkopplungs- bzw. Rückwirkungskapazität zwischen dem Gate und dem Kollektor von dem IGBT in das Gate fließen und die Gatespannung steigen. Die vorstehend beschriebene Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung senkt jedoch die Gatespannung nur basierend auf dem Überstromerfassungswiderstand, und das Schaltelement kann nicht unverzüglich ausgeschaltet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die einen in ein Schaltelement fließenden Überstrom unverzüglich unterbinden bzw. verhindern/abschneiden kann, selbst wenn ein Strom durch eine Rückkopplungskapazität in das Gate fließt.
Mittel zur Lösung des Problems
Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung eine erste Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn ein Überstrom erfasst wird, der zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweite Hauptelektrode eines Schaltelements fließt, ein Gate des Schaltelements mit einem vorbestimmten Bezugspotential leitend zu machen, eine zwischen dem Gate und der ersten Hauptelektrode anliegende Steuerspannung niedriger zu machen, und das Schaltelement abzuschalten; eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strom zu erfassen, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungskapazität zwischen dem Gate und der zweiten Hauptelektrode erzeugt wird; und eine zweite Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn der Überstrom und der Strom, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, erfasst werden, einen Widerstandswert zwischen dem Gate und dem Bezugspotential niedriger zu machen.
Auch umfasst gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung eine erste Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn ein Überstrom erfasst wird, der zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode eines Schaltelements fließt, eine zwischen dem Gate des Schaltelements und der ersten Hauptelektrode anliegende Steuerspannung niedriger zu machen, und das Schaltelement abzuschalten; eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strom zu erfassen, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungskapazität zwischen dem Gate und der zweiten Hauptelektrode erzeugt wird; und eine zweite Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn der Überstrom und der Strom, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, erfasst werden, eine Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung schneller zu machen.
Vorteil der Erfindung
Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Überstrom, der in ein Schaltelement fließt, selbst dann, wenn ein Strom durch eine Rückkopplungskapazität in das Gate fließt, unverzüglich zu unterbinden bzw. zu verhindern/abzuschneiden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Beispiel einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung;
2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Signalverlaufsformen veranschaulicht, wenn ein Kurzschluss vorliegt, und wenn kein Kurzschluss vorliegt;
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Signalverlaufsformen veranschaulicht, wenn ein Kurzschluss vorliegt, und wenn kein Kurschluss vorliegt;
4 ist ein Beispiel einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung;
5 ist ein Beispiel einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung; und
6 ist ein Beispiel einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung.
Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Betreffend Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 ist eine Schaltung, die ein Schaltelement 20 ansteuert, und sie umfasst eine Gateansteuerschaltung 30, eine Kurzschlusserfassungsschaltung 40, eine Sanftabschaltungsschaltung 50, einen Widerstand R1 und eine Gatepotentialänderungsschaltung 60. Die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 kann durch eine integrierte Schaltung ausgebildet sein, oder sie kann durch diskrete Bauteile ausgebildet sein.
Das Schaltelement 20 ist ein Halbleiterelement, das Ein-/Ausschaltvorgänge ausführt, und es ist zum Beispiel ein spannungsgesteuertes Leistungselement wie etwa ein IGBT oder ein MOSFET, das durch ein Isolationsgate gesteuert wird. 1 veranschaulicht einen IGBT als ein Beispiel des Schaltelements 20.
Das Gate (G) des Schaltelements 20 ist eine Steuerelektrode, die mit einem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, an dem die Gateansteuerschaltung 30, der Widerstand R1 und die Gatepotentialänderungsschaltung 60 miteinander verbunden sind, und es ist über den Widerstand R1 mit der Sanftabschaltungsschaltung 50 verbunden. Der Emitter (E) des Schaltelements 20 ist eine erste Hauptelektrode, die über einen Strompfad 71 mit einem vorbestimmten Bezugspotential (im Fall von 1 der Masse bzw. Erde (GND)) verbunden ist. Der Kollektor (C) des Schaltelements 20 ist eine zweite Hauptelektrode, die über (nicht veranschaulichte) weitere Halbleiterschaltelemente und Lasten auf dem Strompfad 70 mit einer Energieversorgungsspannung verbunden ist.
Das Schaltelement 20 kann ein N-Kanal-MOSFET sein. In diesem Fall ist das Gate (G) von dem N-Kanal-MOSFET eine Steuerelektrode, die mit dem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, und die über den Widerstand R1 mit der Sanftabschaltungsschaltung 50 verbunden ist. Die Source (S) von dem N-Kanal-MOSFET ist eine erste Hauptelektrode, die über den Strompfad 71 mit einem vorbestimmten Bezugspotential (im Fall von 1 der Masse bzw. Erde (GND)) verbunden ist.
Der Drain (D) von dem N-Kanal-MOSFET ist eine zweite Hauptelektrode, die über (nicht veranschaulichte) weitere Halbleiterschaltelemente und Lasten auf dem Strompfad 70 mit der Energieversorgungsspannung verbunden ist.
Die Gateansteuerschaltung 30 ist eine Schaltung, um ein Gateansteuersignal an das Gate des Schaltelements 20 auszugeben, mit dem das Schaltelement 20 zwischen EIN und AUS umgeschaltet werden kann. Zum Beispiel, wie es in 1 veranschaulicht ist, kann die Gateansteuerschaltung 30 zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und dem Widerstand R1 verbunden sein. Auch kann die Gateansteuerschaltung 30 zwischen der Sanftabschaltungsschaltung 50 und dem Widerstand R1 verbunden sein, oder kann sie als eine Schaltung ausgebildet sein, die die Sanftabschaltungsschaltung umfasst.
Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 ist eine Überstromerfassungseinheit, um einen Überstrom (OC) zu erfassen, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Schaltelements 20 fließt. Durch Erfassung des Überstroms OC kann zum Beispiel ein Auftreten eines Kurzschlusses bzw. Kurzschlussdefekts (zum Beispiel eines Kurzschlusses bzw. Kurzschlussdefekts eines Halbleiterelements oder einer Verdrahtung) auf dem Strompfad 70 erfasst werden, der mit der Kollektor des Schaltelements 20 verbunden ist.
Die Sanftabschaltungsschaltung 50 ist eine erste Steuereinheit, um das Gate des Schaltelements 20 mit der Masse leitend zu machen, um die Steuerspannung Vge zu senken, sodass das Schaltelement 20 ausgeschaltet wird, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird. Indem die Steuerspannung Vge, die zwischen dem Gate und dem Emitter des Schaltelements 20 anliegt, niedriger gemacht wird als die Gateschwellenspannung des Schaltelements 20, kann das Schaltelement 20 ausgeschaltet werden. Die Steuerspannung Vge ist eine Potentialdifferenz zwischen dem Gate und der ersten Hauptelektrode (im Fall von 1 dem Emitter) des Schaltelements 20, die auch als die "Gatespannung" bezeichnet wird.
Die Sanftabschaltungsschaltung 50 ist eine Steuereinheit, um die Steuerspannung Vge durch Ausgabe eines Signals niedrigen Pegels zu senken, das zum Beispiel im Stande ist, elektrische Ladung von dem Gate des Schaltelements 20 ab- bzw. herauszuziehen (eine Entladung durchzuführen). Zum Beispiel kann die Sanftabschaltungsschaltung 50 die Steuerspannung Vge senken, indem sie das Potential von dem Gate des Schaltelements 20 nach unten in Richtung der Seite ändert, wo das Schaltelement 20 ausgeschaltet wird.
Es ist bevorzugt, dass die Sanftabschaltungsschaltung 50 eine Steuereinheit ist, um die Steuerspannung Vge zum Beispiel durch Senken des Gesamtwiderstandswerts (Gesamtwirkwiderstands) R zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und der Masse über den Widerstand R1, der zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und der Masse in Reihe eingefügt ist, zu senken.
Der Widerstand R1 ist eine Erfassungseinheit (ein Stromerfassungsbauteil), um einen Strom Ihres zu erfassen, der in einer Rückkopplungskapazität Cres fließt, die zwischen dem Gate und dem Kollektor des Schaltelements 20 liegt, wenn ein Überstrom OC erzeugt wird. Der Strom Ires ist ein Strom, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität Cres erzeugt wird. Wenn der Strom Ires fließt, wird eine Potentialdifferenz ΔVR zwischen beiden Anschlüssen des Widerstands R1 erzeugt und kann eine Erzeugung des Stroms Ires abhängig von der Größe der Potentialdifferenz ΔVR erfasst werden.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, ist der Widerstand R1 ein Element, das mit dem Gate des Schaltelements 20 in Reihe geschaltet ist, und ist er vorzugsweise in Reihe zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und der Sanftabschaltungsschaltung 50 eingefügt.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 ist eine zweite Steuereinheit, um den Gesamtwiderstandswert R zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und dem vorbestimmten Bezugspotential (im Fall von 1 der Masse bzw. Erde) niedriger zu machen, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird und ein Strom Ires durch die Widerstand R1 erfasst wird. Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 kann eine zweite Steuereinheit sein, um eine Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge schneller zu machen, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird und ein Strom Ires durch den Widerstand R1 erfasst wird.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 kann den Gesamtwiderstandswert R niedriger machen oder die Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge schneller machen, indem sie zum Beispiel das Potential von dem Gate des Schaltelements 20 nach unten in Richtung der Seite ändert, wo das Schaltelement 20 ausgeschaltet wird.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 kann vorzugsweise den Gesamtwiderstandswert R niedriger machen als den Gesamtwiderstandswert R, der durch die Sanftabschaltungsschaltung 50 gesenkt ist. Im Fall von 1 ist die Sanftabschaltungsschaltung 50 über den Widerstand R1 mit dem Gate des Schaltelements 20 verbunden, wohingegen die Gatepotentialänderungsschaltung 60 ohne den Widerstand R direkt mit dem Gate des Schaltelements 20 verbunden ist. Daher kann die Gatepotentialänderungsschaltung 60 das Potential von dem Gate des Schaltelements 20 mit einer niedrigeren Impedanz ändern, als wenn die Sanftabschaltungsschaltung 50 den Gesamtwiderstandswert R niedriger macht.
2 und 3 sind Darstellungen, die Beispiele von Signalverlaufsformen veranschaulichen, wenn ein Kurzschluss vorliegt, und wenn kein Kurzschluss vorliegt. Der Kurzschluss weist mehrere Modi auf, und unter diesen Modi gibt es einen SC-Typ1 genannten Modus, der in 2 veranschaulicht ist, und einen SC-Typ2 genannten Modus, der in 3 veranschaulicht ist.
Es ist zu beachten, dass in 2 und 3 Vce die Spannung (Kollektorspannung) zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements 20 darstellt, Ires einen Strom darstellt, der in der Rückkopplungskapazität Cres zwischen dem Gate und dem Kollektor des Schaltelements 20 fließt, Ice einen Strom (Kollektorstrom) darstellt, der zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements 20 fließt, Vge die Spannung (Gatespannung) zwischen dem Gate und dem Emitter des Schaltelements 20 darstellt, und t die Zeit darstellt.
