JP2018042042A

JP2018042042A - Semiconductor driving device

Info

Publication number: JP2018042042A
Application number: JP2016173247A
Authority: JP
Inventors: 康行柳瀬; Yasuyuki Yanase; 貴一権藤; Kiichi Gondo; 哲治杉浦; Tetsuji Sugiura; 真一郎拮石; Shinichiro Haneishi; 高木　桂二; Keiji Takagi; 桂二高木; 道岡　力; Tsutomu Michioka; 力道岡; 和彦間所; Kazuhiko Madokoro
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: JP6815137B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor driving device capable of achieving cost reduction and compaction, while interrupting a current flowing through a semiconductor element reliably during overcurrent detection, and capable of performing the operation after overcurrent detection until start of interruption of the current flowing through the semiconductor element quickly.SOLUTION: A semiconductor driving device 10 includes a driving signal generation unit 30, an overcurrent detector 40, and a current interruption unit 50. The driving signal generation unit 30 generates a driving signal for driving a semiconductor element 11 based on a supply current, and the overcurrent detector 40 detects an overcurrent to the semiconductor element 11. The current interruption unit 50 interrupts the current flowing to the semiconductor element 11, by decreasing the supply current when overcurrent is detected thereby stopping generation of the driving signal. A by-pass circuit 51 included in the current interruption unit 50 decreases the supply current gradually, by by-passing a part of the supply current upon detection of an overcurrent.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、過電流の検出時に、電流を遮断して半導体素子を保護する機能を有した半導体駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor drive device having a function of protecting a semiconductor element by interrupting current when an overcurrent is detected.

一般的に、半導体駆動装置は、供給電流に基づいて半導体素子を駆動させる機能を有している。ところが、半導体素子の駆動時に短絡等の異常が発生すると、半導体素子に過電流が流れることにより、半導体素子が破損してしまう可能性がある。このため、従来においては、過電流の検出時に半導体素子に流れる電流を遮断することにより、半導体素子を保護する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。詳述すると、特許文献１には、短絡検知時に、ゲート抵抗値の大きいスイッチング素子に切り替えてスイッチング速度を遅くすることにより、半導体素子を保護する技術が開示されている。また、特許文献２には、過電流の検出時に過電流を抑制する機能と、ゲート抵抗値を切り替えてスイッチング速度を遅くする機能とによって、半導体素子を保護する技術が開示されている。 Generally, a semiconductor driving device has a function of driving a semiconductor element based on a supply current. However, when an abnormality such as a short circuit occurs when the semiconductor element is driven, an overcurrent flows through the semiconductor element, which may damage the semiconductor element. For this reason, conventionally, various techniques for protecting a semiconductor element by blocking a current flowing through the semiconductor element when an overcurrent is detected have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). More specifically, Patent Document 1 discloses a technique for protecting a semiconductor element by switching to a switching element having a large gate resistance value and decreasing a switching speed when a short circuit is detected. Patent Document 2 discloses a technique for protecting a semiconductor element by a function of suppressing overcurrent when detecting an overcurrent and a function of switching a gate resistance value to slow a switching speed.

特開２０１４−１１７１１２号公報（図２等）JP 2014-117112 A (FIG. 2 etc.) 特開２０１２−１９１３２０号公報（図１等）JP 2012-191320 A (FIG. 1 etc.)

ところが、特許文献１に記載の従来技術では、ゲート抵抗値を調整するための回路にゲート抵抗が複数存在するため、回路が複雑になる。その結果、半導体駆動装置の製造コストが上昇したり、小型化が困難になったりするおそれがある。また、特許文献２に記載の従来技術では、過電流を検出したことを契機として半導体素子に流れる電流を抑制する制御を行った後、抵抗値が高い抵抗素子に切り替えて半導体素子に流れる電流を遮断する制御を行っている。その結果、過電流を検出してから半導体素子に流れる電流の遮断を開始させるまでの時間が長くなってしまうという問題もある。 However, in the prior art described in Patent Document 1, a plurality of gate resistors exist in the circuit for adjusting the gate resistance value, so that the circuit becomes complicated. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor drive device may increase or it may be difficult to reduce the size. Moreover, in the prior art described in Patent Document 2, after controlling the current flowing through the semiconductor element triggered by the detection of the overcurrent, the current flowing through the semiconductor element is switched by switching to a resistance element having a high resistance value. Control to shut off is performed. As a result, there is a problem that it takes a long time from the detection of the overcurrent until the start of the interruption of the current flowing through the semiconductor element.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過電流の検出時に半導体素子に流れる電流を確実に遮断しつつ、低コスト化や小型化を図ることができるとともに、過電流の検出から半導体素子に流れる電流の遮断開始までの動作を素早く行うことができる半導体駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The object of the present invention is to reduce the cost and the size of the semiconductor element while reliably cutting off the current flowing through the semiconductor element when the overcurrent is detected. An object of the present invention is to provide a semiconductor drive device capable of quickly performing operations from detection of current to start of interruption of current flowing through a semiconductor element.

上記課題を解決するための手段（手段１）としては、入力信号の入力を契機として供給された供給電流に基づいて、半導体素子を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動時に前記半導体素子に対する過電流を検出する過電流検出部と、前記過電流検出部によって前記過電流を検出した際に、前記供給電流を低下させて前記駆動信号の生成を停止させることにより、前記半導体素子に流れる電流を遮断する電流遮断部とを備える半導体駆動装置であって、前記電流遮断部は、前記供給電流の一部をバイパスさせる受動素子を含むバイパス回路を備えるとともに、前記バイパス回路は、前記過電流の検出時に、前記供給電流の一部をバイパスさせることで、前記供給電流を徐々に低下させることを特徴とする半導体駆動装置がある。 As means for solving the above problems (means 1), a drive signal generator for generating a drive signal for driving a semiconductor element based on a supply current supplied in response to input of an input signal, and a drive An overcurrent detection unit that detects an overcurrent to the semiconductor element, and when the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, by reducing the supply current and stopping the generation of the drive signal, A semiconductor driving device including a current interrupting unit configured to interrupt a current flowing through the semiconductor element, wherein the current interrupting unit includes a bypass circuit including a passive element that bypasses a part of the supply current, and the bypass circuit includes: A semiconductor drive device characterized by gradually reducing the supply current by bypassing a part of the supply current when the overcurrent is detected A.

従って、上記手段１に記載の発明では、過電流検出部が過電流を検出した際に、電流遮断部が半導体素子に流れる電流を遮断することにより、半導体素子が確実に保護される。しかも、過電流を検出した際には、供給電流の一部が電流遮断部が備えるバイパス回路に流れることにより、半導体素子に流れる電流が遮断されるが、バイパス回路は、例えばＩＣチップ等の能動素子を用いずに、受動素子を用いて構成されるものである。即ち、バイパス回路がシンプルな回路となるため、過電流の検出時に半導体素子に流れる電流を確実に遮断しつつ、半導体駆動装置の低コスト化、小型化を図ることができる。 Therefore, in the invention described in the above means 1, when the overcurrent detection unit detects the overcurrent, the current interrupting unit interrupts the current flowing through the semiconductor element, thereby reliably protecting the semiconductor element. Moreover, when an overcurrent is detected, a part of the supply current flows through the bypass circuit included in the current interrupting unit, so that the current flowing through the semiconductor element is interrupted. It is configured using passive elements without using elements. That is, since the bypass circuit is a simple circuit, it is possible to reduce the cost and size of the semiconductor drive device while reliably blocking the current flowing through the semiconductor element when an overcurrent is detected.

