JP2003309186A - 電流検出装置および電流検出方法 - Google Patents
電流検出装置および電流検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワートランジスタの主電流を正確に検出す
ることが可能な電流検出装置を提供する。 【解決手段】 電流検出装置は、ＩＧＢＴ１の２つの電
流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂと接地電位ＧＮＤのラ
インとの間にそれぞれ接続され、互いに異なる抵抗値Ｒ
ａ，Ｒｂを有する２つの抵抗素子６ａ，６ｂと、２つの
抵抗素子６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂの差ΔＶお
よび比βに基づいてＩＧＢＴ１の主電流ＩＣを算出する
電流算出ＩＣ１１とを備える。したがって、１つの抵抗
素子の端子間電圧に基づいて主電流を検出していた従来
よりも主電流を正確に検出することができる。
ることが可能な電流検出装置を提供する。 【解決手段】 電流検出装置は、ＩＧＢＴ１の２つの電
流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂと接地電位ＧＮＤのラ
インとの間にそれぞれ接続され、互いに異なる抵抗値Ｒ
ａ，Ｒｂを有する２つの抵抗素子６ａ，６ｂと、２つの
抵抗素子６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂの差ΔＶお
よび比βに基づいてＩＧＢＴ１の主電流ＩＣを算出する
電流算出ＩＣ１１とを備える。したがって、１つの抵抗
素子の端子間電圧に基づいて主電流を検出していた従来
よりも主電流を正確に検出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電流検出装置お
よび電流検出方法に関し、特に、複数の電流検出用エミ
ッタ端子を有するパワートランジスタの主電流を検出す
る電流検出装置および電流検出方法に関する。
よび電流検出方法に関し、特に、複数の電流検出用エミ
ッタ端子を有するパワートランジスタの主電流を検出す
る電流検出装置および電流検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自己消弧型パワー半導体素子
であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisto
r）には、ＩＧＢＴの主電流を検出するための電流検出
用エミッタ端子が設けられている。
であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisto
r）には、ＩＧＢＴの主電流を検出するための電流検出
用エミッタ端子が設けられている。
【０００３】図４は、そのようなＩＧＢＴの主電流を検
出するための電流検出装置の構成を示す回路ブロック図
である。図４において、この電流検出装置は、ＩＧＢＴ
３１の主電流Ｉｃを検出する装置であって、抵抗素子３
６、誘導性負荷回路３７、還流ダイオード３８、直流電
源３９、ゲート制御回路４０、およびアナログ処理回路
４１を備える。
出するための電流検出装置の構成を示す回路ブロック図
である。図４において、この電流検出装置は、ＩＧＢＴ
３１の主電流Ｉｃを検出する装置であって、抵抗素子３
６、誘導性負荷回路３７、還流ダイオード３８、直流電
源３９、ゲート制御回路４０、およびアナログ処理回路
４１を備える。
【０００４】ＩＧＢＴ３１は、コレクタ端子３２、ゲー
ト端子３３、電流検出用エミッタ端子３４、およびエミ
ッタ主端子３５を含む。ＩＧＢＴ３１のコレクタ端子３
２は誘導性負荷回路３７を介して直流電源３９の正極に
接続される。還流ダイオード３８は、ＩＧＢＴ３１のコ
レクタ端子３２と直流電源３９の正極との間に接続され
る。直流電源３９の負極は、接地される。
ト端子３３、電流検出用エミッタ端子３４、およびエミ
ッタ主端子３５を含む。ＩＧＢＴ３１のコレクタ端子３
２は誘導性負荷回路３７を介して直流電源３９の正極に
接続される。還流ダイオード３８は、ＩＧＢＴ３１のコ
レクタ端子３２と直流電源３９の正極との間に接続され
る。直流電源３９の負極は、接地される。
【０００５】ＩＧＢＴ３１の電流検出用エミッタ端子３
４は、電流検出用抵抗素子３６を介して接地電位ＧＮＤ
のラインに接続される。電流検出用抵抗素子３６は、所
定の抵抗値Ｒｓを有する。ＩＧＢＴ３１のエミッタ主端
子３５は、接地電位ＧＮＤのラインに接続される。ゲー
ト制御回路４０は、ＩＧＢＴ３１のゲート端子３３に接
続され、ＩＧＢＴ３１のスイッチング制御を行う。アナ
ログ処理回路４１は、電流検出用抵抗素子３６の端子間
電圧Ｖｓに基づいてＩＧＢＴ３１に流れる主電流Ｉｃを
算出する。
４は、電流検出用抵抗素子３６を介して接地電位ＧＮＤ
のラインに接続される。電流検出用抵抗素子３６は、所
定の抵抗値Ｒｓを有する。ＩＧＢＴ３１のエミッタ主端
子３５は、接地電位ＧＮＤのラインに接続される。ゲー
ト制御回路４０は、ＩＧＢＴ３１のゲート端子３３に接
続され、ＩＧＢＴ３１のスイッチング制御を行う。アナ
ログ処理回路４１は、電流検出用抵抗素子３６の端子間
電圧Ｖｓに基づいてＩＧＢＴ３１に流れる主電流Ｉｃを
算出する。
【０００６】ここで、従来のＩＧＢＴ３１の主電流Ｉｃ
の検出原理について説明する。ＩＧＢＴ３１は通常同一
構造からなる多数のセルから構成されている。セル個数
は素子の定格に依存するが数千〜数万個である。電流を
検出するためにその一部が電流検出用セルとして使用さ
れる（萩野、他、電学論Ｃ、１１５巻１号、１１７−１
