JP2008306285A - Controller of semiconductor switch - Google Patents
Controller of semiconductor switch Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008306285A JP2008306285A JP2007149436A JP2007149436A JP2008306285A JP 2008306285 A JP2008306285 A JP 2008306285A JP 2007149436 A JP2007149436 A JP 2007149436A JP 2007149436 A JP2007149436 A JP 2007149436A JP 2008306285 A JP2008306285 A JP 2008306285A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor switch
- voltage
- circuit
- signal
- detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
この発明は、半導体スイッチ素子を用いた電力変換装置に関し、特に電力変換装置の半導体スイッチの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device using a semiconductor switch element, and more particularly to a control device for a semiconductor switch of the power conversion device.
電力変換装置にはGTO、IGBTといった半導体スイッチ素子が使用されている。電力変換装置の被害拡大を抑制するため、従来から半導体スイッチ素子の故障検出方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図5に特許文献1の図2に記載されている半導体スイッチ素子の故障検出方法を示す。
図5において、1は半導体スイッチ素子に駆動信号を与える制御回路であり、一般的には電気的に絶縁する絶縁回路2を介して、駆動回路3に駆動信号が与えられる。駆動回路3は駆動信号にもとづき、半導体スイッチ素子4にゲート信号を与え、ゲート信号がHiになると半導体スイッチ素子4はオンし、ゲート信号がLoになると半導体スイッチ素子4はオフする。
5はゲート電圧が予め設定された電圧以上あることを検出し、半導体スイッチ素子4がオン状態かオフ状態を判別するゲート電圧検出回路である。6は半導体スイッチ素子4のオン・オフ状態信号を絶縁し、低圧回路側に与える絶縁回路であり、7は半導体スイッチ素子4のオン・オフ状態が異常の場合、制御回路1に異常状態をフィードバックする正常/異常検出回路である。
ゲート電圧が異常の場合、制御回路がゲートオフ指令を出すことにより、被害拡大を抑制する。
A semiconductor switch element such as GTO or IGBT is used in the power conversion device. In order to suppress the damage expansion of the power conversion device, a failure detection method for a semiconductor switch element has been conventionally proposed (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 5 shows a failure detection method of the semiconductor switch element described in FIG.
In FIG. 5,
When the gate voltage is abnormal, the control circuit issues a gate-off command to suppress the damage expansion.
従来の技術は上記のように構成されているため、半導体スイッチ素子に並列に接続されているスナバ回路等の保護回路が短絡破壊している場合には異常が検出できないといった問題点があった。特に、半導体スイッチが直列接続された電力変換装置においては、オフ状態で半導体スイッチ素子が正常にオフし、電圧を分担していることが重要となり、半導体スイッチ素子に並列に接続された保護回路を含めた健全性を確認する必要がある。 Since the conventional technique is configured as described above, there is a problem in that an abnormality cannot be detected when a protective circuit such as a snubber circuit connected in parallel to the semiconductor switch element is broken. In particular, in a power conversion device in which semiconductor switches are connected in series, it is important that the semiconductor switch element is normally turned off in the off state and shares the voltage, and a protection circuit connected in parallel to the semiconductor switch element is provided. It is necessary to check the soundness included.
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、半導体スイッチ素子だけではなく、半導体スイッチ素子に並列に接続される保護回路の異常を検出できる半導体スイッチ素子の制御回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control circuit for a semiconductor switch element that can detect not only a semiconductor switch element but also an abnormality in a protection circuit connected in parallel to the semiconductor switch element. The purpose is to do.