また、上記手段１に記載の半導体駆動装置では、過電流を検出すると同時に、供給電流の一部をバイパス回路にバイパスさせることが可能である。このため、過電流を検出すると同時に、供給電流を低下させて駆動信号の生成を停止させ、半導体素子に流れる電流を遮断することができる。つまり、過電流の検出から半導体素子に流れる電流の遮断開始までの動作を素早く行うことができる。 Further, in the semiconductor drive device described in the means 1, it is possible to bypass part of the supply current to the bypass circuit at the same time as detecting the overcurrent. For this reason, at the same time as detecting an overcurrent, the supply current can be reduced to stop the generation of the drive signal, and the current flowing through the semiconductor element can be cut off. That is, the operation from the detection of overcurrent to the start of interruption of the current flowing through the semiconductor element can be performed quickly.

上記半導体駆動装置は、半導体素子に流れる電流を遮断する電流遮断部を備え、電流遮断部は、受動素子を含むバイパス回路を備えている。ここで、受動素子は特に限定される訳ではなく、例えば、抵抗や発光ダイオードなどを用いることができるが、受動素子は抵抗であることが好ましい。このようにした場合、抵抗の抵抗値を高くすることにより、供給電流の流れがバイパス回路側に切り替わる速度を遅くすることができる。その結果、半導体素子に流れる電流の遮断速度が低下するため、遮断時におけるサージ電圧の発生を防止することができ、ひいては、サージ電圧を起因とする半導体素子の破損を防止することができる。また、バイパス回路は、ダイオードと抵抗とを直列に接続してなることが好ましい。このようにすれば、バイパス回路を流れる電流の向きをダイオードによって一方向に設定できるため、バイパス回路に流れる供給電流を確実に抵抗に導くことができる。 The semiconductor drive device includes a current interrupting unit that interrupts a current flowing through the semiconductor element, and the current interrupting unit includes a bypass circuit including a passive element. Here, the passive element is not particularly limited. For example, a resistor or a light emitting diode can be used, but the passive element is preferably a resistor. In this case, by increasing the resistance value of the resistor, the speed at which the flow of the supply current is switched to the bypass circuit side can be reduced. As a result, the interruption speed of the current flowing through the semiconductor element is reduced, so that generation of a surge voltage at the time of interruption can be prevented, and damage to the semiconductor element due to the surge voltage can be prevented. The bypass circuit is preferably formed by connecting a diode and a resistor in series. In this way, since the direction of the current flowing through the bypass circuit can be set in one direction by the diode, the supply current flowing through the bypass circuit can be reliably guided to the resistor.

なお、電源と駆動信号生成部とを繋ぐ配線からバイパス回路が分岐し、配線において、バイパス回路が分岐する分岐点と駆動信号生成部を構成する駆動用ＩＣとの間に駆動信号生成部側抵抗が配置されており、抵抗の抵抗値は、駆動信号生成部側抵抗の抵抗値よりも高いことが好ましい。ところで、過電流の検出時においては、バイパス回路側に多くの供給電流を流すことにより、駆動用ＩＣ側に流れる供給電流を少なくしている。しかし、駆動用ＩＣ側の抵抗（駆動信号生成部側抵抗）の抵抗値を高くし過ぎると、過電流が検出されていない通常時においては、駆動用ＩＣ側に供給電流が殆ど流れなくなるという問題がある。そこで、上記手段１では、バイパス回路側の抵抗の抵抗値を駆動用ＩＣ側の抵抗の抵抗値よりも高くすることにより、過電流の検出時における、駆動用ＩＣ側に流れる供給電流の減少量を調整している。その結果、通常時においても、駆動用ＩＣ側に供給電流を確実に流すことができる。 The bypass circuit branches from the wiring connecting the power source and the drive signal generation unit, and the drive signal generation unit side resistor is connected between the branch point where the bypass circuit branches in the wiring and the driving IC constituting the drive signal generation unit. The resistance value of the resistor is preferably higher than the resistance value of the drive signal generation unit side resistor. By the way, when an overcurrent is detected, a large amount of supply current is allowed to flow to the bypass circuit side, thereby reducing the supply current flowing to the driving IC side. However, if the resistance value of the resistance on the driving IC side (resistance on the driving signal generation unit side) is too high, the supply current hardly flows to the driving IC side in the normal time when no overcurrent is detected. There is. Therefore, in the above means 1, by reducing the resistance value of the resistor on the bypass circuit side higher than the resistance value of the resistor on the driving IC side, the amount of decrease in the supply current flowing to the driving IC side when overcurrent is detected. Is adjusted. As a result, it is possible to reliably supply a supply current to the driving IC side even during normal times.

上記半導体駆動装置は、駆動時に半導体素子に対する過電流を検出する過電流検出部を備える。なお、半導体駆動装置は、過電流検出部によって過電流を検出した際に、過電流の検出を示す過電流検出信号を生成する過電流信号生成部を備えることが好ましい。このようにすれば、生成された過電流検出信号を用いて、半導体素子に流れる電流を確実に遮断することができる。さらに、半導体駆動装置は、入力信号の入力を契機として、駆動信号生成部に対する供給電流の供給を開始させる供給電流供給部を備え、供給電流供給部は、過電流検出信号の入力を契機として、入力信号が入力されたか否かにかかわらず、駆動信号生成部に対する供給電流の供給を遮断させ、駆動信号生成部は、供給電流の供給が遮断されたことを契機として、半導体素子に流れる電流を遮断することが好ましい。このようにすれば、供給電流供給部に過電流検出信号が入力されると、入力信号が入力されたとしても、供給電流供給部から駆動信号生成部に対する供給電流の供給がなされなくなる。その結果、供給電流の供給が確実に遮断されるため、半導体素子に流れる電流を確実に遮断することができる。しかも、バイパス回路は、供給電流の一部を過電流信号生成部にバイパスさせることが好ましい。このようにすれば、供給電流を利用して容易に過電流検出信号を生成することができ、ひいては、供給電流を利用して半導体素子を容易に遮断することができる。 The semiconductor drive device includes an overcurrent detection unit that detects an overcurrent with respect to the semiconductor element during driving. Note that the semiconductor drive device preferably includes an overcurrent signal generation unit that generates an overcurrent detection signal indicating detection of an overcurrent when the overcurrent detection unit detects the overcurrent. In this way, the current flowing through the semiconductor element can be reliably cut off using the generated overcurrent detection signal. Further, the semiconductor drive device includes a supply current supply unit that starts supply of supply current to the drive signal generation unit triggered by input of the input signal, and the supply current supply unit triggers input of the overcurrent detection signal. Regardless of whether or not an input signal is input, the supply of the supply current to the drive signal generation unit is cut off, and the drive signal generation unit receives the current flowing through the semiconductor element when the supply of the supply current is cut off. It is preferable to block. In this way, when the overcurrent detection signal is input to the supply current supply unit, the supply current is not supplied from the supply current supply unit to the drive signal generation unit even if the input signal is input. As a result, the supply of supply current is reliably cut off, so that the current flowing through the semiconductor element can be cut off reliably. Moreover, the bypass circuit preferably bypasses a part of the supply current to the overcurrent signal generator. In this way, it is possible to easily generate an overcurrent detection signal using the supply current, and thus it is possible to easily shut down the semiconductor element using the supply current.

本実施形態における半導体駆動装置の電気的構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing an electrical configuration of a semiconductor drive device according to an embodiment. 半導体駆動装置の電気的構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the electrical constitution of a semiconductor drive device. 半導体駆動装置の動作態様を示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing an operation mode of the semiconductor drive device. バイパス回路側の抵抗の抵抗値とフォトカプラに入力される入力電流の遮断速度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the resistance value of the resistance by the side of a bypass circuit, and the interruption | blocking speed | rate of the input current input into a photocoupler. 他の実施形態における半導体駆動装置の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electric constitution of the semiconductor drive device in other embodiment.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１，図２に示されるように、本実施形態の半導体駆動装置１０は、プラズマリアクタを制御する半導体素子１１を駆動させるための装置である。プラズマリアクタは、自動車のエンジンの排ガスに含まれているＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去する装置であり、排気管に取り付けられている。また、プラズマリアクタは、放電電極が形成された複数のパネルを積層した構造を有している。この場合、電源から供給されてきたパルス電圧が隣接するパネル間に印加されると、誘電体バリア放電が生じ、放電電極間に誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。そして、プラズマの発生により、放電電極間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor drive device 10 of this embodiment is a device for driving a semiconductor element 11 that controls a plasma reactor. The plasma reactor is a device that removes PM (Particulate Matter) contained in the exhaust gas of an automobile engine, and is attached to an exhaust pipe. The plasma reactor has a structure in which a plurality of panels on which discharge electrodes are formed are stacked. In this case, when a pulse voltage supplied from a power source is applied between adjacent panels, dielectric barrier discharge occurs, and plasma due to dielectric barrier discharge is generated between the discharge electrodes. And by generation | occurrence | production of plasma, PM contained in the waste gas which distribute | circulates between discharge electrodes is oxidized (combusted) and removed.

図２に示されるように、半導体駆動装置１０には制御基板（図示略）が設けられ、制御基板上には電気回路１２が形成されている。電気回路１２は、パルス生成部２０（供給電流供給部）、駆動信号生成部３０、過電流検出部４０及び電流遮断部５０を備えている。 As shown in FIG. 2, the semiconductor drive device 10 is provided with a control board (not shown), and an electric circuit 12 is formed on the control board. The electric circuit 12 includes a pulse generation unit 20 (supply current supply unit), a drive signal generation unit 30, an overcurrent detection unit 40, and a current interruption unit 50.

パルス生成部２０は、信号源２１から出力された入力信号の入力を契機として、駆動信号生成部３０に対する供給電流の供給を開始させるためのものである。パルス生成部２０は電気経路２２を有している。電気経路２２の始端は、電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続されている。また、電気経路２２上には抵抗２３，２４が設けられている。なお、抵抗２３の抵抗値は２２ｋΩに設定され、抵抗２４の抵抗値は８ｋΩに設定されている。また、抵抗２３の一端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続されている。抵抗２３の他端は抵抗２４の一端に接続され、抵抗２４の他端は過電流信号生成部６０に電気的に接続されている。また、抵抗２３の他端は、コンパレータ２５のプラス側入力端子に接続されている。なお、コンパレータ２５のマイナス側入力端子には、抵抗２６の一端と抵抗２７の一端とが接続されている。抵抗２６の抵抗値は１０ｋΩに設定され、抵抗２７の抵抗値は１５０ｋΩに設定されている。また、抵抗２６の他端には信号源２１が接続され、抵抗２７の他端は接地されている。そして、コンパレータ２５の出力端子は駆動信号生成部３０に接続されている。 The pulse generation unit 20 is for starting supply of supply current to the drive signal generation unit 30 in response to input of an input signal output from the signal source 21. The pulse generator 20 has an electrical path 22. The starting end of the electric path 22 is electrically connected to a power source (Vcc). Resistors 23 and 24 are provided on the electrical path 22. The resistance value of the resistor 23 is set to 22 kΩ, and the resistance value of the resistor 24 is set to 8 kΩ. One end of the resistor 23 is electrically connected to a power source (Vcc). The other end of the resistor 23 is connected to one end of the resistor 24, and the other end of the resistor 24 is electrically connected to the overcurrent signal generation unit 60. The other end of the resistor 23 is connected to the plus side input terminal of the comparator 25. Note that one end of the resistor 26 and one end of the resistor 27 are connected to the negative side input terminal of the comparator 25. The resistance value of the resistor 26 is set to 10 kΩ, and the resistance value of the resistor 27 is set to 150 kΩ. The signal source 21 is connected to the other end of the resistor 26, and the other end of the resistor 27 is grounded. The output terminal of the comparator 25 is connected to the drive signal generator 30.

図２に示されるように、コンパレータ２５は、マイナス側入力端子に入力される信号（入力信号）の電圧が閾値よりも高い場合、即ち、プラス側入力端子に入力される信号の電圧よりも高い場合に、出力端子から駆動信号生成部３０に「Ｌ」レベルのパルス信号を出力するようになっている。また、コンパレータ２５は、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧が閾値よりも低い場合、即ち、プラス側入力端子に入力される信号の電圧よりも低い場合に、出力端子から駆動信号生成部３０に「Ｈ」レベルのパルス信号を出力するようになっている。 As shown in FIG. 2, the comparator 25 is higher in voltage when the signal (input signal) input to the negative input terminal is higher than the threshold, that is, higher than the voltage of the signal input into the positive input terminal. In this case, an “L” level pulse signal is output from the output terminal to the drive signal generation unit 30. Further, the comparator 25 outputs a drive signal generator from the output terminal when the voltage of the signal input to the negative input terminal is lower than the threshold value, that is, when the voltage of the signal input to the positive input terminal is lower. A pulse signal of “H” level is output to 30.

駆動信号生成部３０は、パルス生成部２０への入力信号の入力を契機として供給された供給電流に基づいて、半導体素子１１を駆動させるための駆動信号を生成するようになっている。駆動信号生成部３０は、１次側電気経路３１と２次側電気経路３２とを有している。１次側電気経路３１の始端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続され、１次側電気経路３１の終端はコンパレータ２５の出力端子に電気的に接続されている。よって、コンパレータ２５の出力端子から「Ｌ」レベルのパルス信号が出力されると、１次側電気経路３１の始端と終端との間に電位差が生じるため、電源（Ｖｃｃ）から１次側電気経路３１に供給電流が流れるようになる。また、１次側電気経路３１上には、駆動信号生成部側抵抗３３と、フォトカプラ３４（駆動用ＩＣ）を構成する発光ダイオード３５（発光素子）とが設けられている。なお、駆動信号生成部側抵抗３３の抵抗値は、５００Ω以上２ｋΩ以下（本実施形態では１ｋΩ）に設定されている。また、駆動信号生成部側抵抗３３の一端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続され、駆動信号生成部側抵抗３３の他端は、発光ダイオード３５のアノード端子に電気的に接続されている。なお、発光ダイオード３５のカソード端子は、コンパレータ２５の出力端子に電気的に接続されている。 The drive signal generation unit 30 generates a drive signal for driving the semiconductor element 11 based on a supply current supplied in response to an input signal input to the pulse generation unit 20. The drive signal generation unit 30 includes a primary side electrical path 31 and a secondary side electrical path 32. The starting end of the primary side electric path 31 is electrically connected to the power source (Vcc), and the end of the primary side electric path 31 is electrically connected to the output terminal of the comparator 25. Accordingly, when an “L” level pulse signal is output from the output terminal of the comparator 25, a potential difference is generated between the start end and the end of the primary side electrical path 31, so that the primary side electrical path from the power source (Vcc). A supply current flows through 31. In addition, on the primary side electrical path 31, a drive signal generation unit side resistor 33 and a light emitting diode 35 (light emitting element) constituting a photocoupler 34 (driving IC) are provided. The resistance value of the drive signal generation unit side resistor 33 is set to 500Ω or more and 2 kΩ or less (1 kΩ in this embodiment). In addition, one end of the drive signal generation unit side resistor 33 is electrically connected to the power source (Vcc), and the other end of the drive signal generation unit side resistor 33 is electrically connected to the anode terminal of the light emitting diode 35. The cathode terminal of the light emitting diode 35 is electrically connected to the output terminal of the comparator 25.

また、図２に示されるように、２次側電気経路３２の始端は、電気経路１３上に設けられた半導体素子１１のゲートに電気的に接続され、２次側電気経路３２の終端は接地されている。なお、本実施形態の半導体素子１１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）などの半導体素子である。また、２次側電気経路３２上には、ゲート抵抗３６と、フォトカプラ３４を構成するフォトトランジスタ３７（受光素子）とが設けられている。なお、ゲート抵抗３６の抵抗値は１０Ωに設定されている。ゲート抵抗３６の一端は半導体素子１１のゲートに電気的に接続され、ゲート抵抗３６の他端は、フォトトランジスタ３７のコレクタ端子に電気的に接続されている。また、フォトトランジスタ３７のエミッタ端子は接地されている。なお、フォトカプラ３４は、１次側電気経路３１を流れる供給電流を発光ダイオード３５によって光に変換し、その光をフォトトランジスタ３７で受光して再び電流に変換するようになっている。その結果、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に電流（駆動信号）が流れることにより、半導体素子１１がオン状態に切り替わり、半導体素子１１にドレイン電流が流れるようになる。 As shown in FIG. 2, the starting end of the secondary side electrical path 32 is electrically connected to the gate of the semiconductor element 11 provided on the electrical path 13, and the end of the secondary side electrical path 32 is grounded. Has been. The semiconductor element 11 of the present embodiment is a semiconductor element such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). A gate resistor 36 and a phototransistor 37 (light receiving element) constituting the photocoupler 34 are provided on the secondary-side electric path 32. The resistance value of the gate resistor 36 is set to 10Ω. One end of the gate resistor 36 is electrically connected to the gate of the semiconductor element 11, and the other end of the gate resistor 36 is electrically connected to the collector terminal of the phototransistor 37. The emitter terminal of the phototransistor 37 is grounded. The photocoupler 34 converts the supply current flowing through the primary side electric path 31 into light by the light emitting diode 35, receives the light by the phototransistor 37, and converts it again into current. As a result, a current (drive signal) flows from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary-side electric path 32, so that the semiconductor element 11 is switched on and a drain current flows through the semiconductor element 11.

図２に示されるように、過電流検出部４０は、半導体素子１１の駆動時に半導体素子１１に対する過電流を検出するためのものである。過電流検出部４０は電気経路４１を有している。電気経路４１の始端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続され、電気経路４１の終端は接地されている。また、電気経路４１上には抵抗４２，４３が設けられている。なお、抵抗４２の抵抗値は４５ｋΩに設定され、抵抗４３の抵抗値は３０ｋΩに設定されている。抵抗４２の一端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続されている。抵抗４２の他端は抵抗４３の一端に接続され、抵抗４３の他端は接地されている。また、抵抗４２の他端は、コンパレータ４４のプラス側入力端子に接続されている。なお、コンパレータ４４のマイナス側入力端子は、電気経路１３における半導体素子１１よりも始端側の部分に接続されている。そして、コンパレータ４４の出力端子は過電流信号生成部６０に接続されている。 As shown in FIG. 2, the overcurrent detection unit 40 is for detecting an overcurrent with respect to the semiconductor element 11 when the semiconductor element 11 is driven. The overcurrent detection unit 40 has an electrical path 41. The starting end of the electric path 41 is electrically connected to a power source (Vcc), and the end of the electric path 41 is grounded. Resistors 42 and 43 are provided on the electrical path 41. The resistance value of the resistor 42 is set to 45 kΩ, and the resistance value of the resistor 43 is set to 30 kΩ. One end of the resistor 42 is electrically connected to a power source (Vcc). The other end of the resistor 42 is connected to one end of the resistor 43, and the other end of the resistor 43 is grounded. The other end of the resistor 42 is connected to the plus side input terminal of the comparator 44. Note that the negative input terminal of the comparator 44 is connected to a portion of the electrical path 13 that is closer to the start side than the semiconductor element 11. The output terminal of the comparator 44 is connected to the overcurrent signal generator 60.

図２に示されるように、コンパレータ４４は、プラス側入力端子に入力される信号の電圧が、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧よりも低い場合に、出力端子から過電流信号生成部６０に「Ｌ」レベルの信号を出力するようになっている。また、コンパレータ４４は、プラス側入力端子に入力される信号の電圧が、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧よりも高い場合に、出力端子から過電流信号生成部６０に「Ｈ」レベルの信号を出力するようになっている。 As shown in FIG. 2, when the voltage of the signal input to the plus side input terminal is lower than the voltage of the signal input to the minus side input terminal, the comparator 44 generates an overcurrent signal generator from the output terminal. 60 outputs an “L” level signal. Further, the comparator 44 outputs an “H” level signal from the output terminal to the overcurrent signal generation unit 60 when the voltage of the signal input to the plus side input terminal is higher than the voltage of the signal input to the minus side input terminal. The signal is output.

電流遮断部５０は、過電流検出部４０によって過電流を検出した際に、供給電流を低下させて駆動信号の生成を停止させることにより、半導体素子１１に流れる電流を遮断するためのものである。詳述すると、電流遮断部５０はバイパス回路５１を備えている。バイパス回路５１は、上記した１次側電気経路３１を構成する配線のうち、電源（Ｖｃｃ）と駆動信号生成部３０とを繋ぐ配線５２から分岐している。具体的に言うと、バイパス回路５１の始端は、配線５２上に設けられた抵抗５３と上記した駆動信号生成部側抵抗３３とを繋ぐ配線に接続されている。なお、抵抗５３の抵抗値は５ｋΩに設定されている。そして、バイパス回路５１の終端は、過電流検出部４０のコンパレータ４４の出力端子と過電流信号生成部６０とを繋ぐ配線に接続されている。また、バイパス回路５１は、ダイオード５４と抵抗５５（受動素子）とを直列に接続してなる回路である。なお、抵抗５５の抵抗値は、１ｋΩ以上２００ｋΩ以下（本実施形態では１００ｋΩ）に設定されている。また、ダイオード５４のアノード端子は、配線５２においてバイパス回路５１が分岐する分岐点Ａ１に電気的に接続され、ダイオード５４のカソード端子は、抵抗５５の一端に電気的に接続されている。そして、抵抗５５の他端は、コンパレータ４４の出力端子と過電流信号生成部６０とを繋ぐ配線に電気的に接続されている。なお、抵抗５５は、１次側電気経路３１を流れる供給電流の一部をバイパスさせる機能を有している。 The current interrupting unit 50 is for interrupting the current flowing through the semiconductor element 11 by reducing the supply current and stopping the generation of the drive signal when the overcurrent detecting unit 40 detects the overcurrent. . More specifically, the current interrupting unit 50 includes a bypass circuit 51. The bypass circuit 51 is branched from a wiring 52 that connects the power supply (Vcc) and the drive signal generation unit 30 among the wirings constituting the primary-side electrical path 31 described above. More specifically, the starting end of the bypass circuit 51 is connected to a wiring that connects the resistor 53 provided on the wiring 52 and the above-described drive signal generation unit side resistor 33. The resistance value of the resistor 53 is set to 5 kΩ. The end of the bypass circuit 51 is connected to a wiring connecting the output terminal of the comparator 44 of the overcurrent detection unit 40 and the overcurrent signal generation unit 60. The bypass circuit 51 is a circuit formed by connecting a diode 54 and a resistor 55 (passive element) in series. The resistance value of the resistor 55 is set to 1 kΩ or more and 200 kΩ or less (100 kΩ in this embodiment). The anode terminal of the diode 54 is electrically connected to a branch point A1 where the bypass circuit 51 branches in the wiring 52, and the cathode terminal of the diode 54 is electrically connected to one end of the resistor 55. The other end of the resistor 55 is electrically connected to a wiring connecting the output terminal of the comparator 44 and the overcurrent signal generation unit 60. The resistor 55 has a function of bypassing a part of the supply current flowing through the primary side electric path 31.

図２に示されるように、上記した駆動信号生成部側抵抗３３は、配線５２において分岐点Ａ１とフォトカプラ３４との間に配置されている。また、上記したように、駆動信号生成部側抵抗３３の抵抗値は１ｋΩに設定され、抵抗５５の抵抗値は１００ｋΩに設定されている。即ち、バイパス回路５１側の抵抗５５の抵抗値は、１次側電気経路３１側の駆動信号生成部側抵抗３３の抵抗値よりも高く設定されている。その結果、バイパス回路５１は、過電流の検出時に、１次側電気経路３１側に流れる供給電流の一部を後述する過電流信号生成部６０にバイパスさせることにより、供給電流を徐々に低下させることができる。なお、フォトカプラ３４の仕様に応じて、フォトカプラ３４がオン状態に切り替わるために必要な電流が変化したり、ダイオード５４の仕様に応じて、バイパス回路５１側に流れる電流が変化したりする可能性がある。このため、駆動信号生成部側抵抗３３や抵抗５５等の抵抗値は、フォトカプラ３４やダイオード５４の仕様に応じて変更されるようになる。 As shown in FIG. 2, the above-described drive signal generation unit side resistor 33 is disposed between the branch point A <b> 1 and the photocoupler 34 in the wiring 52. Further, as described above, the resistance value of the drive signal generation unit side resistor 33 is set to 1 kΩ, and the resistance value of the resistor 55 is set to 100 kΩ. That is, the resistance value of the resistor 55 on the bypass circuit 51 side is set higher than the resistance value of the drive signal generation unit side resistor 33 on the primary side electrical path 31 side. As a result, when the overcurrent is detected, the bypass circuit 51 causes the overcurrent signal generation unit 60 (described later) to bypass a part of the supply current that flows on the primary-side electric path 31 side, thereby gradually reducing the supply current. be able to. Depending on the specifications of the photocoupler 34, the current required to switch the photocoupler 34 to the on state may change, or the current flowing to the bypass circuit 51 side may change depending on the specifications of the diode 54. There is sex. For this reason, the resistance values of the drive signal generation unit side resistor 33 and the resistor 55 are changed according to the specifications of the photocoupler 34 and the diode 54.

図１，図２に示されるように、上記電気回路１２は、過電流検出部４０によって過電流を検出した際に、過電流の検出を示す過電流検出信号を生成する過電流信号生成部６０を備えている。過電流信号生成部６０は電気経路６１を有している。電気経路６１の始端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続され、電気経路６１の終端は接地されている。また、電気経路６１上には抵抗６２，６３が設けられている。なお、抵抗６２，６３の抵抗値は、それぞれ１０ｋΩに設定されている。抵抗６２の一端は電源（Ｖｃｃ）に電気的に接続されている。抵抗６２の他端は抵抗６３の一端に接続され、抵抗６３の他端は接地されている。また、抵抗６２の他端は、コンパレータ６４のプラス側入力端子に接続されている。なお、コンパレータ６４のマイナス側入力端子には、過電流検出部４０側のコンパレータ４４の出力端子が接続されている。そして、コンパレータ６４の出力端子は、パルス生成部２０が備える抵抗２４の他端に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, when the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 40, the electric circuit 12 generates an overcurrent detection signal 60 that indicates an overcurrent detection. It has. The overcurrent signal generator 60 has an electrical path 61. The starting end of the electric path 61 is electrically connected to a power source (Vcc), and the end of the electric path 61 is grounded. Resistors 62 and 63 are provided on the electrical path 61. The resistance values of the resistors 62 and 63 are each set to 10 kΩ. One end of the resistor 62 is electrically connected to a power source (Vcc). The other end of the resistor 62 is connected to one end of the resistor 63, and the other end of the resistor 63 is grounded. The other end of the resistor 62 is connected to the plus side input terminal of the comparator 64. The output terminal of the comparator 44 on the overcurrent detection unit 40 side is connected to the negative input terminal of the comparator 64. The output terminal of the comparator 64 is connected to the other end of the resistor 24 provided in the pulse generator 20.

図２に示されるように、コンパレータ６４は、プラス側入力端子に入力される信号の電圧が、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧よりも低い場合に、出力端子からパルス生成部２０側のコンパレータ２５のプラス側入力端子に「Ｌ」レベルの信号を出力するようになっている。また、コンパレータ６４は、プラス側入力端子に入力される信号の電圧が、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧よりも高い場合に、出力端子からパルス生成部２０に「Ｈ」レベルの信号（過電流検出信号）を出力するようになっている。 As shown in FIG. 2, when the voltage of the signal input to the plus side input terminal is lower than the voltage of the signal input to the minus side input terminal, the comparator 64 is connected to the pulse generator 20 side from the output terminal. An “L” level signal is output to the plus side input terminal of the comparator 25. Further, the comparator 64 outputs an “H” level signal from the output terminal to the pulse generator 20 when the voltage of the signal input to the plus side input terminal is higher than the voltage of the signal input to the minus side input terminal. (Overcurrent detection signal) is output.

なお、パルス生成部２０は、過電流検出信号の入力を契機として、入力信号が入力されたか否かにかかわらず、駆動信号生成部３０に対する供給電流の供給を遮断させるようになっている。即ち、コンパレータ２５のプラス側入力端子に過電流検出信号が入力された場合には、コンパレータ２５のマイナス端子に入力信号が入力されたとしても、マイナス側入力端子に入力される信号の電圧が、プラス側入力端子に入力される信号の電圧よりも高くなることはない。その結果、入力信号が入力されたか否かにかかわらず、コンパレータ２５の出力端子からは常時「Ｈ」レベルのパルス信号が出力されるため、駆動信号生成部３０に対する供給電流の供給が遮断されるようになる。さらに、駆動信号生成部３０は、供給電流の供給が遮断されたことを契機としてフォトカプラ３４が作動しなくなるため、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に流れる電流が遮断される。 Note that the pulse generation unit 20 is configured to block supply of supply current to the drive signal generation unit 30 regardless of whether or not an input signal is input, triggered by the input of an overcurrent detection signal. That is, when an overcurrent detection signal is input to the positive input terminal of the comparator 25, even if an input signal is input to the negative terminal of the comparator 25, the voltage of the signal input to the negative input terminal is It does not become higher than the voltage of the signal input to the plus side input terminal. As a result, regardless of whether or not an input signal is input, a pulse signal of “H” level is always output from the output terminal of the comparator 25, so that supply of supply current to the drive signal generation unit 30 is cut off. It becomes like this. Further, since the photocoupler 34 does not operate when the supply of the supply current is cut off, the drive signal generation unit 30 cuts off the current flowing from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary side electrical path 32.

次に、半導体駆動装置１０の動作態様を説明する。 Next, the operation mode of the semiconductor drive device 10 will be described.

まず、過電流が検出されない通常動作、具体的には、半導体素子１１をオン状態に切り替える際の動作について説明する（図３のタイミング（ａ）を参照）。この場合、信号源２１から出力され、コンパレータ２５のマイナス側入力端子に入力される入力信号が、「Ｌ」レベル→「Ｈ」レベルに変化する。これに伴い、コンパレータ２５のマイナス側入力端子に入力された入力信号の電圧が閾値（即ち、コンパレータ２５のプラス側入力端子に入力される信号の電圧）よりも高くなるため、コンパレータ２５の出力端子から出力されるパルス信号が、「Ｈ」レベル→「Ｌ」レベルに変化する。その結果、コンパレータ２５の出力端子に接続された１次側電気経路３１の始端と終端との間に電位差が生じるため、電源（Ｖｃｃ）から１次側電気経路３１に供給電流が流れ始めるようになる。よって、フォトカプラ３４がオン状態になり、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に電流（駆動信号）が流れるため、半導体素子１１がオン状態に切り替わり、半導体素子１１にドレイン電流が流れ始める。 First, a normal operation in which no overcurrent is detected, specifically, an operation when the semiconductor element 11 is switched to an on state will be described (see timing (a) in FIG. 3). In this case, the input signal output from the signal source 21 and input to the negative input terminal of the comparator 25 changes from “L” level to “H” level. Accordingly, the voltage of the input signal input to the negative input terminal of the comparator 25 becomes higher than the threshold value (that is, the voltage of the signal input to the positive input terminal of the comparator 25). The pulse signal output from “H” changes from “H” level to “L” level. As a result, a potential difference is generated between the start end and the end of the primary side electrical path 31 connected to the output terminal of the comparator 25, so that the supply current starts to flow from the power source (Vcc) to the primary side electrical path 31. Become. Therefore, the photocoupler 34 is turned on, and a current (drive signal) flows from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary-side electric path 32, so that the semiconductor element 11 is switched on and a drain current flows through the semiconductor element 11. start.

次に、通常動作、具体的には、半導体素子１１をオフ状態に切り替える際の動作について説明する（図３のタイミング（ｂ）を参照）。この場合、コンパレータ２５のマイナス側入力端子に入力される入力信号が、「Ｈ」レベル→「Ｌ」レベルに変化する。これに伴い、マイナス側入力端子に入力された入力信号の電圧が閾値よりも低くなるため、コンパレータ２５の出力端子から出力されるパルス信号が、「Ｌ」レベル→「Ｈ」レベルの信号に変化する。その結果、１次側電気経路３１の始端と終端との間の電位差がなくなるため、電源（Ｖｃｃ）から１次側電気経路３１に対して供給電流が流れなくなる。よって、フォトカプラ３４がオフ状態になり、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に対して電流（駆動信号）が流れなくなるため、半導体素子１１がオフ状態に切り替わるようになる。 Next, a normal operation, specifically, an operation when the semiconductor element 11 is switched to an off state will be described (see timing (b) in FIG. 3). In this case, the input signal input to the negative input terminal of the comparator 25 changes from “H” level to “L” level. Along with this, the voltage of the input signal input to the negative input terminal becomes lower than the threshold value, so that the pulse signal output from the output terminal of the comparator 25 changes from the “L” level to the “H” level signal. To do. As a result, there is no potential difference between the starting end and the terminal end of the primary side electrical path 31, so that no supply current flows from the power source (Vcc) to the primary side electrical path 31. Therefore, the photocoupler 34 is turned off, and no current (drive signal) flows from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary side electrical path 32, so that the semiconductor element 11 is switched to the off state.

さらに、過電流を検出する検出動作、具体的には、半導体素子１１をオン状態に切り替える際の動作について説明する（図３のタイミング（ｃ）を参照）。本実施形態のタイミング（ｃ）では、上記したタイミング（ａ）と同様の動作が行われる。即ち、コンパレータ２５のマイナス側入力端子に入力される入力信号が「Ｈ」レベルに変化し、コンパレータ２５の出力端子から出力されるパルス信号が「Ｌ」レベルに変化すると、１次側電気経路３１の始端と終端との間に電位差が生じ、１次側電気経路３１に供給電流が流れ始める。その結果、フォトカプラ３４がオン状態になり、半導体素子１１がオン状態に切り替わるようになる。 Further, a detection operation for detecting an overcurrent, specifically, an operation when the semiconductor element 11 is switched to an on state will be described (see timing (c) in FIG. 3). At the timing (c) of the present embodiment, the same operation as the timing (a) described above is performed. That is, when the input signal input to the negative side input terminal of the comparator 25 changes to “H” level and the pulse signal output from the output terminal of the comparator 25 changes to “L” level, the primary side electric path 31. A potential difference is generated between the start end and the end of the power supply, and the supply current begins to flow through the primary side electric path 31. As a result, the photocoupler 34 is turned on, and the semiconductor element 11 is switched to the on state.

次に、検出動作、具体的には、半導体素子１１をオフ状態に切り替える際の動作について説明する（図３のタイミング（ｄ）を参照）。この場合、半導体素子１１に流れる電流が急激に増加し、過電流の状態になったことを検知する。具体的には、過電流検出部４０のコンパレータ４４を用いて、電気経路１３上にある半導体素子１１のドレイン−ソース間の電圧をモニタする。そして、電気経路１３に過電流が流れることにより、電気経路１３からコンパレータ４４のマイナス側入力端子に入力される信号の電圧が、電気経路４１からコンパレータ４４のプラス側入力端子に入力される信号の電圧よりも高くなると、コンパレータ４４の出力端子から出力される信号が、「Ｈ」レベル→「Ｌ」レベルに変化する。その結果、コンパレータ４４の出力端子とコンパレータ６４のマイナス側入力端子とを繋ぐ配線に接続されたバイパス回路５１の両端間に電位差が生じるため、電源（Ｖｃｃ）からバイパス回路５１に供給電流が流れ始めるようになる。そして、バイパス回路５１に供給電流の一部が流れ始めるのに伴い、１次側電気経路３１上にあるフォトカプラ３４の発光ダイオード３５に入力される供給電流（入力電流）が徐々に低下し、フォトカプラ３４がオフ状態になる。なお、本実施形態では、バイパス回路５１側の抵抗５５の抵抗値が大きくなるに従って、フォトカプラ３４に入力される入力電流の遮断速度が遅くなる（図４参照）。そして、フォトカプラ３４がオフ状態になると、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に対して電流が流れなくなるため、半導体素子１１が遮断される（オフ状態に切り替わる）ようになる。 Next, a detection operation, specifically, an operation when the semiconductor element 11 is switched to an off state will be described (see timing (d) in FIG. 3). In this case, it is detected that the current flowing through the semiconductor element 11 has increased abruptly and has entered an overcurrent state. Specifically, the voltage between the drain and source of the semiconductor element 11 on the electrical path 13 is monitored using the comparator 44 of the overcurrent detection unit 40. Then, when an overcurrent flows through the electrical path 13, the voltage of the signal input from the electrical path 13 to the negative input terminal of the comparator 44 is changed from that of the signal input from the electrical path 41 to the positive input terminal of the comparator 44. When the voltage becomes higher than the voltage, the signal output from the output terminal of the comparator 44 changes from “H” level to “L” level. As a result, a potential difference is generated between both ends of the bypass circuit 51 connected to the wiring connecting the output terminal of the comparator 44 and the negative input terminal of the comparator 64, so that a supply current starts to flow from the power supply (Vcc) to the bypass circuit 51. It becomes like this. Then, as part of the supply current begins to flow through the bypass circuit 51, the supply current (input current) input to the light emitting diode 35 of the photocoupler 34 on the primary side electrical path 31 gradually decreases, The photocoupler 34 is turned off. In the present embodiment, as the resistance value of the resistor 55 on the bypass circuit 51 side increases, the cutoff speed of the input current input to the photocoupler 34 becomes slower (see FIG. 4). When the photocoupler 34 is turned off, no current flows from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary-side electrical path 32, so that the semiconductor element 11 is blocked (switched to the off state).

その後、コンパレータ４４の出力端子から出力された「Ｌ」レベルの信号が、過電流信号生成部６０にあるコンパレータ６４のマイナス側入力端子に入力される。この場合、コンパレータ６４のマイナス側入力端子に入力される信号の電圧が、電気経路６１からコンパレータ６４のプラス側入力端子に入力される信号の電圧よりも低くなるため、コンパレータ６４の出力端子から出力される過電流検出信号が、「Ｌ」レベル→「Ｈ」レベルに変化する。なお、本実施形態の過電流検出信号は、「Ｈ」レベルの信号である。その後、過電流電出信号は、パルス生成部２０にあるコンパレータ２５のプラス側入力端子に入力される。 Thereafter, the “L” level signal output from the output terminal of the comparator 44 is input to the negative input terminal of the comparator 64 in the overcurrent signal generation unit 60. In this case, since the voltage of the signal input to the negative input terminal of the comparator 64 is lower than the voltage of the signal input to the positive input terminal of the comparator 64 from the electrical path 61, the voltage is output from the output terminal of the comparator 64. The detected overcurrent detection signal changes from “L” level to “H” level. Note that the overcurrent detection signal of the present embodiment is an “H” level signal. Thereafter, the overcurrent output signal is input to the plus side input terminal of the comparator 25 in the pulse generator 20.

また、過電流を検出したにもかかわらず、入力信号の停止が間に合わずに、次のパルス信号が入力されてしまう場合の動作について説明する（図３のタイミング（ｅ）を参照）。この場合、信号源２１から出力され、コンパレータ２５のマイナス側入力端子に入力される入力信号は、「Ｌ」レベル→「Ｈ」レベルに変化してしまう。 An operation in the case where the next pulse signal is input without stopping the input signal in spite of detection of an overcurrent will be described (see timing (e) in FIG. 3). In this case, the input signal output from the signal source 21 and input to the negative input terminal of the comparator 25 changes from “L” level to “H” level.

しかしながら、過電流を検出した時点で、バイパス回路５１側には供給電流の一部が流れているため、駆動信号生成部３０には、フォトカプラ３４をオン状態にするための供給電流が十分に流れなくなっている。その結果、半導体素子１１のゲートから２次側電気経路３２に電流が流れなくなるため、半導体素子１１がオン状態に至ることはない。また、過電流検出信号がコンパレータ２５のプラス側入力端子に入力されているため、入力信号をコンパレータ２５のマイナス側端子に入力したとしても、コンパレータ２５の出力端子から出力されるパルス信号が「Ｈ」レベル→「Ｌ」レベルに反転することはない。よって、何らかの不具合によってバイパス回路５１が機能しない場合においても、１次側電気経路３１にはフォトカプラ３４をオン状態にする供給電流が流れないため、半導体素子１１がオン状態に至ることはない。以上のことから、過電流の検出時には、半導体素子１１に流れる電流が確実に遮断されるようになる。 However, since a part of the supply current flows through the bypass circuit 51 when the overcurrent is detected, the drive signal generation unit 30 has a sufficient supply current for turning on the photocoupler 34. It has stopped flowing. As a result, no current flows from the gate of the semiconductor element 11 to the secondary-side electric path 32, so that the semiconductor element 11 does not reach the on state. In addition, since the overcurrent detection signal is input to the positive side input terminal of the comparator 25, even if the input signal is input to the negative side terminal of the comparator 25, the pulse signal output from the output terminal of the comparator 25 is “H”. It does not invert from “level” to “L” level. Therefore, even when the bypass circuit 51 does not function due to some trouble, the supply current for turning on the photocoupler 34 does not flow through the primary-side electric path 31, so that the semiconductor element 11 does not turn on. From the above, when the overcurrent is detected, the current flowing through the semiconductor element 11 is surely cut off.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

（１）本実施形態の半導体駆動装置１０では、過電流検出部４０が過電流を検出した際に、電流遮断部５０が半導体素子１１に流れる電流を遮断することにより、半導体素子１１が確実に保護される。しかも、過電流を検出した際には、供給電流の一部がバイパス回路５１に流れることにより、半導体素子１１に流れる電流が遮断されるが、バイパス回路５１は、例えばＩＣチップ等の能動素子を用いずに、受動素子である抵抗５５のみを用いて構成されるものである。即ち、バイパス回路５１がシンプルな回路となるため、過電流の検出時に半導体素子１１に流れる電流を確実に遮断しつつ、半導体駆動装置１０の低コスト化、小型化を図ることができる。 (1) In the semiconductor drive device 10 of the present embodiment, when the overcurrent detection unit 40 detects an overcurrent, the current interrupting unit 50 interrupts the current flowing through the semiconductor element 11 so that the semiconductor element 11 is reliably Protected. Moreover, when an overcurrent is detected, a part of the supply current flows to the bypass circuit 51, whereby the current flowing to the semiconductor element 11 is cut off. The bypass circuit 51, for example, uses an active element such as an IC chip. It is configured using only the resistor 55 which is a passive element without using it. That is, since the bypass circuit 51 is a simple circuit, it is possible to reduce the cost and size of the semiconductor drive device 10 while reliably blocking the current flowing through the semiconductor element 11 when an overcurrent is detected.

また、本実施形態では、過電流を検出すると同時に、供給電流の一部をバイパス回路５１にバイパスさせることが可能である。このため、過電流を検出すると同時に、フォトカプラ３４に流れる供給電流を低下させて、半導体素子１１を駆動させる駆動信号の生成を停止させるとともに、半導体素子１１に流れる電流を遮断することができる。つまり、過電流の検出から半導体素子１１に流れる電流の遮断開始までの動作を素早く行うことができる。 Further, in the present embodiment, it is possible to bypass a part of the supply current to the bypass circuit 51 at the same time as detecting the overcurrent. For this reason, at the same time as detecting the overcurrent, the supply current flowing through the photocoupler 34 can be reduced to stop the generation of the drive signal for driving the semiconductor element 11 and the current flowing through the semiconductor element 11 can be interrupted. That is, the operation from the detection of the overcurrent to the start of interruption of the current flowing through the semiconductor element 11 can be performed quickly.

（２）本実施形態では、抵抗５５の抵抗値（１００ｋΩ）が駆動信号生成部側抵抗３３の抵抗値（１ｋΩ）よりも高くなることにより、フォトカプラ３４側への供給電流の流れがバイパス回路５１側に切り替わる速度を遅くすることができる。その結果、フォトカプラ３４の発光ダイオード３５に入力される供給電流の遮断速度、ひいては、半導体素子１１に流れる電流の遮断速度が低下するため、遮断時におけるサージ電圧の発生を防止することができ、ひいては、サージ電圧を起因とする半導体素子１１の破損を防止することができる。 (2) In this embodiment, since the resistance value (100 kΩ) of the resistor 55 is higher than the resistance value (1 kΩ) of the drive signal generation unit side resistor 33, the flow of supply current to the photocoupler 34 side is bypass circuit. The speed of switching to the 51 side can be slowed. As a result, the interruption speed of the supply current input to the light emitting diode 35 of the photocoupler 34, and hence the interruption speed of the current flowing through the semiconductor element 11, is reduced, so that generation of a surge voltage at the time of interruption can be prevented. As a result, damage to the semiconductor element 11 due to surge voltage can be prevented.

（３）本実施形態では、過電流を検出した時点でバイパス回路５１側に供給電流の一部を流すことにより、フォトカプラ３４をオン状態にする供給電流を徐々に低下させるようにしている。しかも、本実施形態では、過電流を検出した時点で過電流検出信号をコンパレータ２５のプラス側入力端子に入力させ、出力端子から出力されるパルス信号が「Ｈ」レベル→「Ｌ」レベルに反転しないようにすることにより、１次側電気経路３１に、フォトカプラ３４をオン状態にする供給電流を流さないようにしている。即ち、フォトカプラ３４に流れる供給電流が２段階で遮断されるため、半導体素子１１に流れる電流を確実に遮断することができる。 (3) In this embodiment, by supplying a part of the supply current to the bypass circuit 51 when the overcurrent is detected, the supply current for turning on the photocoupler 34 is gradually reduced. In addition, in this embodiment, when an overcurrent is detected, an overcurrent detection signal is input to the plus side input terminal of the comparator 25, and the pulse signal output from the output terminal is inverted from “H” level to “L” level. By preventing this, supply current for turning on the photocoupler 34 is prevented from flowing through the primary-side electric path 31. That is, since the supply current flowing through the photocoupler 34 is cut off in two stages, the current flowing through the semiconductor element 11 can be cut off reliably.

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。 In addition, you may change the said embodiment as follows.

・上記実施形態のバイパス回路５１は、ダイオード５４と抵抗５５とを直列に接続してなる回路であり、始端側にダイオード５４が配置され、ダイオード５４よりも終端側に抵抗５５が配置されていた。しかし、バイパス回路５１の始端側に抵抗５５を配置し、抵抗５５よりもバイパス回路５１の終端側にダイオード５４を配置してもよい。 The bypass circuit 51 of the above embodiment is a circuit formed by connecting a diode 54 and a resistor 55 in series. The diode 54 is disposed on the start end side, and the resistor 55 is disposed on the end side of the diode 54. . However, the resistor 55 may be disposed on the start side of the bypass circuit 51, and the diode 54 may be disposed on the end side of the bypass circuit 51 with respect to the resistor 55.

・上記実施形態では、過電流の検出方法として、半導体素子１１のドレイン−ソース間の電圧をモニタする方法が用いられていた。しかし、カレントセンスで電流をモニタする方法（ＩＧＢＴなどの素子内部でコレクタ電流を分流（１：１０００程度）し、微小電流で間接的にコレクタ電流をモニタする方法）や、シャント抵抗によりドレイン電流（ＩＧＢＴの場合コレクタ電流）をモニタする方法などを用いてもよい。 In the above embodiment, a method of monitoring the drain-source voltage of the semiconductor element 11 is used as the overcurrent detection method. However, the current is monitored by current sensing (the collector current is shunted inside the IGBT or other element (about 1: 1000) and the collector current is indirectly monitored by a minute current), or the drain current ( A method of monitoring a collector current in the case of an IGBT may be used.

・上記実施形態の半導体駆動装置１０は、１つの半導体素子１１に対する過電流を検出した際に、半導体素子１１に流れる電流を遮断するようになっていた。しかし、半導体駆動装置は、半導体素子１１に対する過電流を検出した際に電流を遮断する電気回路１２を複数（例えば３つ）備えたものであってもよい。この場合、半導体駆動装置は、複数（例えば３つ）の半導体素子１１のうち、過電流を検出した半導体素子１１のみの電流を遮断するようになっている。また、図５に示されるように、半導体駆動装置７０は、複数（ここでは３つ）の半導体素子７１に対する過電流を検出した際に電流を遮断する電気回路７２を備えたものであってもよい。この場合、半導体駆動装置７０は、少なくとも１つの半導体素子７１に対する過電流を検出すれば、全ての半導体素子７１の電流を遮断するようになる。 The semiconductor drive device 10 of the above embodiment is configured to cut off the current flowing through the semiconductor element 11 when an overcurrent with respect to one semiconductor element 11 is detected. However, the semiconductor drive device may include a plurality of (for example, three) electric circuits 12 that cut off the current when an overcurrent to the semiconductor element 11 is detected. In this case, the semiconductor drive device cuts off the current of only the semiconductor element 11 that has detected the overcurrent among a plurality of (for example, three) semiconductor elements 11. Further, as shown in FIG. 5, the semiconductor drive device 70 may include an electric circuit 72 that cuts off the current when an overcurrent is detected for a plurality (three in this case) of semiconductor elements 71. Good. In this case, when the semiconductor drive device 70 detects an overcurrent for at least one semiconductor element 71, the current of all the semiconductor elements 71 is cut off.

・上記実施形態の半導体駆動装置１０は、自動車に搭載したプラズマリアクタに用いられていたが、例えば、船舶等に搭載したプラズマリアクタに用いてもよい。また、上記実施形態の半導体駆動装置１０は、半導体検査装置等の他の装置に用いられていてもよい。 -Although the semiconductor drive device 10 of the said embodiment was used for the plasma reactor mounted in the motor vehicle, you may use it for the plasma reactor mounted in the ship etc., for example. In addition, the semiconductor drive device 10 of the above embodiment may be used in other devices such as a semiconductor inspection device.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

（１）上記手段１において、前記駆動信号生成部を構成する駆動用ＩＣはフォトカプラであることを特徴とする半導体駆動装置。 (1) In the above-mentioned means 1, the semiconductor drive device characterized in that the drive IC constituting the drive signal generation unit is a photocoupler.

（２）上記手段１において、電源と前記駆動信号生成部とを繋ぐ配線から前記バイパス回路が分岐し、前記バイパス回路は、ダイオードと前記抵抗とを直列に接続してなり、前記ダイオードは、前記抵抗よりも前記配線において前記バイパス回路が分岐する分岐点寄りに配置されていることを特徴とする半導体駆動装置。 (2) In the above means 1, the bypass circuit branches from a wiring connecting the power source and the drive signal generation unit, and the bypass circuit is formed by connecting a diode and the resistor in series, A semiconductor drive device, wherein the semiconductor drive device is arranged closer to a branch point where the bypass circuit branches in the wiring than to a resistor.

１０，７０…半導体駆動装置
１１，７１…半導体素子
２０…供給電流供給部としてのパルス生成部
３０…駆動信号生成部
３３…駆動信号生成部側抵抗
３４…駆動用ＩＣとしてのフォトカプラ
４０…過電流検出部
５０…電流遮断部
５１…バイパス回路
５２…電源と駆動信号生成部とを繋ぐ配線
５４…ダイオード
５５…受動素子としての抵抗
６０…過電流信号生成部
Ａ１…分岐点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,70 ... Semiconductor drive device 11, 71 ... Semiconductor element 20 ... Pulse generation part 30 as supply current supply part ... Drive signal generation part 33 ... Drive signal generation part side resistor 34 ... Photocoupler 40 as drive IC ... Excess Current detection unit 50 ... Current cut-off unit 51 ... Bypass circuit 52 ... Wiring 54 connecting the power source and the drive signal generation unit ... Diode 55 ... Resistance 60 as a passive element ... Overcurrent signal generation unit A1 ... Branch point

Claims

A drive signal generation unit that generates a drive signal for driving the semiconductor element based on the supply current supplied in response to the input of the input signal;
An overcurrent detector for detecting an overcurrent with respect to the semiconductor element during driving;
A semiconductor driving device comprising: a current interrupting unit configured to interrupt a current flowing through the semiconductor element by stopping the generation of the drive signal by reducing the supply current when the overcurrent is detected by the overcurrent detecting unit; A device,
The current interrupting unit includes a bypass circuit including a passive element that bypasses a part of the supply current,
The semiconductor drive device, wherein the bypass circuit gradually reduces the supply current by bypassing a part of the supply current when the overcurrent is detected.

The semiconductor drive device according to claim 1, wherein the passive element is a resistor.

The bypass circuit branches from the wiring connecting the power source and the drive signal generator,
In the wiring, a drive signal generation unit side resistor is disposed between a branch point where the bypass circuit branches and a drive IC constituting the drive signal generation unit,
3. The semiconductor drive device according to claim 2, wherein a resistance value of the resistor is higher than a resistance value of the drive signal generation unit side resistor.

4. The semiconductor drive device according to claim 2, wherein the bypass circuit is formed by connecting a diode and the resistor in series.

5. An overcurrent signal generation unit that generates an overcurrent detection signal indicating detection of the overcurrent when the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit. The semiconductor drive device according to Item.

Supplied with an input of the input signal, a supply current supply unit that starts supply of the supply current to the drive signal generation unit,
The supply current supply unit, triggered by the input of the overcurrent detection signal, interrupts the supply of the supply current to the drive signal generation unit regardless of whether the input signal is input,
The semiconductor drive device according to claim 5, wherein the drive signal generation unit cuts off the current flowing through the semiconductor element when the supply of the supply current is cut off.

The semiconductor drive device according to claim 5, wherein the bypass circuit bypasses a part of the supply current to the overcurrent signal generation unit.