SC-Typ1 ist ein Kurzschlussmodus, bei dem eine Änderung der Kollektorspannung Vce vergleichsweise gering ist, wobei dieser zum Beispiel auftritt, wenn der Kollektor des Schaltelements 20 mit der Energieversorgungsspannung kurzgeschlossen wird, während das Schaltelement 20 eingeschaltet ist. Im Fall von SC-Typ1, wie er in 2 veranschaulicht ist, erhöht sich der Kollektorstrom Ice (es fließt nämlich ein Überstrom), während eine Änderungsgeschwindigkeit (dVce/dt) der Kollektorspannung Vce vergleichsweise gering gehalten wird, wenn das Schaltelement 20 gerade dabei ist einzuschalten oder gerade eingeschaltet wurde. Zu dieser Zeit fließt so gut wie kein Strom Ires von dem Kollektor zu dem Gate des Schaltelements 20. Eine zu diesem Zeitpunkt negative Änderung von Ires gemäß 2 stellt keinen Strom in Folge des Kurzschlusses dar, sondern stellt einen Aufladestrom dar, der in der Rückkopplungskapazität Cres fließt, während das Schaltelement 20 eingeschaltet ist.
Anderseits ist SC-Typ2 ein Kurzschlussmodus, bei dem eine Änderung der Kollektorspannung Vce vergleichsweise groß ist, wobei dieser zum Beispiel auftritt, wenn der Kollektor des Schaltelements 20 mit der Energieversorgungsspannung in einem Zustand kurzgeschlossen wird, in dem das Schaltelement 20 EIN ist. Im Fall von SC-Typ2, wie er in 3 veranschaulicht ist, wird eine Änderungsgeschwindigkeit (dVce/dt) der Kollektorspannung Vce schnell steil, kurz nachdem der Kurzschluss aufgetreten ist, was das dazu führt, dass sich der Kollektorstrom Ice erhöht (nämlich ein Überstrom fließt). Zu dieser Zeit wird die Spannung Vge durch den Strom Ires erhöht, der von dem Kollektor des Schaltelements 20 über der Rückkopplungskapazität Cres in das Gate fließt. Es gibt Fälle, in denen der Zeitpunkt, zu dem der Strom Ires fließt, etwas früher liegt als der Zeitpunkt, zu dem der Überstrom erfasst wird.
Durch Erfassung des Stroms Ires kann die vorstehend beschriebene Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß 1 automatisch bestimmen, ob der Kurzschlussmodus SC-Typ1 oder SC-Typ2 ist. Daher kann die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 ungeachtet dessen, ob der Kurzschlussmodus der Modus SC-Typ1 oder der Modus SC-Typ2 ist, das Schaltelement 20 unverzüglich vor einem Überstrom schützen.
Zum Beispiel, wenn der Kurzschlussmodus SC-Typ1 ist, wird ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst. Da das Schaltelement 20 durch die Sanftabschaltungsschaltung 50 unverzüglich ausgeschaltet wird, kann daher der Überstrom OC unverzüglich unterbunden bzw. verhindert/abgeschnitten werden, und kann die Periode, die während derer der Überstrom OC fließt, verkürzt werden. Auch wird in diesem Fall ein Strom Ires nicht erfasst, da die Potentialdifferenz ΔVR kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Daher arbeitet bzw. wirkt die Gatepotentialänderungsschaltung 60 nicht, wenn der Kurzschlussmodus SC-Typ1 ist. Der Gesamtwiderstandswert R zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und der Masse wird nämlich nicht gesenkt (die Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge wird nicht schneller gemacht).
Andererseits, wenn der Kurzschlussmodus SC-Typ2 ist, führt die Sanftabschaltungsschaltung 50 einen Vorgang zum Ausschalten des Schaltelements 20 aus, indem sie die Steuerspannung Vge niedriger macht, da der Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird. In diesem Fall wird außerdem der Überstrom durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst und bewirkt der fließende Strom Ires, dass die Potentialdifferenz ΔVR, die durch den Widerstand R1 erfasst wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert wird. Daher führt die Gatepotentialänderungsschaltung 60 einen Vorgang aus, um den Gesamtwiderstandswert R zwischen dem Gate des Schaltelements 20 und der Masse niedriger zu machen (oder die Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge schneller zu machen). Dies bewirkt, dass das Schaltelement 20 unverzüglich ausgeschaltet wird, der Überstrom OC unverzüglich unterbunden bzw. verhindert/abgeschnitten wird, und die Periode, während derer der Überstrom OC fließt, verkürzt wird.
Wenn der Kurzschlussmodus SC-Typ1 ist, arbeitet bzw. wirkt auch die Gatepotentialänderungsschaltung 60 nicht. Daher kann die Geschwindigkeit zum Ausschalten des Schaltelements 20 in einem Zustand beibehalten werden, der durch die Sanftabschaltungsschaltung 50 unterdrückt wurde, und kann ein Überspannungs-/Stoßanstieg bei Ausschaltung des Schaltelements 20 unterdrückt werden.
Betreffend Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 veranschaulicht, die ein spezielles Beispiel der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß 1 darstellt. Eine Beschreibung von Elementen, die im Wesentlichen gleich denjenigen gemäß 1 sind, wird ausgelassen oder vereinfacht.
Die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 ist eine Schaltung, um einen IGBT 21 anzusteuern, und sie umfasst eine Gateansteuerschaltung 30, eine Kurzschlusserfassungsschaltung 40, eine Sanftabschaltungsschaltung 50, einen Widerstand R1 und eine Gatepotentialänderungsschaltung 60.
Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 ist eine Überstromerfassungseinheit, um einen Überstrom OC zu erfassen, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor von dem IGBT 21 fließt. Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst einen Überstrom OC durch Erfassung eines Stroms, der in einem Widerstand R5 fließt, der zwischen dem Abfühl- bzw. Sensoremitter (dem Stromerfassungsanschluss) von dem IGBT und der Masse in Reihe eingefügt ist.
Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 umfasst den Widerstand R5 und einen NPN-Bipolartransistor 41, der die Basis zwischen dem Abfühl- bzw. Sensoremitter von dem IGBT 21 und dem Widerstand R5 verbunden hat. Der NPN-Bipolartransistor 41 hat den Emitter mit der Masse verbunden, und er ist mit dem Gate von dem P-Kanal-MOSFET 62 der Gatepotentialänderungsschaltung 60 verbunden.
Die Sanftabschaltungsschaltung 50 ist eine Steuereinheit, um das Gate von dem IGBT 21 mit der Masse leitend zu machen, um die Steuerspannung Vge zu senken, sodass der IGBT 21 ausgeschaltet wird, wenn ein Überstrom OC durch den Widerstand R5 der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird. Die Sanftabschaltungsschaltung 50 umfasst eine Steuerschaltung 51, einen N-Kanal-MOSFET 52 und einen Widerstand R4.
Die Steuerschaltung 51 ist eine Steuereinheit, um zu bewirken, dass der MOSFET 52 eingeschaltet wird, wenn ein Überstrom OC durch den Widerstand R5 erfasst wird. Indem der MOSFET 52 eingeschaltet, wird das Gate von dem IGBT 21 übe den Widerstand R1 und den Widerstand R4 mit der Masse verbunden. Dies macht die Steuerspannung Vge niedriger, mit der der IGBT 21 ausgeschaltet werden kann.
Der Widerstand R1 ist eine Erfassungseinheit (ein Stromerfassungsbauteil) zum Erfassen eines Stroms Ires, der in einer Rückkopplungskapazität Cres fließt, die zwischen dem Gate und dem Kollektor von dem IGBT 21 liegt, wenn ein Überstrom OC erzeugt wird.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 ist eine Steuereinheit, um das Potential von dem Gate des Schaltelements 20 durch Senkung des Gesamtwiderstandswerts (Gesamtwirkwiderstands) R zwischen der Masse und dem Gate von dem IGBT 21 nach unten zu ändern. Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 umfasst zum Beispiel einen PNP-Bipolartransistor 61, den P-Kanal-MOSFET 62, einen Widerstand R2 und einen Widerstand R3.
Der Transistor 61 ist ein erstes Halbleiterbauelement, um den Gesamtwiderstandswert R niedriger zu machen, wenn er mit einer Potentialdifferenz ΔVR beaufschlagt wird, die durch den in dem Widerstand R1 fließenden Strom erzeugt wird, der das Gatepotential von dem IGBT 21 ändert, indem er den Gesamtwiderstandswert R niedriger macht. Der Transistor 61 kann die elektrische Ladung von dem Gate von dem IGBT 21 zu der Masse hin entladen, wenn er eingeschaltet ist, wodurch sich die Differenz zwischen dem Potential von dem Gate von dem IGBT 21 und der Masse, oder das Bezugspotential der Emitterseite, Null nähert.
Der MOSFET 62 ist ein zweites Halbleiterelement, um zu ermöglichen, dass der Transistor 61 den Gesamtwiderstandswert R niedriger macht, in dem er den Überstrom OC erfasst, der die Potentialdifferenz ΔVR steuert, die zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61 anzulegen ist. Der MOSFET 62 wird eingeschaltet, wenn der Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird, wobei der Transistor 61 eingeschaltet werden kann, um zu bewirken, dass der Gesamtwiderstandswert R niedriger gemacht wird.
Der Transistor 61 ist ein Element, das mit beiden Anschlüssen "a" und "b" des Widerstands R1 verbunden ist, und der MOSFET 62 ist ein Element, das zwischen dem Verbindungspunkt "b" auf einer Anschlussseite des Widerstands R1 und der Basis des Transistors 61 eingefügt ist. Die Basis, oder die Steuerelektrode, des Transistors 61 ist mit der Source von dem MOSFET 62 verbunden, der Emitter, oder die erste Hauptelektrode, des Transistors 61 ist mit dem Verbindungspunkt "a" zwischen dem Gate von dem IGBT 21 und dem Widerstand R1 verbunden, und der Kollektor, oder die zweite Hauptelektrode, des Transistors 61 ist mit der Masse verbunden. Das Gate, oder die Steuerelektrode, von dem MOSFET 62 ist mit dem Kollektor des Transistors 41 der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 verbunden, die Source, oder die erste Hauptelektrode, von dem MOSFET 62 ist mit der Basis des Transistors 61 verbunden, und der Drain, oder die zweite Hauptelektrode, von dem MOSFET 62 ist mit dem Verbindungspunkt "b" verbunden. Der Verbindungspunkt "b" ist ein Punkt zwischen dem Widerstand R4 der Sanftabschaltungsschaltung 50 und dem Widerstand R1.
Der Widerstandswert des Widerstands R1 kann so eingestellt sein, dass im Fall von SC-Typ1 die Potentialdifferenz ΔVR zwischen beiden Anschlüssen "a" und "b" des Widerstands R1 niedriger ist als die Vorwärts-/Durchlassspannung einer Diode zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61, und im Fall von SC-Typ2 die Potentialdifferenz ΔVR größer oder gleich der Vorwärts-/Durchlassspannung der Diode ist. Dies kann verhindern, dass der Transistor 61 im Fall von SC-Typ1 fälschlich eingeschaltet wird. Daher kann verhindert werden, dass die Gatepotentialänderungsschaltung 60 den Gesamtwiderstandswert R fälschlich senkt.
Der Widerstand R2 ist ein Element, um zu verhindern, dass der Transistor 61 fälschlich eingeschaltet wird. Ohne den Widerstand R2 wird die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61 undefiniert, wenn der Transistor 41 und der MOSFET 62 ausgeschaltet sind/werden, da die Impedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61 hoch ist/wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Potentialdifferenz durch einen Betrag der Vorwärts-/Durchlassspannung Vf der Diode zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61 erzeugt und kann der Transistor 61 fälschlich eingeschaltet werden, wenn das Potential von dem Emitter des Transistors 61 (dem Gate von dem IGBT 21) steigt. Durch Hinzufügung des Widerstands R2 kann die Impedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 61 gesenkt werden, was verhindern kann, dass der Transistor 61 fälschlich eingeschaltet wird.
Der Widerstand R3 ist ein Element, um zu verhindern, dass der MOSFET 62 fälschlich eingeschaltet wird. Ohne den Widerstand R3 kann die Impedanz zwischen dem Gate und der Source von dem MOSFET 62 hoch sein, was bewirkt, dass zwischen dem Gate und der Source von dem MOSFET 62 eine Potentialdifferenz erzeugt wird, und kann der MOSFET 62 fälschlich eingeschaltet werden. Durch Hinzufügung des Widerstands R3 kann die Impedanz zwischen dem Gate und der Source von dem MOSFET 62 gesenkt werden, was verhindern kann, dass der MOSFET 62 fälschlich eingeschaltet wird.
Es ist zu beachten, dass der Widerstandswert des Widerstands R3 größer eingestellt sein kann als derjenige des Widerstands R2, um zu bewirken, dass nur der Transistor 41 eingeschaltet wird, und nicht zu bewirken, dass der Transistor 61 eingeschaltet wird.
Auch kann der PNP-Bipolartransistor 61 durch einen P-Kanal-MOSFET ersetzt werden. In diesem Fall hat der P-Kanal-MOSFET das Gate mit der Source von dem MOSFET 62 verbunden, die Source, oder die erste Hauptelektrode, mit dem Gate von dem IGBT 21 verbunden, und den Drain, oder die zweite Hauptelektrode, mit der Masse verbunden.
Auch in dem Fall, dass der Transistor 61 ein PNP-Bipolartransistor oder ein P-Kanal-MOSFET ist, ist die Kathodenseite der parasitären Diode zwischen der Source und dem Drain von dem MOSFET 62 auf der Basis- oder Gateseite des Transistors 61 positioniert. Dies ist deshalb so, da, wenn die parasitäre Diode umgekehrt ausgerichtet ist und die Sanftabschaltungsschaltung 50 in SC-Typ1 eine sanfte Abschaltung ausführt, ein Strom dann über die umgekehrt ausgerichtete parasitäre Diode fließen kann, was den Transistor 61 fälschlich einschalten kann. Daher kann der MOSFET 62 ein N-Kanal-MOSFET sein, indem die Richtung gemäß 4 mit der Vorwärts-/Durchlassrichtung der parasitären Diode übereinstimmt und das Ausgangssignal der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 invertiert wird.
Betrieb von Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11
Tabelle 1 ist eine Darstellung, die Zustände der Elemente der Halbleiteransteuerungsschaltung 11 zeigt. S1 stellt den EIN-/AUS-Zustand von dem Transistor 41 dar, S2 stellt den EIN-/AUS-Zustand von dem MOSFET 62 dar, S3 stellt den EIN-/AUS-Zustand von dem Transistor 61 dar, und S4 stellt den EIN-/AUS-Zustand von dem MOSFET 52 dar. Tabelle 1

S1 S2 S3 S4

NORMAL AUS AUS AUS AUS

SC-Typ1 EIN EIN AUS EIN

SC-Typ2 EIN EIN EIN EIN
Normalerweise (nämlich dann, wenn kein Kurzschluss vorliegt) ist eine Funktion zum zwangsweisen Ausschalten von dem IGBT 21 zum Schützen vor einer Überspannung nicht aktiviert.
In SC-Typ1 wird der Transistor 52 eingeschaltet, um zu bewirken, dass eine sanfte Abschaltung ausgeführt wird. In SC-Typ2 wird der Transistor 52 eingeschaltet, um zu bewirken, dass eine sanfte Abschaltung ausgeführt wird. Zusätzlich wird der Transistor 61 eingeschaltet, um die elektrische Ladung aus dem Gate von dem IGBT 21 mit einer niedrigeren Impedanz ab- bzw. herauszuziehen.
Wenn die Spannung zwischen beiden Anschlüssen SE des Widerstands R5 bei einem Kurzschluss steigt, wird nämlich der Transistor 41 eingeschaltet, was bewirkt, dass der MOSFET 62 eingeschaltet wird. In einem EIN-Zustand von dem MOSFET 62 wird, wenn der Strom Ires von dem Kollektor zu dem Gate von dem IGBT 21 fließt, der Transistor 61 eingeschaltet, wodurch die elektrische Ladung von dem Gate von dem IGBT 21 mit der niedriger Impedanz entladen werden kann. Der Transistor 61 wird nämlich bei SC-Typ1 nicht eingeschaltet, sondern wird nur bei SC-Typ2 eingeschaltet.
Der Widerstandswert des Widerstands R3 ist größer eingestellt als derjenige des Widerstands R2, sodass der Transistor 61 nicht lediglich dadurch eingeschaltet wird, dass der Transistor 41 eingeschaltet wird. Bei SC-Typ1 wird der Transistor 61 nicht fälschlich eingeschaltet, wenn der MOSFET 62 eingeschaltet wird, da die durch den Widerstand R2 und den Widerstand R3 geteilte Spannung an der Basis des Transistors 61 anliegt. Andererseits schaltet bei SC-Typ2, wenn der MOSFET 62 eingeschaltet wird, die zwischen beiden Anschlüssen des Widerstands R1 erzeugte Potentialdifferenz ΔVR den Transistor 61 ein.
Betreffend Halbleiteransteuerungsvorrichtung 12
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung 12 veranschaulicht, die ein modifiziertes Beispiel der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß 1 darstellt. Die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 12 umfasst eine Diode D1, die den Widerstand R1 der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 gemäß 4 ersetzt. Eine Beschreibung von Elementen, die im Wesentlichen gleich denjenigen gemäß 1 oder 4 sind, wird ausgelassen oder vereinfacht.
Die Diode D1 ist eine Erfassungseinheit (ein Stromerfassungsbauteil), um einen Strom Ihres zu erfassen, der in einer Rückkopplungskapazität Cres fließt, die zwischen dem Gate und dem Kollektor von einem IGBT 21 liegt, wenn ein Überstrom OC erzeugt wird. Der Strom Ires ist ein Strom, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität zu Cres erzeugt wird. Wenn der Strom Ires fließt, wird eine Potentialdifferenz ΔVR zwischen beiden Anschlüssen der Diode D1 erzeugt, die der Vorwärts-/Durchlassspannung der Diode D1 entspricht. Daher kann eine Erzeugung des Stroms Ires abhängig von der Größe der Potentialdifferenz ΔVR erfasst werden.
Wie es in 5 veranschaulicht ist, ist die Diode D1 ein Element, das die Anode in Reihe mit dem Gate des Schaltelements verbunden hat und die Kathode mit dem Widerstand R4 einer Sanftabschaltungsschaltung 50 verbunden hat. Es ist bevorzugt, dass die Diode D1 ein Element ist, das die Vorwärts-/Durchlassspannung aufweist, mit der der Transistor 61 bei SC-Typ1 eingeschaltet wird, aber der Transistor 61 bei SC-Typ2 nicht eingeschaltet ist/wird.
Es ist zu beachten, dass der PNP-Bipolartransistor 61 durch einen P-Kanal-MOSFET ersetzt werden kann, ähnlich zu der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 gemäß 4. Auch wird eine Beschreibung von einem Betrieb der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 12 ausgelassen, da er im Wesentlichen gleich demjenigen der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 gemäß 4 ist.
Betreffend Halbleiteransteuerungsvorrichtung 13
6 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Halbleiteransteuerungsvorrichtung 13 veranschaulicht, die ein spezielles Beispiel der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß 1 darstellt. Im Gegensatz zu der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 10 gemäß 1, die eine Schaltung darstellt, die einen IGBT oder einen N-Kanal-MOSFET ansteuert und schützt, stellt die Halbleiteransteuerungsvorrichtung 13 gemäß 6 eine Schaltung dar, die einen P-Kanal-MOSFET 22 ansteuert und schützt. Eine Beschreibung von Elementen, die im Wesentlichen gleich denjenigen gemäß 1, 4 oder 5 sind, wird ausgelassen oder vereinfacht.
Das Gate (G) von dem MOSFET 22 ist eine Steuerelektrode, die mit einem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, wo eine Gateansteuerschaltung 30, ein Widerstand R1 und eine Gatepotentialänderungsschaltung 60 miteinander verbunden sind, und es ist über den Widerstand R1 mit einer Sanftabschaltungsschaltung 50 verbunden. Die Source (S) von dem MOSFET 22 ist eine erste Hauptelektrode, die über einen Strompfad 73 mit einem vorbestimmten Bezugspotential (im Fall von 6 einer Energieversorgungsspannung (VB)) verbunden ist. Der Drain (D) von dem MOSFET 22 ist eine zweite Hauptelektrode, die über (nicht veranschaulichte) weitere Halbleiterschaltelemente und Lasten auf einem Strompfad 72 mit der Masse verbunden ist.
Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 ist eine Überstromerfassungseinheit, um einen Überstrom OC zu erfassen, der zwischen der Source und dem Drain von dem MOSFET 22 fließt. Durch Erfassung des Überstroms OC kann ein Auftreten eines Kurzschlusses bzw. eines Kurzschlussdefekts (zum Beispiel eines Kurzschlusses bzw. eines Kurzschlussdefekts eines Halbleiterelements oder einer Verdrahtung) auf dem Strompfad 72 erfasst werden, der mit der Drain von dem MOSFET 22 verbunden ist.
Die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 kann einen Überstrom OC durch Erfassung eines Stroms erfassen, der in einem (nicht veranschaulichten) Widerstand fließt, der in Reihe zwischen der Source von dem MOSFET 22 und der Energieversorgungsspannung VB eingefügt ist. Als ein spezielles Beispiel der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 kann zum Beispiel eine Schaltung in Betracht gezogen werden, die mit Bezug auf die in 4 veranschaulichte Konfiguration die invertierte Polarität aufweist.
Die Sanftabschaltungsschaltung 50 ist eine erste Steuereinheit, um das Gate von dem MOSFET 22 mit der Energieversorgungsspannung VB leitend zu machen, um die Steuerspannung Vge zu senken, sodass der MOSFET 22 ausgeschaltet wird, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird. Indem die Steuerspannung Vge, die zwischen dem Gate und der Source von dem MOSFET 22 anliegt, niedriger gemacht wird als die Gateschwellenspannung von dem MOSFET 22, kann der MOSFET 22 ausgeschaltet werden. Die Steuerspannung Vge ist eine Potentialdifferenz zwischen dem Gate und der ersten Hauptelektrode (im Fall von 6 der Source) von dem MOSFET 22, die auch als die "Gatespannung" bezeichnet wird.
Die Sanftabschaltungsschaltung 50 ist eine Steuereinheit, um die Steuerspannung Vge durch Ausgeben eines Signals hohen Pegels zu senken, das zum Beispiel im Stande ist, eine elektrische Ladung in dem Gate von dem MOSFET 22 zu injizieren (eine Aufladung durchzuführen). Zum Beispiel kann die Sanftabschaltungsschaltung 50 die Steuerspannung Vge senken, indem sie das Potential von dem Gate von dem MOSFET 22 nach oben in Richtung der Seite ändert, wo der MOSFET 22 ausgeschaltet wird.
Es ist bevorzugt, dass die Sanftabschaltungsschaltung 50 eine Steuerschaltung, um die Steuerspannung Vge zu senken, zum Beispiel durch Senken des Gesamtwiderstandswerts (Gesamtwirkwiderstands) R zwischen dem Gate von dem MOSFET 22 und der Energieversorgungsspannung VB über den Widerstand R1 ist, der zwischen dem Gate von dem MOSFET 22 und der Energieversorgungsspannung VB in Reihe eingefügt ist.
Als ein spezielles Beispiel der Sanftabschaltungsschaltung 50 kann zum Beispiel eine Schaltung in Betracht gezogen werden, die mit Bezug auf die in 4 veranschaulichte Konfiguration die invertierte Polarität aufweist.
Der Widerstand R1 ist eine Erfassungseinheit (ein Stromerfassungsbauteil), um einen Strom Ihres zu erfassen, der in der Rückkopplungskapazität Cres fließt, die zwischen dem Gate und der Drain von dem MOSFET 22 liegt, wenn ein Überstrom OC erzeugt wird. Der Strom Ires ist ein Strom, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität Cres erzeugt wird. Wenn der Strom Ires von dem Gate zu der Drain fließt, wird eine Potentialdifferenz ΔVR zwischen beiden Anschlüssen des Widerstands R1 erzeugt. Daher kann der eine Erzeugung des Stroms Ires abhängig von der Größe der Potentialdifferenz ΔVR erfasst werden. Ähnlich wie oben kann dieser Widerstand R1 durch eine Diode ersetzt werden.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 ist eine zweite Steuereinheit, um den Gesamtwiderstandswert R1 zwischen dem Gate von dem MOSFET 22 und einem vorbestimmten Bezugspotential (im Fall von 6 der Energieversorgungsspannung VB) niedriger zu machen, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird und ein Strom Ires durch den Widerstand R1 erfasst wird. Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 kann eine zweite Steuereinheit sein, um eine Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge schneller zu machen, wenn ein Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung 40 erfasst wird und ein Strom Ires durch den Widerstand R1 erfasst wird.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 kann den Gesamtwiderstandswert R kleiner machen oder die Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung Vge schneller machen, indem sie zum Beispiel das Potential von dem Gate von dem MOSFET 22 nach oben in Richtung der Seite ändert, wo der MOSFET 22 ausgeschaltet wird.
Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 ist eine Steuereinheit, um das Potential von dem Gate von dem MOSFET 22 durch Senkung des Gesamtwiderstandswerts R zwischen der Energieversorgungsspannung VB und dem Gate von dem MOSFET 22 nach oben zu ändern. Die Gatepotentialänderungsschaltung 60 umfasst einen NPN-Bipolartransistor 66 und einen P-Kanal-MOSFET 67. Ähnlich zu 4 können Widerstände R2 und R3 bereitgestellt sein.
Der Transistor 66 ist ein erstes Halbleiterelement, um den Gesamtwiderstandswert R niedriger zu machen, wenn er mit einer Potentialdifferenz ΔVR beaufschlagt wird, die durch den Strom Ires erzeugt wird, der das Gatepotential von dem MOSFET 22 ändert, indem er den Gesamtwiderstandswert R niedriger macht. Der Transistor 66 kann das Gate von dem MOSFET 22 durch von der Energieversorgungsspannung VB gelieferte elektrische Ladung aufladen, wenn er eingeschaltet ist, wodurch sich die Differenz zwischen dem Potential von dem Gate von dem MOSFET 22 und der Energieversorgungsspannung VB oder dem Bezugspotential der Sourceseite Null nähert.
Der MOSFET 67 ist ein zweites Halbleiterelemen, um zu ermöglichen, dass der Transistor 66 den Gesamtwiderstandswert R niedriger macht, durch Erfassung des Überstroms OC, der die an dem Transistor 66 anliegende Potentialdifferenz ΔVR steuert. Der MOSFET 67 wird eingeschaltet, wenn der Überstrom OC durch die Kurzschlusserfassungsschaltung erfasst wird, wodurch der Transistor 66 eingeschaltet werden kann, um den Gesamtwiderstandswert R niedriger zu machen.
Der Transistor 66 ist eine Element, das mit beiden Anschlüssen "a" und "b" des Widerstands R1 verbunden ist, und der MOSFET 67 ein Element, das zwischen dem Verbindungspunkt "b" auf einer Anschlussseite des Widerstands R1 und der Basis des Transistors 66 eingefügt ist. Die Basis, oder die Steuerelektrode, des Transistors 66 ist mit der Drain von dem MOSFET 67 verbunden, der Emitter, oder die erste Hauptelektrode, des Transistors 66 ist mit dem Verbindungspunkt "a" zwischen dem Gate von dem MOSFET 22 und dem Widerstand R1 verbunden, und der Kollektor, oder die zweite Hauptelektrode, des Transistors 66 ist mit der Energieversorgungsspannung VB verbunden. Das Gate, oder die Steuerelektrode, von dem MOSFET 67 ist mit der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 verbunden, der Drain, oder die zweite Hauptelektrode, von dem MOSFET 67 ist mit der Basis des Transistors 66 verbunden, und die Source, oder die erste Hauptelektrode, von dem MOSFET 67 ist mit dem Verbindungspunkt "b" verbunden. Der Verbindungspunkt "b" ist ein Punkt zwischen der Sanftabschaltungsschaltung 50 und dem Widerstand R1.
Es ist zu beachten, dass der NPN-Bipolartransistor 66 durch einen N-Kanal-MOSFET ersetzt werden kann. In diesem Fall hat der N-Kanal-MOSFET das Gate mit der Drain von dem MOSFET 67 verbunden, die Source, oder die erste Hauptelektrode, mit dem Gate von dem MOSFET 22 verbunden, und den Drain, oder die zweite Hauptelektrode, mit der Energieversorgungsspannung VB verbunden.
Auch in dem Fall, dass der Transistor 61 ein NPN-Bipolartransistor oder ein N-Kanal-MOSFET ist, ist die Anodenseite einer parasitären Diode zwischen der Source und dem Drain von dem MOSFET 67 auf der Basis- oder der Gateseite des Transistors 66 positioniert. Dies ist deshalb so, da, wenn die parasitäre Diode umgekehrt ausgerichtet ist und die Sanftabschaltungsschaltung 50 in SC-Typ1 eine sanfte Abschaltung ausführt, ein Strom über die umgekehrt ausgerichtete parasitäre Diode fließen kann, was den Transistor 66 fälschlich einschalten kann. Daher kann der MOSFET 67 ein N-Kanal-MOSFET sein, indem die Richtung gemäß 6 mit der Vorwärts-/Durchlassrichtung der parasitären Diode übereinstimmt und das Ausgangssignal der Kurzschlusserfassungsschaltung 40 invertiert wird.
Auch wird eine Beschreibung von einem Betrieb der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 13 ausgelassen, da er im Wesentlichen gleich demjenigen der Halbleiteransteuerungsvorrichtung 11 gemäß 4 ist.
Obwohl die Halbleiteransteuerungsvorrichtung mit den Ausführungsbeispielen beschrieben ist, wie sie vorstehend dargelegt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, indem ein Teil oder alle der Ausführungsbeispiel mit den anderen kombiniert und/oder ersetzt werden.
Zum Beispiel, obwohl ein Beispiel beschrieben ist, das einen Überstrom durch einen Überstromerfassungswiderstand (zum Beispiel den Widerstand R5 in 4) erfasst, kann der Überstrom durch eine Diode erfasst werden, oder kann er durch eine andere Überstromerfassungseinheit erfasst werden.
Auch kann gemäß 1 die Gatepotentialänderungsschaltung 60 eine solche Schaltung sein, damit die Sanftabschaltungsschaltung 50 die Geschwindigkeit zum schnelleren Senken der Steuerspannung beschleunigt, wenn ein Überstrom OC und ein Strom Ires erfasst werden.
Auch kann ein Schaltelement, das durch eine Halbleiteransteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angesteuert und geschützt wird, ein oberes Armelement oder ein unteres Armelement sein, das in einer Push-Pull- bzw. Gegentaktschaltung umfasst ist.
Diese internationale Anmeldung beruht auf und beansprucht den Prioritätsvorteil von der am 24. September 2012 eingereichten früheren japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 2012-209985 , deren gesamter Inhalt hiermit mittels Bezugnahme eingebunden ist.
Bezugszeichenliste

10, 11, 12, 13: Halbleiteransteuerungsvorrichtung
20: Schaltelement
21: IGBT
22: MOSFET
30: Gateansteuerschaltung
40: Kurzschlusserfassungsschaltung
50: Sanftabschaltungsschaltung
60: Gatepotentialänderungsschaltung
70, 71, 72, 73: Strompfad
Ires: Strom, der in Zusammenhang mit Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungs-/Rückwirkungskapazität erzeugt wird
Cres: Rückkopplungs-/Rückwirkungskapazität

Claims

Halbleiteransteuerungsvorrichtung mit: einer ersten Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn ein Überstrom erfasst wird, der zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode eines Schaltelements fließt, ein Gate des Schaltelements mit einem vorbestimmten Bezugspotential leitend zu machen, eine zwischen dem Gate und der ersten Hauptelektrode anliegende Steuerspannung niedriger zu machen, und das Schaltelement auszuschalten; einer Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strom zu erfassen, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungskapazität zwischen dem Gate und der zweiten Hauptelektrode erzeugt wird; und einer zweiten Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn der Überstrom und der Strom, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, erfasst werden, einen Widerstandswert zwischen dem Gate und dem Bezugspotential niedriger zu machen.
Halbleiteransteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Steuereinheit umfasst: ein erstes Halbleiterelement, das konfiguriert ist, den Widerstandswert niedriger zu machen, indem es den Strom erfasst, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, und ein zweites Halbleiterelement, das konfiguriert ist, dem ersten Halbleiterelement zu ermöglichen, den Widerstandswert niedriger zu machen, indem es den Überstrom erfasst.
Halbleiteransteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das erste Halbleiterelement ein Element ist, um den Widerstandswert niedriger zu machen, wenn es mit einer Potentialdifferenz beaufschlagt wird, die durch den Strom erzeugt wird, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, wobei das zweite Halbleiterelement ein Element ist, um eine Beaufschlagung der Potentialdifferenz auf das erste Halbleiterelement zu steuern.
Halbleiteransteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Potentialdifferenz eine Spannung ist, die durch ein mit dem Gate verbundenes Element erzeugt wird.
Halbleiteransteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das erste Halbleiterelement ein Element ist, das mit beiden Anschlüssen des Elements verbunden ist, wobei das zweite Halbleiterelement ein Element ist, das zwischen einem Anschluss des Elements und dem ersten Halbleiterelement eingefügt ist.
Halbleiteransteuerungsvorrichtung mit: einer ersten Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn ein Überstrom erfasst wird, der zwischen einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode eines Schaltelements fließt, eine zwischen dem Gate des Schaltelements und der ersten Hauptelektrode anliegenden Steuerspannung niedriger zu machen, und das Schaltelement auszuschalten, einer Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strom zu erfassen, der in Zusammenhang mit einer Aufladung oder Entladung einer Rückkopplungskapazität zwischen dem Gate und der zweiten Hauptelektrode erzeugt wird; und einer zweiten Steuereinheit, die konfiguriert ist, wenn der Überstrom und der Strom, der in Zusammenhang mit der Aufladung oder Entladung der Rückkopplungskapazität erzeugt wird, erfasst werden, eine Abnahmegeschwindigkeit der Steuerspannung schneller zu machen.