２６頁、１９９５年）。コレクタ端子３２は電流検出用
セルとその他の主セルに共通に設けられているが、エミ
ッタ端子は電流検出用エミッタ端子３４とエミッタ主端
子３５に分離されている。
の検出原理について説明する。ＩＧＢＴ３１は通常同一
構造からなる多数のセルから構成されている。セル個数
は素子の定格に依存するが数千〜数万個である。電流を
検出するためにその一部が電流検出用セルとして使用さ
れる（萩野、他、電学論Ｃ、１１５巻１号、１１７−１
２６頁、１９９５年）。コレクタ端子３２は電流検出用
セルとその他の主セルに共通に設けられているが、エミ
ッタ端子は電流検出用エミッタ端子３４とエミッタ主端
子３５に分離されている。
【０００７】図４のＩＧＢＴ３１のコレクタ端子３２に
流れ込む電流Ｉｃの多くはエミッタ主端子３５から外部
に流出するが、一部の電流Ｉｓは電流検出用エミッタ端
子３４から抵抗素子３６を介して接地電位ＧＮＤのライ
ンに流出する。主セルと電流検出セルが同一の構造を有
する場合、ＩＧＢＴ３１の総セル数をＮ０、電流検出用
セル数をＮｓとすると、数式Ｉｓ／Ｉｃ＝Ｎｓ／Ｎ０＝
１／Ｎ …（１）が成立する。ただし、Ｎは総セル数Ｎ
０と電流検出用セル数Ｎｓの比である。抵抗素子３６の
端子間には、検出電流Ｉｓによる電圧降下Ｖｓが発生す
る。検出抵抗素子の抵抗値をＲｓとすると、数式Ｉｃ＝
ＶｓＮ０／ＲｓＮｓ …(２）が成り立ち、電流検出用
エミッタ端子３５に接続されたアナログ処理回路４１に
よって主電流Ｉｃが求められる。
流れ込む電流Ｉｃの多くはエミッタ主端子３５から外部
に流出するが、一部の電流Ｉｓは電流検出用エミッタ端
子３４から抵抗素子３６を介して接地電位ＧＮＤのライ
ンに流出する。主セルと電流検出セルが同一の構造を有
する場合、ＩＧＢＴ３１の総セル数をＮ０、電流検出用
セル数をＮｓとすると、数式Ｉｓ／Ｉｃ＝Ｎｓ／Ｎ０＝
１／Ｎ …（１）が成立する。ただし、Ｎは総セル数Ｎ
０と電流検出用セル数Ｎｓの比である。抵抗素子３６の
端子間には、検出電流Ｉｓによる電圧降下Ｖｓが発生す
る。検出抵抗素子の抵抗値をＲｓとすると、数式Ｉｃ＝
ＶｓＮ０／ＲｓＮｓ …(２）が成り立ち、電流検出用
エミッタ端子３５に接続されたアナログ処理回路４１に
よって主電流Ｉｃが求められる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５は、ＩＧＢＴ３１
の主電流Ｉｃとコレクタ端子３２およびエミッタ主端子
３５間の電圧Ｖｃｅとを示す波形図である。図５におい
て、時刻ｔ０においてゲート制御回路４０によってＩＧ
ＢＴ３１のゲート電圧が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベル
に立ち上げられ、ＩＧＢＴ３１がターンオンする。ＩＧ
ＢＴ３１がターンオンすると、Ｖｃｅが低下するととも
にＩｃが上昇する。Ｉｃは、ピーク値に到達した後に一
定値になる。
の主電流Ｉｃとコレクタ端子３２およびエミッタ主端子
３５間の電圧Ｖｃｅとを示す波形図である。図５におい
て、時刻ｔ０においてゲート制御回路４０によってＩＧ
ＢＴ３１のゲート電圧が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベル
に立ち上げられ、ＩＧＢＴ３１がターンオンする。ＩＧ
ＢＴ３１がターンオンすると、Ｖｃｅが低下するととも
にＩｃが上昇する。Ｉｃは、ピーク値に到達した後に一
定値になる。
【０００９】理想的な電流検出値Ｉｃ′は、ＩＧＢＴ３
１に実際に流れる主電流Ｉｃと相似形の波形になる。し
かし、実際の電流検出値Ｉｃ″は、ＩＧＢＴ３１に実際
に流れる主電流Ｉｃと相似形の波形にならない。Ｉｃと
Ｉｃ″の相違は、時刻ｔ０から所定時間経過後の時刻ｔ
１を過ぎてＶｃｅが所定値よりも低くなると顕著にな
る。したがって、時刻ｔ０〜ｔ１以外では、電流検出値
Ｉｃ″は不正確となる。ＩＧＢＴ３１の破壊を防ぐため
の保護回路の設計には正確な電流検出が必要であり、従
来の電流検出方法ではＩＧＢＴ３１の破壊を十分に防ぐ
ことができなかった。
１に実際に流れる主電流Ｉｃと相似形の波形になる。し
かし、実際の電流検出値Ｉｃ″は、ＩＧＢＴ３１に実際
に流れる主電流Ｉｃと相似形の波形にならない。Ｉｃと
Ｉｃ″の相違は、時刻ｔ０から所定時間経過後の時刻ｔ
１を過ぎてＶｃｅが所定値よりも低くなると顕著にな
る。したがって、時刻ｔ０〜ｔ１以外では、電流検出値
Ｉｃ″は不正確となる。ＩＧＢＴ３１の破壊を防ぐため
の保護回路の設計には正確な電流検出が必要であり、従
来の電流検出方法ではＩＧＢＴ３１の破壊を十分に防ぐ
ことができなかった。
【００１０】理想的な電流検出値Ｉｃ′と実際の電流検
出値Ｉｃ″との相違は、図６に示すＩＧＢＴ３１の回路
モデルで説明できる。ＩＧＢＴ３１は、複数のセルから
構成されている。電流検出用セルのセットを１つの電流
検出用可変抵抗素子４３で示す。電流検出用セルと主セ
ルは同一構造であり、通電時においてセル内部の電荷分
布などの状態もほぼ同一であるとする。したがって、Ｉ
ＧＢＴ３１は、１つの電流検出用可変抵抗素子４３と、
それと同一構成のＮ−１個の主回路可変抵抗素子４２．
１〜４２．Ｎ−１から構成されるとみなすことができ
る。Ｎは通常Ｎ＝数万〜数千である。電流検出用エミッ
タ端子３４と接地電位ＧＮＤのラインとの間には、抵抗
素子３６が接続されている。抵抗素子３６の抵抗値をＲ
ｓ、通電時の可変抵抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１，４
３の各々の抵抗値をＲ０、主電流をＩｃ、抵抗素子３６
に流れる電流をＩｓとすると、Ｎは１よりも十分に大き
いので、数式Ｉｓ／Ｉｃ＝Ｒ０／Ｎ（Ｒ０＋Ｒｓ） …
（３）が成り立つ。
出値Ｉｃ″との相違は、図６に示すＩＧＢＴ３１の回路
モデルで説明できる。ＩＧＢＴ３１は、複数のセルから
構成されている。電流検出用セルのセットを１つの電流
検出用可変抵抗素子４３で示す。電流検出用セルと主セ
ルは同一構造であり、通電時においてセル内部の電荷分
布などの状態もほぼ同一であるとする。したがって、Ｉ
ＧＢＴ３１は、１つの電流検出用可変抵抗素子４３と、
それと同一構成のＮ−１個の主回路可変抵抗素子４２．
１〜４２．Ｎ−１から構成されるとみなすことができ
る。Ｎは通常Ｎ＝数万〜数千である。電流検出用エミッ
タ端子３４と接地電位ＧＮＤのラインとの間には、抵抗
素子３６が接続されている。抵抗素子３６の抵抗値をＲ
ｓ、通電時の可変抵抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１，４
３の各々の抵抗値をＲ０、主電流をＩｃ、抵抗素子３６
に流れる電流をＩｓとすると、Ｎは１よりも十分に大き
いので、数式Ｉｓ／Ｉｃ＝Ｒ０／Ｎ（Ｒ０＋Ｒｓ） …
（３）が成り立つ。
【００１１】Ｒ０がＲｓよりも十分大きい時、数式
（３）と（１）は、ほぼ等しくなる。この場合、可変抵
抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１の各々に流れる電流と検
出用抵抗素子３６に流れる電流はほぼ等しくなるので、
実際の電流検出値Ｉｃ″と理想的な電流検出値Ｉｃ′と
は、ほぼ等しくなる。
（３）と（１）は、ほぼ等しくなる。この場合、可変抵
抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１の各々に流れる電流と検
出用抵抗素子３６に流れる電流はほぼ等しくなるので、
実際の電流検出値Ｉｃ″と理想的な電流検出値Ｉｃ′と
は、ほぼ等しくなる。
【００１２】一方、Ｒ０がＲｓと比較できる程度に小さ
くなると、数式（３）から、抵抗素子３６に流れる電流
Ｉｓは主回路可変抵抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１の各
々にに流れる電流よりも小さくなる。この場合、実際の
電流検出値Ｉｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′よりも小
さくなる。図５では、時刻ｔ１以降にＩｃ″がＩｃ′よ
りも小さくなっている。
くなると、数式（３）から、抵抗素子３６に流れる電流
Ｉｓは主回路可変抵抗素子４２．１〜４２．Ｎ−１の各
々にに流れる電流よりも小さくなる。この場合、実際の
電流検出値Ｉｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′よりも小
さくなる。図５では、時刻ｔ１以降にＩｃ″がＩｃ′よ
りも小さくなっている。
【００１３】通電時のＶｃｅが大きい状態は可変抵抗素
子４２．１〜４２．Ｎ−１，４３の抵抗値が大きい状態
であるとみなすことができ、この場合に実際の電流検出
値Ｉｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′とほぼ等しくな
る。通電時のＶｃｅがが小さい状態は可変抵抗素子４
２．１〜４２．Ｎ−１，４３の抵抗値が小さい状態であ
るとみなすことができ、この場合に実際の電流検出値Ｉ
ｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′よりも小さくなる。こ
のような理由により、Ｖｃｅが小さくなる時において、
実際の電流検出値Ｉｃ″と理想的な電流検出値Ｉｃ′と
に違いが生じる。
子４２．１〜４２．Ｎ−１，４３の抵抗値が大きい状態
であるとみなすことができ、この場合に実際の電流検出
値Ｉｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′とほぼ等しくな
る。通電時のＶｃｅがが小さい状態は可変抵抗素子４
２．１〜４２．Ｎ−１，４３の抵抗値が小さい状態であ
るとみなすことができ、この場合に実際の電流検出値Ｉ
ｃ″は理想的な電流検出値Ｉｃ′よりも小さくなる。こ
のような理由により、Ｖｃｅが小さくなる時において、
実際の電流検出値Ｉｃ″と理想的な電流検出値Ｉｃ′と
に違いが生じる。
【００１４】このように、従来の電流検出方法では、正
確な電流検出が不可能となる状態が存在する。ＩＧＢＴ
３１の破壊を防ぐための保護回路の設計には正確な電流
検出が必要であり、従来の電流検出方法ではＩＧＢＴ３
１の破壊を十分に防ぐことができなかった。
確な電流検出が不可能となる状態が存在する。ＩＧＢＴ
３１の破壊を防ぐための保護回路の設計には正確な電流
検出が必要であり、従来の電流検出方法ではＩＧＢＴ３
１の破壊を十分に防ぐことができなかった。
【００１５】それゆえに、この発明の主たる目的は、パ
ワートランジスタの主電流を正確に検出することが可能
な電流検出装置および電流検出方法を提供することであ
る。
ワートランジスタの主電流を正確に検出することが可能
な電流検出装置および電流検出方法を提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明の係る電流検出
装置は、複数の電流検出用エミッタ端子を有するパワー
トランジスタの主電流を検出する電流検出装置であっ
て、それぞれ複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位
のラインとの間に接続され、互いに異なる抵抗値を有す