この発明に係る半導体スイッチの制御装置においては、ゲート端子に電圧を供給することでオン・オフを制御する半導体スイッチの駆動回路において、駆動回路の出力ゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、半導体スイッチの主端子電圧を検出する主電圧検出手段と、ゲート電圧状態を光絶縁して低圧回路に伝達する第一の信号絶縁手段と、半導体スイッチの主電圧状態を光絶縁して低圧回路に伝達する第二の信号絶縁手段と、第一の信号絶縁手段の信号と半導体スイッチの駆動指令、第二の信号絶縁手段の信号と半導体スイッチの駆動指令とを各々比較し、正常又は異常を判別する判別手段とを備えたものである。 In the semiconductor switch control device according to the present invention, in the semiconductor switch drive circuit for controlling on / off by supplying a voltage to the gate terminal, the gate voltage detection means for detecting the output gate voltage of the drive circuit, and the semiconductor Main voltage detection means for detecting the main terminal voltage of the switch, first signal insulation means for optically isolating and transmitting the gate voltage state to the low voltage circuit, and optically isolating and transmitting the main voltage state of the semiconductor switch to the low voltage circuit The second signal insulation means, the signal from the first signal insulation means and the drive command for the semiconductor switch, and the signal from the second signal insulation means and the drive command for the semiconductor switch are respectively compared to determine normality or abnormality. Discriminating means.
また、この発明に係る半導体スイッチの制御装置においては、ゲート端子に電圧を供給することでオン・オフを制御する半導体スイッチの駆動回路において、駆動回路の出力ゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、半導体スイッチの主端子電圧を検出する主電圧検出手段と、半導体スイッチの駆動回路に与えられた駆動指令により、低圧回路に伝達する信号を切換える選択手段と、選択手段の出力を絶縁して低圧回路に伝達する手段と、絶縁され伝達された選択手段の出力と半導体スイッチの駆動指令とを比較し、正常又は異常を判別する判別手段とを備えたものである。 Further, in the semiconductor switch control device according to the present invention, in the semiconductor switch drive circuit for controlling on / off by supplying a voltage to the gate terminal, the gate voltage detection means for detecting the output gate voltage of the drive circuit; The main voltage detection means for detecting the main terminal voltage of the semiconductor switch, the selection means for switching the signal transmitted to the low-voltage circuit according to the drive command given to the drive circuit of the semiconductor switch, and the output of the selection means is insulated and the low-voltage Means for transmitting to the circuit and means for discriminating between normal and abnormal by comparing the output of the insulated and transmitted selection means with the driving command of the semiconductor switch are provided.
この発明によれば、半導体スイッチ素子の異常だけではなく、並列に接続された保護回路の異常も検出できるため、より信頼性の高い電力変換装置を得ることができる。 According to the present invention, not only the abnormality of the semiconductor switch element but also the abnormality of the protection circuit connected in parallel can be detected, so that a more reliable power conversion device can be obtained.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1における半導体スイッチの制御装置を図1に基づいて説明する。図1において、従来と同じものは同じ符号をつけて説明する。
図1において、1は半導体スイッチ素子に駆動信号を与える制御回路、2は駆動信号を絶縁する絶縁回路、3は駆動信号にもとづきゲート電圧を発生する駆動回路、4は半導体スイッチ素子、8は半導体スイッチ素子4に印加される電圧を抑制するために設置されたスナバ回路等の保護回路である。半導体スイッチ素子4は制御回路1が発生する駆動信号にもとづきオン・オフする。
5は駆動回路3の出力ゲート電圧が予め設定された電圧以上あることを検出し、半導体スイッチ素子4がオン状態かオフ状態を判別するゲート電圧検出回路、6は半導体スイッチ素子4のゲート電圧状態信号を光絶縁し、低圧回路側に伝達する第一の信号絶縁回路、7は半導体スイッチ素子4のオン・オフ状態の異常を検出する正常/異常検出回路であり、半導体スイッチ素子4の状態が異常になった場合は、異常信号を制御回路1にフィードバックし、半導体スイッチ素子4を遮断することで、被害拡大を抑制する。9は半導体スイッチ素子4に印加される主端子電圧を検出する主電圧検出回路、10は半導体スイッチ素子4に印加される主電圧状態信号を光絶縁し、低圧回路に送信する第二の信号絶縁回路、11は半導体スイッチ素子4の電圧印加状態の正常又は異常を判別する判別手段としての正常/異常検出回路である。
A semiconductor switch control apparatus according to
In FIG. 1, 1 is a control circuit for supplying a drive signal to a semiconductor switch element, 2 is an insulation circuit for insulating the drive signal, 3 is a drive circuit for generating a gate voltage based on the drive signal, 4 is a semiconductor switch element, and 8 is a semiconductor. It is a protection circuit such as a snubber circuit installed to suppress the voltage applied to the switch element 4. The semiconductor switch element 4 is turned on / off based on a drive signal generated by the
次に動作について、図2にもとづき説明する。図2は制御装置の動作を示す表であり、最上欄の左から右に向かって、駆動指令、ゲート電圧状態、主電圧状態、ゲート電圧不一致状態、主電圧不一致状態、備考の項目が順に配列されており、この各項目の下に1行目〜8行目まで数字等が記載されている。駆動指令の1はON、0はOFF、ゲート電圧状態の1はゲート電圧有、0はゲート電圧無、主電圧状態の1は主電圧無、0は主電圧有、ゲート電圧不一致状態及び主電圧不一致状態の1は異常、0は正常を示している。
ゲート電圧検出回路5にて検出されたゲート電圧状態と制御回路1のオン・オフ指令の不一致を検出することにより、ゲート電圧不一致異常(3行目〜6行目)を検出して、ゲート遮断等の保護動作を行い、被害の拡大を抑制する。また、主電圧検出回路9にて検出された主電圧状態と制御回路1のオン・オフ指令の不一致を検出することにより、主電圧不一致異常(2行目、4行目、5行目、7行目)を検出して、ゲート遮断等の保護動作を行い、被害の拡大を抑制する。
Next, the operation will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a table showing the operation of the control device. From left to right in the uppermost column, the drive command, gate voltage state, main voltage state, gate voltage mismatch state, main voltage mismatch state, and remarks are arranged in order. Numbers and the like are described from the first line to the eighth line below each item.
By detecting a mismatch between the gate voltage state detected by the gate
この実施の形態1では上記の構成としているため、半導体スイッチ素子の異常だけではなく、並列に接続された保護回路の異常も検出できるため、より信頼性の高い電力変換装置を得ることができる。 Since the first embodiment has the above-described configuration, not only the abnormality of the semiconductor switch element but also the abnormality of the protection circuit connected in parallel can be detected, so that a more reliable power conversion device can be obtained.
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2における半導体スイッチの制御装置を図3に基づいて説明する。図3において、実施の形態1と同じものは同じ符号をつけて説明する。
図3において、1は半導体スイッチ素子に駆動信号を与える制御回路、2は駆動信号を絶縁する絶縁回路、3は駆動信号にもとづきゲート電圧を発生する駆動回路、4は半導体スイッチ素子、8は半導体スイッチ素子4に印加される電圧を抑制するために設置されたスナバ回路等の保護回路である。半導体スイッチ素子4は制御回路1が発生する駆動信号にもとづきオン・オフする。
5は駆動回路3の出力ゲート電圧が予め設定された電圧以上あることを検出し、半導体スイッチ素子4がオン状態かオフ状態を判別するゲート電圧検出回路、9は半導体スイッチ素子4に印加される主端子電圧を検出する主電圧検出回路、12は駆動回路3に与えられる駆動信号により半導体スイッチ素子4の状態信号を選択する選択回路、6は選択回路12の出力を光絶縁し、低圧回路に送信する第一の信号絶縁回路、13は半導体スイッチ素子4の正常又は異常状態を判別する判別手段としての正常/異常検出回路である。
Embodiment 2. FIG.
A semiconductor switch control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are described with the same reference numerals.
In FIG. 3, 1 is a control circuit for supplying a drive signal to the semiconductor switch element, 2 is an insulation circuit for insulating the drive signal, 3 is a drive circuit for generating a gate voltage based on the drive signal, 4 is a semiconductor switch element, and 8 is a semiconductor. It is a protection circuit such as a snubber circuit installed to suppress the voltage applied to the switch element 4. The semiconductor switch element 4 is turned on / off based on a drive signal generated by the
次に動作について、図4にもとづき説明する。図4は制御装置の動作を示す表であり、最上欄の左から右に向かって、駆動指令、ゲート電圧状態、主電圧状態、選択回路出力、素子不一致状態、備考の項目が順に配列されており、この各項目の下に1行目〜8行目まで数字等が記載されている。駆動指令の1はON、0はOFF、ゲート電圧状態の1はゲート電圧有、0はゲート電圧無、主電圧状態の1は主電圧無、0は主電圧有、選択回路出力の1はゲート電圧状態を選択、0は主電圧状態を選択、素子不一致状態の1は異常、0は正常を示している。
駆動回路3に与えられる駆動指令がオン指令の場合、選択回路12はゲート電圧状態を選択し、第一の信号絶縁回路6を介して、低圧回路に半導体スイッチ素子4のゲート電圧状態を送信する。
駆動回路3に与えられる駆動指令がオフ指令の場合、選択回路12は主電圧状態を選択し、第一の信号絶縁回路6を介して、低圧回路に半導体スイッチ素子4の主電圧状態を送信する。
正常/異常検出回路13は制御回路1の駆動指令とゲート電圧・主電圧状態との不一致異常(3行目〜5行目、7行目)を検出し、ゲート遮断等の保護動作を行い、被害の拡大を抑制する。
Next, the operation will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a table showing the operation of the control device. From left to right in the uppermost column, drive commands, gate voltage states, main voltage states, selection circuit outputs, element mismatch states, and remarks items are arranged in order. In addition, numbers and the like are written under the items from the first line to the eighth line.
When the drive command given to the
When the drive command given to the
The normality /
この実施の形態2では上記の構成としているため、半導体スイッチ素子の駆動回路と制御回路間の信号を電気的に絶縁する絶縁回路を少なくすることが可能であり、低コストで従来実施例に比べ信頼性の高い半導体スイッチ素子の制御回路を得ることができる。 Since the second embodiment has the above-described configuration, it is possible to reduce the number of insulating circuits that electrically insulate the signal between the drive circuit of the semiconductor switch element and the control circuit, and at a lower cost than the conventional example. A highly reliable control circuit for a semiconductor switch element can be obtained.
1 制御回路
2 絶縁回路
3 駆動回路
4 半導体スイッチ素子
5 ゲート電圧検出回路
6 第一の信号絶縁回路
7 正常/異常検出回路(判別手段)
8 保護回路
9 主電圧検出回路
10 第二の信号絶縁回路
11 正常/異常検出回路(判別手段)
12 選択回路
13 正常/異常検出回路(判別手段)
DESCRIPTION OF
8
12
Claims (2)
前記駆動回路の出力ゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、
前記半導体スイッチの主端子電圧を検出する主電圧検出手段と、
前記ゲート電圧状態を光絶縁して低圧回路に伝達する第一の信号絶縁手段と、
前記半導体スイッチの主電圧状態を光絶縁して低圧回路に伝達する第二の信号絶縁手段と、
前記第一の信号絶縁手段の信号と半導体スイッチの駆動指令、前記第二の信号絶縁手段の信号と半導体スイッチの駆動指令とを各々比較し、正常又は異常を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする半導体スイッチの制御装置。 In a semiconductor switch drive circuit that controls on / off by supplying a voltage to the gate terminal,
Gate voltage detection means for detecting an output gate voltage of the drive circuit;
Main voltage detecting means for detecting a main terminal voltage of the semiconductor switch;
First signal insulation means for optically isolating and transmitting the gate voltage state to a low voltage circuit;
Second signal insulation means for optically isolating and transmitting the main voltage state of the semiconductor switch to the low-voltage circuit;
A discrimination means for comparing the signal of the first signal insulation means and the drive command of the semiconductor switch, the signal of the second signal insulation means and the drive command of the semiconductor switch, respectively, and discriminating normality or abnormality;
A control device for a semiconductor switch, comprising:
前記駆動回路の出力ゲート電圧を検出するゲート電圧検出手段と、
前記半導体スイッチの主端子電圧を検出する主電圧検出手段と、
前記半導体スイッチの駆動回路に与えられた駆動指令により、低圧回路に伝達する信号を切換える選択手段と、
前記選択手段の出力を絶縁して低圧回路に伝達する手段と、
前記絶縁され伝達された選択手段の出力と前記半導体スイッチの駆動指令とを比較し、正常又は異常を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする半導体スイッチの制御装置。 In a semiconductor switch drive circuit that controls on / off by supplying a voltage to the gate terminal,
Gate voltage detection means for detecting an output gate voltage of the drive circuit;
Main voltage detecting means for detecting a main terminal voltage of the semiconductor switch;
Selection means for switching a signal transmitted to the low-voltage circuit according to a drive command given to the drive circuit of the semiconductor switch;
Means for insulating and transmitting the output of the selection means to the low-voltage circuit;
A determination means for comparing the output of the insulated and transmitted selection means with a drive command for the semiconductor switch to determine normality or abnormality,
A control device for a semiconductor switch, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007149436A JP2008306285A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Controller of semiconductor switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007149436A JP2008306285A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Controller of semiconductor switch |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012210637A Division JP5472416B2 (en) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Semiconductor switch control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008306285A true JP2008306285A (en) | 2008-12-18 |
Family
ID=40234645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007149436A Pending JP2008306285A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Controller of semiconductor switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008306285A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013158169A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Denso Corp | Driver of driven switching element |
JP2016012986A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Drive circuit device |
CN112204845A (en) * | 2018-05-31 | 2021-01-08 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Uninterruptible power supply device |
CN114337295A (en) * | 2021-11-26 | 2022-04-12 | 深圳市创芯微微电子有限公司 | Synchronous rectification chip, control end grounding protection circuit thereof and switching power supply |
KR20240073914A (en) | 2022-10-06 | 2024-05-27 | 가부시키가이샤 티마이크 | power supply |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0286210A (en) * | 1988-09-21 | 1990-03-27 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Abnormality detection circuit for transistor |
JPH11356035A (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Hitachi Ltd | Gate driving device for voltage-driven self-arc-extinguishing element |
-
2007
- 2007-06-05 JP JP2007149436A patent/JP2008306285A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0286210A (en) * | 1988-09-21 | 1990-03-27 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Abnormality detection circuit for transistor |
JPH11356035A (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Hitachi Ltd | Gate driving device for voltage-driven self-arc-extinguishing element |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013158169A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Denso Corp | Driver of driven switching element |
JP2016012986A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Drive circuit device |
CN112204845A (en) * | 2018-05-31 | 2021-01-08 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Uninterruptible power supply device |
CN112204845B (en) * | 2018-05-31 | 2024-03-08 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Uninterruptible power supply device |
CN114337295A (en) * | 2021-11-26 | 2022-04-12 | 深圳市创芯微微电子有限公司 | Synchronous rectification chip, control end grounding protection circuit thereof and switching power supply |
CN114337295B (en) * | 2021-11-26 | 2023-09-22 | 深圳市创芯微微电子股份有限公司 | Synchronous rectification chip and control terminal grounding protection circuit and switching power supply thereof |
KR20240073914A (en) | 2022-10-06 | 2024-05-27 | 가부시키가이샤 티마이크 | power supply |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6075024B2 (en) | Multi-level inverter | |
KR101775302B1 (en) | Power shut-off device | |
JP4984746B2 (en) | Power converter inspection device and method | |
JP2008306285A (en) | Controller of semiconductor switch | |
KR101724767B1 (en) | Redundancy control apparatus for hvdc system | |
JP6071859B2 (en) | Power converter | |
JP4898510B2 (en) | Failure detection device for semiconductor power converter | |
JP5472416B2 (en) | Semiconductor switch control device | |
JP2006223036A (en) | Power conversion control system | |
US20150207440A1 (en) | Motion and control system | |
JP5212887B2 (en) | Current detector | |
JP2008226620A (en) | Dc power output circuit with failure detection function | |
JP2007028752A (en) | Elevator motor controller | |
JP2013247693A (en) | Power converter for motor drive | |
KR20060090127A (en) | Motor driving system and method for driving motor | |
KR102485425B1 (en) | System for controlling power device | |
KR101603248B1 (en) | Method and apparatus for operating a emergency generator | |
JP2008154372A (en) | Power device short-circuit detecting circuit | |
KR101764680B1 (en) | Redundancy control system | |
WO2017033657A1 (en) | Inverter control device | |
JP4693362B2 (en) | Power converter | |
JP4575876B2 (en) | Inverter device and inverter system | |
JP2008017406A (en) | Relay drive controller | |
JP2020177875A (en) | Direct-current interrupting device | |
JP6492745B2 (en) | Uninterruptible power system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20100601 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120321 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120517 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20120626 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |