JP2012186605A - 電力用半導体素子の駆動保護回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電力用半導体素子の駆動保護回路は、電力用半導体素子F1と、その制御電極を駆動する駆動回路と、電力用半導体素子F1の制御電極の電圧Vgeが一定値を超えないよう制限する電圧保護回路とを備える。電圧保護回路は、電力用半導体素子F1の制御電極にエミッタが接続されたゲート放電用トランジスタTr1と、ゲート放電用トランジスタTr1にベース電位を与える電圧発生回路B1とを備え、電圧発生回路B1は、電力用半導体素子F1の駆動正電源電圧VDDから、前記駆動回路における電圧降下ΔV1を超える電圧が電力用半導体素子F1の制御電極に印加されたときに、ゲート放電用トランジスタTr1がオンできる電圧を出力する。
【選択図】図1
Description
図5は、三相の誘導電動機を制御対象とするインバータの回路図である。図5に示す回路で絶縁破壊事故が生じると、インバータを構成する電力用半導体素子(IGBT)にとっては負荷短絡動作に相当し、定格を超えた短絡電流が流れる(図6)。図6は、図5における1つのIGBTとその駆動回路を示している。
<構成>
図1は、本実施の形態の電力用半導体素子の駆動保護回路の回路図である。本実施の形態の電力用半導体素子の駆動保護回路は、駆動対象の電力用半導体素子F1(本図ではエミッタ接地のIGBT)と、電力用半導体素子F1にゲート電圧を印加する駆動回路と、電力用半導体素子F1のゲート・エミッタ間に接続されるPNPトランジスタよりなるゲート放電用トランジスタTr1と、PNPトランジスタTr1のベース電位を生成する電圧発生回路B1を備える。ゲート放電用トランジスタTr1は、エミッタ端子が電力用半導体素子F1のゲート端子に接続され、コレクタ端子が電力用半導体素子F1のエミッタ端子と接続されている。
VR=VDD−3VF+VF
=VDD−2VF
となる。そして、出力電圧VRが、駆動正電源E1の電圧値VDDから、駆動回路における電圧降下ΔV1と、ゲート放電用トランジスタTr1のベース・エミッタ間電圧降下VBEを差し引いた値(VR=VDD−ΔV1−VBE)を超える略等しい電圧となるように、電圧発生用ダイオードD2を設計する。
なお、図2ではゲート放電用トランジスタTr1のコレクタ端子を、電力用半導体素子F1のエミッタ端子と共通にして接地しているが、図3に示すように駆動負電源E2の負側と共通にしても良い。
本発明の電力用半導体素子の駆動保護回路によれば以下の効果を奏する。すなわち、本発明の電力用半導体素子の駆動保護回路は、電力用半導体素子F1と、電力用半導体素子F1の制御電極(ゲート電極)を駆動する駆動回路と、電力用半導体素子F1のゲート電圧が一定値を超えないように制限する電圧保護回路とを備え、電圧保護回路は、電力用半導体素子F1のゲート電極にエミッタが接続されたPNPトランジスタ(ゲート放電用トランジスタTr1)と、ゲート放電用トランジスタTr1にベース電位を与える電圧発生回路B1とを備え、電圧発生回路B1は、電力用半導体素子F1の駆動正電源電圧VDDから、前記駆動回路における電圧降下ΔVを差し引いた値の電圧を超える電圧が電力用半導体素子F1のゲート電極に印加されたときに、ゲート放電用トランジスタTr1がオンできる電圧を出力するので、電力用半導体素子F1のゲート電極において短絡動作時の電圧を通常動作時の電圧と同じ値に制限し、安全で確実な遮断を行うことが可能となる。
Claims (3)
- 電力用半導体素子の制御電極を駆動する駆動回路と、
前記電力用半導体素子の前記制御電極の電圧が一定値を超えないように制限する電圧保護回路とを備え、
前記電圧保護回路は、
前記電力用半導体素子の前記制御電極にエミッタが接続されたPNPトランジスタと、
前記PNPトランジスタにベース電位を与える電圧発生回路とを備え、
前記電圧発生回路は、前記電力用半導体素子の駆動正電源電圧から前記駆動回路における電圧降下を差し引いた値の電圧を超える電圧が前記電力用半導体素子の前記制御電極に印加されたときに、前記PNPトランジスタがオンできる電圧を出力する、
電力用半導体素子の駆動保護回路。 - 前記電圧発生回路は、
アノード側が駆動正電源の正端子に接続される電圧発生用ダイオードと、
前記電圧発生用ダイオードのカソードと前記PNPトランジスタのコレクタ端子との間に接続される電圧発生用抵抗と、
前記電圧発生用抵抗と並列接続される電圧発生用コンデンサと、
カソード側が前記電圧発生用ダイオードのカソード側と、アノード側が前記PNPトランジスタのベース端子と、それぞれ接続される保護用ダイオードと、
を備える、請求項1に記載の電力用半導体素子の駆動保護回路。 - ドレイン端子が前記保護用ダイオードのアノード側と前記PNPトランジスタのベース端子との間に接続され、ソース端子が前記電力用半導体素子のエミッタ端子と接続され、前記電力用半導体素子のオフ時にオン状態となるゲート誤動作防止用トランジスタをさらに備えた、
請求項1又は2に記載の電力用半導体素子の駆動保護回路。
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