る複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子の端子間電圧に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する電流算出
回路とを備えたものである。
装置は、複数の電流検出用エミッタ端子を有するパワー
トランジスタの主電流を検出する電流検出装置であっ
て、それぞれ複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位
のラインとの間に接続され、互いに異なる抵抗値を有す
る複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子の端子間電圧に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する電流算出
回路とを備えたものである。
【００１７】好ましくは、電流算出回路は、複数の抵抗
素子のうちの一対の抵抗素子の端子間電圧の差と比に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する。
素子のうちの一対の抵抗素子の端子間電圧の差と比に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する。
【００１８】また好ましくは、電流算出回路は、複数の
抵抗素子のうちの複数対の抵抗素子の各対の抵抗素子の
端子間電圧の差と比に基づいてパワートランジスタの主
電流を算出する。
抵抗素子のうちの複数対の抵抗素子の各対の抵抗素子の
端子間電圧の差と比に基づいてパワートランジスタの主
電流を算出する。
【００１９】また、この発明に係る電流検出方法は、複
数の電流検出用エミッタ端子を有するパワートランジス
タの主電流を検出する電流検出方法であって、複数の電
流検出用エミッタ端子と基準電位のラインとの間に互い
に異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子をそれぞれ接続
し、複数の抵抗素子の端子間電圧に基づいてパワートラ
ンジスタの主電流を算出するものである。
数の電流検出用エミッタ端子を有するパワートランジス
タの主電流を検出する電流検出方法であって、複数の電
流検出用エミッタ端子と基準電位のラインとの間に互い
に異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子をそれぞれ接続
し、複数の抵抗素子の端子間電圧に基づいてパワートラ
ンジスタの主電流を算出するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施の形態
による電流検出装置の構成を示す回路ブロック図であ
る。図１において、この電流検出装置は、ＩＧＢＴ１の
主電流を検出する装置であって、抵抗素子６ａ，６ｂ、
誘導性負荷回路７、還流ダイオード８、直流電源９、ゲ
ート制御回路１０、および電流算出ＩＣ１１を備える。
による電流検出装置の構成を示す回路ブロック図であ
る。図１において、この電流検出装置は、ＩＧＢＴ１の
主電流を検出する装置であって、抵抗素子６ａ，６ｂ、
誘導性負荷回路７、還流ダイオード８、直流電源９、ゲ
ート制御回路１０、および電流算出ＩＣ１１を備える。
【００２１】ＩＧＢＴ１は、コレクタ端子２、ゲート端
子３、２つの電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ、およ
びエミッタ主端子５を含む。ＩＧＢＴ１のコレクタ端子
２は誘導性負荷回路７を介して直流電源９の正極に接続
される。還流ダイオード８は、ＩＧＢＴ１のコレクタ端
子２と直流電源９の正極との間に接続される。直流電源
９の負極は、接地される。
子３、２つの電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ、およ
びエミッタ主端子５を含む。ＩＧＢＴ１のコレクタ端子
２は誘導性負荷回路７を介して直流電源９の正極に接続
される。還流ダイオード８は、ＩＧＢＴ１のコレクタ端
子２と直流電源９の正極との間に接続される。直流電源
９の負極は、接地される。
【００２２】ＩＧＢＴ１の電流検出用エミッタ端子４
ａ，４ｂは、それぞれ電流検出用抵抗素子６ａ，６ｂを
介して接地電位ＧＮＤのラインに接続される。電流検出
用抵抗素子６ａ，６ｂは、互いに異なる抵抗値Ｒａ，Ｒ
ｂを有する。電流検出用抵抗素子６ａの抵抗値Ｒａは、
電流検出用抵抗素子６ｂの抵抗値Ｒｂよりも大きい。Ｉ
ＧＢＴ１のエミッタ主端子５は、接地電位ＧＮＤのライ
ンに接続される。
ａ，４ｂは、それぞれ電流検出用抵抗素子６ａ，６ｂを
介して接地電位ＧＮＤのラインに接続される。電流検出
用抵抗素子６ａ，６ｂは、互いに異なる抵抗値Ｒａ，Ｒ
ｂを有する。電流検出用抵抗素子６ａの抵抗値Ｒａは、
電流検出用抵抗素子６ｂの抵抗値Ｒｂよりも大きい。Ｉ
ＧＢＴ１のエミッタ主端子５は、接地電位ＧＮＤのライ
ンに接続される。
【００２３】ゲート制御回路１０は、ＩＧＢＴ１のゲー
ト端子３に接続され、ＩＧＢＴ１のスイッチング制御を
行う。電流算出ＩＣ１１は、２つの電流検出用抵抗素子
６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂに基づいてＩＧＢＴ
１に流れる主電流Ｉｃを算出する。
ト端子３に接続され、ＩＧＢＴ１のスイッチング制御を
行う。電流算出ＩＣ１１は、２つの電流検出用抵抗素子
６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂに基づいてＩＧＢＴ
１に流れる主電流Ｉｃを算出する。
【００２４】ここで、電流算出ＩＣ１１における電流算
出方法について説明する。ＩＧＢＴ１のコレクタ端子２
およびエミッタ主端子５間の電圧をＶｃｅとし、ＩＧＢ
Ｔ１の任意のＩｃ−Ｖｃｅ状態を数式γ＝ＮＶｃｅ／Ｉ
ｃ …（４）で示すパラメータγにより定義する。ただ
し、Ｎは、ＩＧＢＴ１の総セル数Ｎ０と電流検出用セル
数Ｎｓの比Ｎ＝Ｎ０／Ｎｓである。
出方法について説明する。ＩＧＢＴ１のコレクタ端子２
およびエミッタ主端子５間の電圧をＶｃｅとし、ＩＧＢ
Ｔ１の任意のＩｃ−Ｖｃｅ状態を数式γ＝ＮＶｃｅ／Ｉ
ｃ …（４）で示すパラメータγにより定義する。ただ
し、Ｎは、ＩＧＢＴ１の総セル数Ｎ０と電流検出用セル
数Ｎｓの比Ｎ＝Ｎ０／Ｎｓである。
【００２５】パラメータγはオームの法則における抵抗
値に相当するものである。ここでパラメータγを任意の
Ｉｃ−Ｖｃｅ状態でオームの法則を成立させる仮想的な
可変抵抗素子であると解釈する。上式（４）からＩＧＢ
Ｔ１は、Ｎ個の仮想的な可変抵抗素子が並列に接続され
たものとみなすことができる。
値に相当するものである。ここでパラメータγを任意の
Ｉｃ−Ｖｃｅ状態でオームの法則を成立させる仮想的な
可変抵抗素子であると解釈する。上式（４）からＩＧＢ
Ｔ１は、Ｎ個の仮想的な可変抵抗素子が並列に接続され
たものとみなすことができる。
【００２６】そこで、図２に示すように、ＩＧＢＴ１は
（Ｎ−２）個の仮想的な主回路可変抵抗素子１２．１〜
１２．Ｎ−２と２個の電流検出用可変抵抗素子１３ａ，
１３ｂとが並列に接続された構造を持つものとする。電
流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂには、それぞれ電流検
出用抵抗素子６ａ，６ｂが直列に接続されている。電流
検出用エミッタ端子４ａ，４ｂに対応するセルとエミッ
タ主端子５に対応するセルとは、同一構造をなす。した
がって、ＩＧＢＴ１の通電時においてはエミッタ端子４
ａ，４ｂに接続された電流検出用可変抵抗素子１３ａ，
１３ｂの各々とエミッタ主端子５に接続された主回路可
変抵抗素子１２．１〜１２．Ｎ−２とは同一であるとみ
なすことができる。
（Ｎ−２）個の仮想的な主回路可変抵抗素子１２．１〜
１２．Ｎ−２と２個の電流検出用可変抵抗素子１３ａ，
１３ｂとが並列に接続された構造を持つものとする。電
流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂには、それぞれ電流検
出用抵抗素子６ａ，６ｂが直列に接続されている。電流
検出用エミッタ端子４ａ，４ｂに対応するセルとエミッ
タ主端子５に対応するセルとは、同一構造をなす。した
がって、ＩＧＢＴ１の通電時においてはエミッタ端子４
ａ，４ｂに接続された電流検出用可変抵抗素子１３ａ，
１３ｂの各々とエミッタ主端子５に接続された主回路可
変抵抗素子１２．１〜１２．Ｎ−２とは同一であるとみ
なすことができる。
【００２７】コレクタ端子６に流れる電流をＩｃ、電流
検出用抵抗素子６ａ，６ｂに流れる電流をそれぞれＩ
ａ，Ｉｂとし、コレクタ端子２およびエミッタ主端子５
間の電圧をＶｃｅ、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ
の出力電圧をそれぞれＶａ，Ｖｂとする。電流検出用抵
抗素子６ａ，６ｂの抵抗値をそれぞれＲａ，Ｒｂとし、
Ｒａ＞Ｒｂの関係が成立しているものとする。図２から
次の数式が成り立つ。 Ｉａ＝Ｖｃ/（γ＋Ｒａ） …（５） Ｉｂ＝Ｖｃ/（γ＋Ｒｂ） …（６） Ｖａ＝ＲａＶｃ/（γ＋Ｒａ） …（７） Ｖｂ＝ＲｂＶｃ/（γ＋Ｒｂ） …（８） また、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂの出力電圧Ｖ
ａ，Ｖｂの差Ｖａ−Ｖｂと比Ｖａ／ＶｂをそれぞれΔ
Ｖ，βとすると、上式（５），(６)，(７)，(８)および
(４)から次の数式が成り立つ。 Ｉｃ＝Ｎ（Ｒａ−Ｒｂ）βΔＶ／ＲａＲｂ（１−β）2 …(９） Ｎ，Ｒａ，Ｒｂは既知なので、上式（９）からＩＧＢＴ
１に流れる主電流Ｉｃを電流検出用エミッタ端子４ａ，
４ｂの出力電圧の差ΔＶと比βのみから求めることが可
能である。また、上式（９）にはコレクタ端子２および
エミッタ主端子５間の電圧Ｖｃｅ及びパラメータγが含
まれていないので、ＩＧＢＴ１の任意のＩｃ−Ｖｃｅ状
態で成立する。したがって、ＩＧＢＴ１に流れる主電流
Ｉｃの検出は、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂの出
力電圧Ｖａ，Ｖｂと上式（９）に基づいて演算する電流
算出ＩＣ１１によって可能になる。
検出用抵抗素子６ａ，６ｂに流れる電流をそれぞれＩ
ａ，Ｉｂとし、コレクタ端子２およびエミッタ主端子５
間の電圧をＶｃｅ、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ
の出力電圧をそれぞれＶａ，Ｖｂとする。電流検出用抵
抗素子６ａ，６ｂの抵抗値をそれぞれＲａ，Ｒｂとし、
Ｒａ＞Ｒｂの関係が成立しているものとする。図２から
次の数式が成り立つ。 Ｉａ＝Ｖｃ/（γ＋Ｒａ） …（５） Ｉｂ＝Ｖｃ/（γ＋Ｒｂ） …（６） Ｖａ＝ＲａＶｃ/（γ＋Ｒａ） …（７） Ｖｂ＝ＲｂＶｃ/（γ＋Ｒｂ） …（８） また、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂの出力電圧Ｖ
ａ，Ｖｂの差Ｖａ−Ｖｂと比Ｖａ／ＶｂをそれぞれΔ
Ｖ，βとすると、上式（５），(６)，(７)，(８)および
(４)から次の数式が成り立つ。 Ｉｃ＝Ｎ（Ｒａ−Ｒｂ）βΔＶ／ＲａＲｂ（１−β）2 …(９） Ｎ，Ｒａ，Ｒｂは既知なので、上式（９）からＩＧＢＴ
１に流れる主電流Ｉｃを電流検出用エミッタ端子４ａ，
４ｂの出力電圧の差ΔＶと比βのみから求めることが可
能である。また、上式（９）にはコレクタ端子２および
エミッタ主端子５間の電圧Ｖｃｅ及びパラメータγが含
まれていないので、ＩＧＢＴ１の任意のＩｃ−Ｖｃｅ状
態で成立する。したがって、ＩＧＢＴ１に流れる主電流
Ｉｃの検出は、電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂの出
力電圧Ｖａ，Ｖｂと上式（９）に基づいて演算する電流
算出ＩＣ１１によって可能になる。
【００２８】したがって、２つの電流検出用エミッタ端
子４ａ，４ｂを有するＩＧＢＴ１において、２つの電流
検出用エミッタ端子４ａ，４ｂに互いに異なる抵抗値Ｒ
ａ，Ｒｂを有する抵抗素子６ａ，６ｂを接続し、２つの
抵抗素子６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂの差ΔＶと
比Ｖａ／Ｖｂの有理演算を電流算出ＩＣ１１で実行する
ことによって、ＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを任意のＩｃ−
Ｖｃｅ状態で正確に検出することが可能になる。また、
ＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを任意のＩｃ−Ｖｃｅ状態で正
確に検出することが可能になるので、ＩＧＢＴ１の破壊
を防ぐための保護回路と本発明による電流検出装置を組
み合わせて使用することにより、ＩＧＢＴ１の破壊を十
分に防ぐことが可能になる。
子４ａ，４ｂを有するＩＧＢＴ１において、２つの電流
検出用エミッタ端子４ａ，４ｂに互いに異なる抵抗値Ｒ
ａ，Ｒｂを有する抵抗素子６ａ，６ｂを接続し、２つの
抵抗素子６ａ，６ｂの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂの差ΔＶと
比Ｖａ／Ｖｂの有理演算を電流算出ＩＣ１１で実行する
ことによって、ＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを任意のＩｃ−
Ｖｃｅ状態で正確に検出することが可能になる。また、
ＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを任意のＩｃ−Ｖｃｅ状態で正
確に検出することが可能になるので、ＩＧＢＴ１の破壊
を防ぐための保護回路と本発明による電流検出装置を組
み合わせて使用することにより、ＩＧＢＴ１の破壊を十
分に防ぐことが可能になる。
【００２９】なお、図３に示すように、３つの電流検出
用エミッタ端子４ａ，４ｂ，４ｃを有するＩＧＢＴ１５
において、３つの電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ，
４ｃに互いに異なる抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを有する３
つの抵抗素子６ａ，６ｂ，６ｃを接続し、３つの抵抗素
子６ａ，６ｂ，６ｃの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに基
づいてＩＧＢＴ１５の主電流Ｉｃを正確に検出すること
ができる。
用エミッタ端子４ａ，４ｂ，４ｃを有するＩＧＢＴ１５
において、３つの電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ，
４ｃに互いに異なる抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを有する３
つの抵抗素子６ａ，６ｂ，６ｃを接続し、３つの抵抗素
子６ａ，６ｂ，６ｃの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに基
づいてＩＧＢＴ１５の主電流Ｉｃを正確に検出すること
ができる。
【００３０】すなわち、ＩＧＢＴ１５に流れる主電流Ｉ
ｃを検出するためには、３つの抵抗素子６ａ，６ｂ，６
ｃの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうちのいずれか２つ
の電圧を使用すればよい。あるいは、ＶａとＶｂ、Ｖｂ
とＶｃのそれぞれからＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを求めて
もよい。一般的には、Ｖａ，Ｖｂから求めた主電流の値
Ｉｃ１とＶｂ，Ｖｃから求めた主電流の値Ｉｃ２とは、
ＩＧＢＴ１５の電流検出用エミッタの温度差などによ
り、異なる値になる。この場合は、Ｉｃ１とＩｃ２の平
均値をＩＧＢＴ１５の主電流Ｉｃとみなせばよい。４つ
以上の電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ，４ｃ，…を
有するＩＧＢＴにおいても同様である。
ｃを検出するためには、３つの抵抗素子６ａ，６ｂ，６
ｃの端子間電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうちのいずれか２つ
の電圧を使用すればよい。あるいは、ＶａとＶｂ、Ｖｂ
とＶｃのそれぞれからＩＧＢＴ１の主電流Ｉｃを求めて
もよい。一般的には、Ｖａ，Ｖｂから求めた主電流の値
Ｉｃ１とＶｂ，Ｖｃから求めた主電流の値Ｉｃ２とは、
ＩＧＢＴ１５の電流検出用エミッタの温度差などによ
り、異なる値になる。この場合は、Ｉｃ１とＩｃ２の平
均値をＩＧＢＴ１５の主電流Ｉｃとみなせばよい。４つ
以上の電流検出用エミッタ端子４ａ，４ｂ，４ｃ，…を
有するＩＧＢＴにおいても同様である。
【００３１】本実施の形態では自己消弧型半導体素子と
してＩＧＢＴを用いた場合について説明したが、ＩＧＢ
Ｔと同様に自己消弧型半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ
（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transisto
r）に本発明による電流検出方法を用いても同様の効果
が得られる。
してＩＧＢＴを用いた場合について説明したが、ＩＧＢ
Ｔと同様に自己消弧型半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ
（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transisto
r）に本発明による電流検出方法を用いても同様の効果
が得られる。
【００３２】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更がふくまれることが意図さ
れる。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更がふくまれることが意図さ
れる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、この発明の係る電流検出
装置では、それぞれ複数の電流検出用エミッタ端子と基
準電位のラインとの間に接続され、互いに異なる抵抗値
を有する複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子の端子間電
圧に基づいてパワートランジスタの主電流を算出する電
流算出回路とが設けられる。したがって、１つの抵抗素
子の端子間電圧に基づいて主電流を算出していた従来に
比べ、主電流を正確に検出することができる。
装置では、それぞれ複数の電流検出用エミッタ端子と基
準電位のラインとの間に接続され、互いに異なる抵抗値
を有する複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子の端子間電
圧に基づいてパワートランジスタの主電流を算出する電
流算出回路とが設けられる。したがって、１つの抵抗素
子の端子間電圧に基づいて主電流を算出していた従来に
比べ、主電流を正確に検出することができる。
【００３４】好ましくは、電流算出回路は、複数の抵抗
素子のうちの一対の抵抗素子の端子間電圧の差と比に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する。この場
合は、主電流を容易に算出することができる。
素子のうちの一対の抵抗素子の端子間電圧の差と比に基
づいてパワートランジスタの主電流を算出する。この場
合は、主電流を容易に算出することができる。
【００３５】また好ましくは、電流算出回路は、複数の
抵抗素子のうちの複数対の抵抗素子の各対の抵抗素子の
端子間電圧の差と比に基づいてパワートランジスタの主
電流を算出する。この場合は、一層正確に主電流を検出
することができる。
抵抗素子のうちの複数対の抵抗素子の各対の抵抗素子の
端子間電圧の差と比に基づいてパワートランジスタの主
電流を算出する。この場合は、一層正確に主電流を検出
することができる。
【００３６】また、この発明に係る電流検出方法では、
複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位のラインとの
間に互いに異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子をそれ
ぞれ接続し、複数の抵抗素子の端子間電圧に基づいてパ
ワートランジスタの主電流を算出する。したがって、１
つの抵抗素子の端子間電圧に基づいて主電流を算出して
いた従来に比べ、主電流を正確に検出することができ
る。
複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位のラインとの
間に互いに異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子をそれ
ぞれ接続し、複数の抵抗素子の端子間電圧に基づいてパ
ワートランジスタの主電流を算出する。したがって、１
つの抵抗素子の端子間電圧に基づいて主電流を算出して
いた従来に比べ、主電流を正確に検出することができ
る。
【図１】 この発明の一実施の形態による電流検出装置
の構成を示す回路ブロック図である。
の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】 図１に示した電流検出装置の電流検出原理を
説明するための回路図である。
説明するための回路図である。
【図３】 この実施の形態の変更例を示す回路図であ
る。
る。
【図４】 従来の電流検出装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】 図４に示した電流検出装置の問題点を説明す
るための図である。
るための図である。
【図６】 図４に示した電流検出装置の問題点を説明す
るための他の図である。
るための他の図である。
１，１５，３１ ＩＧＢＴ、２，３２ コレクタ端子、
３，３３ ゲート端子、４ａ〜４ｃ，３４ 電流検出用
エミッタ端子、５，３５ エミッタ主端子、６ａ〜６
ｃ，３６ 抵抗素子、７，３７ 誘導性負荷回路、８，
３８ 還流ダイオード、９，３９ 直流電源、１０，４
０ ゲート制御回路、１１ 電流算出ＩＣ、１２．１〜
１２．Ｎ−２，４２．１〜４２．Ｎ−１ 主回路可変抵
抗素子、１３ａ〜１３ｃ，４３ 電流検出用可変抵抗素
子、４１ アナログ処理回路。
３，３３ ゲート端子、４ａ〜４ｃ，３４ 電流検出用
エミッタ端子、５，３５ エミッタ主端子、６ａ〜６
ｃ，３６ 抵抗素子、７，３７ 誘導性負荷回路、８，
３８ 還流ダイオード、９，３９ 直流電源、１０，４
０ ゲート制御回路、１１ 電流算出ＩＣ、１２．１〜
１２．Ｎ−２，４２．１〜４２．Ｎ−１ 主回路可変抵
抗素子、１３ａ〜１３ｃ，４３ 電流検出用可変抵抗素
子、４１ アナログ処理回路。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大井 健史
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
Ｆターム(参考） 2G035 AA04 AB02 AB06 AC01 AC02
AD10
5F082 BA33 BC01 BC09 BC15 FA20
GA04
Claims (4)
- 【請求項１】複数の電流検出用エミッタ端子を有するパ
ワートランジスタの主電流を検出する電流検出装置であ
って、 それぞれ前記複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位
のラインとの間に接続され、互いに異なる抵抗値を有す
る複数の抵抗素子、および前記複数の抵抗素子の端子間
電圧に基づいて前記パワートランジスタの主電流を算出
する電流算出回路を備える、電流検出装置。 - 【請求項２】前記電流算出回路は、前記複数の抵抗素子
のうちの一対の抵抗素子の端子間電圧の差と比に基づい
て前記パワートランジスタの主電流を算出する、請求項
１に記載の電流検出装置。 - 【請求項３】前記電流算出回路は、前記複数の抵抗素子
のうちの複数対の抵抗素子の各対の抵抗素子の端子間電
圧の差と比に基づいて前記パワートランジスタの主電流
を算出する、請求項１に記載の電流検出装置。 - 【請求項４】複数の電流検出用エミッタ端子を有するパ
ワートランジスタの主電流を検出する電流検出方法であ
って、 前記複数の電流検出用エミッタ端子と基準電位のライン
との間に互いに異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子を
それぞれ接続し、 前記複数の抵抗素子の端子間電圧に基づいて前記パワー
トランジスタの主電流を算出する、電流検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113421A JP2003309186A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 電流検出装置および電流検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113421A JP2003309186A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 電流検出装置および電流検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309186A true JP2003309186A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29395612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113421A Withdrawn JP2003309186A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 電流検出装置および電流検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003309186A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106950414A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 深圳陆巡科技有限公司 | Mos管电流采样电路和推挽电路 |
| JP2018205314A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | アルストム・トランスポール・テクノロジーズ | トランジスタの出力電圧を決定する方法 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113421A patent/JP2003309186A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106950414A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 深圳陆巡科技有限公司 | Mos管电流采样电路和推挽电路 |
| CN106950414B (zh) * | 2017-02-24 | 2020-11-17 | 深圳陆巡科技有限公司 | Mos管电流采样电路和推挽电路 |
| JP2018205314A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | アルストム・トランスポール・テクノロジーズ | トランジスタの出力電圧を決定する方法 |
| JP7144973B2 (ja) | 2017-05-31 | 2022-09-30 | アルストム・トランスポール・テクノロジーズ | トランジスタの出力電圧を決定する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |