JP3309039B2 - Overcurrent protection circuit for inverter control device - Google Patents

Overcurrent protection circuit for inverter control device

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JP3309039B2
JP3309039B2 JP33521395A JP33521395A JP3309039B2 JP 3309039 B2 JP3309039 B2 JP 3309039B2 JP 33521395 A JP33521395 A JP 33521395A JP 33521395 A JP33521395 A JP 33521395A JP 3309039 B2 JP3309039 B2 JP 3309039B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御装
置のスイッチ素子の過電流を検出し、スイッチ素子の破
壊を防止する過電流保護回路に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an overcurrent protection circuit for detecting an overcurrent of a switch element of an inverter control device and preventing destruction of the switch element.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、インバータ制御装置のスイッチン
グ素子として、パワートランジスタを用いた場合におけ
る従来の過電流保護回路を図4を用いて説明する。
2. Description of the Related Art A conventional overcurrent protection circuit using a power transistor as a switching element of an inverter control device will be described below with reference to FIG.

【0003】スイッチング制御信号回路1は、例えばN
PN型の主トランジスタ3のスイッチングを制御する回
路であり、そのオン信号端TONは抵抗2を介して主トラ
ンジスタ3のベースに接続され、コモン端TCOM は、主
トランジスタ3のエミッタに接続されている。そして、
オン信号端TONから主トランジスタ3をオンするための
順バイアス電流を主トランジスタ3のベースに供給す
る。
The switching control signal circuit 1 has, for example, N
This is a circuit for controlling the switching of the PN type main transistor 3. The ON signal terminal TON is connected to the base of the main transistor 3 via the resistor 2, and the common terminal TCOM is connected to the emitter of the main transistor 3. . And
A forward bias current for turning on the main transistor 3 is supplied to the base of the main transistor 3 from the ON signal end TON.

【0004】また、オン信号端TONとコモン端TCOM と
の間には、抵抗8とコンデンサ9とで構成された時定数
回路が接続されている。時定数回路の出力端、即ち抵抗
8とコンデンサ9との接続点は、抵抗7を介し、一つ
は、ダイオード5を介して主トランジスタ3のコレクタ
に接続され、他の一つは、定電圧ダイオード6を介して
制御トランジスタ4のベースに接続されている。制御ト
ランジスタ4は、例えばNPN型のトランジスタであっ
て、そのコレクタが主トランジスタ3のベースに接続さ
れ、エミッタが主トランジスタ3のエミッタに接続され
ている。
A time constant circuit composed of a resistor 8 and a capacitor 9 is connected between the ON signal terminal TON and the common terminal TCOM. The output terminal of the time constant circuit, that is, the connection point between the resistor 8 and the capacitor 9 is connected to the collector of the main transistor 3 via the resistor 7, and the other is connected to the collector of the main transistor 3 via the diode 5. It is connected to the base of the control transistor 4 via a diode 6. The control transistor 4 is, for example, an NPN transistor. The collector is connected to the base of the main transistor 3 and the emitter is connected to the emitter of the main transistor 3.

【0005】更に、スイッチング制御信号回路1のオフ
信号端TOFF は、主トランジスタ3のベースに接続さ
れ、オフ信号端TOFF −コモン端TCOM が主トランジス
タ3のベース・エミッタ区間に接続されるように構成さ
れている。そして、このオフ信号端TOFF から、主トラ
ンジスタ3のベースに主トランジスタ3のターンオフ時
間を短縮するためのベース逆バイアス電流が供給され
る。
Further, the off signal end TOFF of the switching control signal circuit 1 is connected to the base of the main transistor 3, and the off signal end TOFF minus the common end TCOM is connected to the base-emitter section of the main transistor 3. Have been. Then, a base reverse bias current for shortening the turn-off time of the main transistor 3 is supplied to the base of the main transistor 3 from the off signal end TOFF.

【0006】以上のような構成において、スイッチング
制御信号回路1のオン信号端TONからオン信号が出力さ
れると、主トランジスタ3のベースに順バイアス電流が
流れ込んで主トランジスタ3がオン状態となり、コレク
タ電流Icが発生する。この時、コレクタ電流Icが規
定値以下であれば、主トランジスタ3のコレクタ・エミ
ッタ間電圧Vceは十分に小さい値となる。そして、抵
抗8とコンデンサ9により構成された時定数回路では、
コンデンサ9が充電され、その両端電圧が、オン信号の
発生から数マイクロ秒後に、スイッチング制御信号回路
1のオン信号端の電圧値に近い電圧値になる。
In the above configuration, when an ON signal is output from the ON signal terminal TON of the switching control signal circuit 1, a forward bias current flows into the base of the main transistor 3, and the main transistor 3 is turned on, and the collector is turned on. A current Ic is generated. At this time, if the collector current Ic is equal to or less than the specified value, the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 has a sufficiently small value. Then, in the time constant circuit constituted by the resistor 8 and the capacitor 9,
The capacitor 9 is charged, and the voltage across the capacitor 9 becomes a voltage value close to the voltage value of the ON signal end of the switching control signal circuit 1 several microseconds after the generation of the ON signal.

【0007】ここで、主トランジスタ3のコレクタ・エ
ミッタ間電圧Vceとダイオード5の順方向電圧Vfと
の和が、定電圧ダイオードのツェナー電圧Vzと制御ト
ランジスタ4のベース・エミッタ間電圧Vbeとの和を
下回るように選定すれば、抵抗7を流れる電流は全てダ
イオード5を通って主トランジスタ3のコレクタに流れ
込み、制御トランジスタ4はオフ状態となる。
Here, the sum of the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 and the forward voltage Vf of the diode 5 is the sum of the Zener voltage Vz of the constant voltage diode and the base-emitter voltage Vbe of the control transistor 4. , The entire current flowing through the resistor 7 flows into the collector of the main transistor 3 through the diode 5, and the control transistor 4 is turned off.

【0008】一方、主トランジスタ3のコレクタ電流I
cが規定値以上流れると、主トランジスタ3のコレクタ
・エミッタ間電圧Vceが大きくなる。よって、コレク
タ・エミッタ間電圧Vceとダイオード5の順方向電圧
Vfとの和が、定電圧ダイオード6のツェナー電圧Vz
と制御トランジスタ4のベース・エミッタ間電圧Vbe
の和より大きくなる。この場合には、定電圧ダイオード
6を介して抵抗7から流れ出る電流が制御トランジスタ
のベースに供給され、制御トランジスタ4はオン状態と
なる。これにより、主トランジスタ3のオン時にそのベ
ースからエミッタに流れていた電流は制御トランジスタ
4のコレクタ・エミッタ間に流れ、主トランジスタ3が
オフして、コレクタ電流Icは遮断される。
On the other hand, the collector current I of the main transistor 3
When c flows over a specified value, the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 increases. Therefore, the sum of the collector-emitter voltage Vce and the forward voltage Vf of the diode 5 becomes the Zener voltage Vz of the constant voltage diode 6.
And the base-emitter voltage Vbe of the control transistor 4
Is greater than the sum of In this case, the current flowing out of the resistor 7 via the constant voltage diode 6 is supplied to the base of the control transistor, and the control transistor 4 is turned on. As a result, the current flowing from the base to the emitter when the main transistor 3 is turned on flows between the collector and the emitter of the control transistor 4, the main transistor 3 is turned off, and the collector current Ic is cut off.

【0009】図5は、インバータ制御装置の主トランジ
スタの破壊時間特性と、過電流保護回路の保護時間特性
を示しており、縦軸には時間t、横軸には主トランジス
タのコレクタ・エミッタ間電圧Vceをとっている。
FIG. 5 shows the breakdown time characteristic of the main transistor of the inverter control device and the protection time characteristic of the overcurrent protection circuit. The vertical axis represents time t, and the horizontal axis represents the collector-emitter connection of the main transistor. It takes the voltage Vce.

【0010】図中、曲線aは、主トランジスタ3に規定
値以上の電流が流れた場合に、トランジスタ3のコレク
タ・エミッタ間電圧Vceと、主トランジスタ3が破壊
に至るまでの時間tとの関係を示す破壊時間曲線であ
る。破壊時間曲線で区分された領域1は、主トランジス
タ3が破壊される領域を示している。そして、この破壊
時間曲線aが示すように、トランジスタが破壊されるま
での時間は、コレクタ・エミッタ間電圧Vceが低けれ
ば長く、コレクタ・エミッタ間電圧Vceが高ければ短
くなる傾向がある。
In the figure, a curve a represents a relationship between the collector-emitter voltage Vce of the transistor 3 and the time t until the main transistor 3 is destroyed when a current of a prescribed value or more flows through the main transistor 3. FIG. Region 1 divided by the breakdown time curve indicates a region where the main transistor 3 is destroyed. As shown by the breakdown time curve a, the time required for the transistor to be destroyed tends to be longer when the collector-emitter voltage Vce is lower and shorter when the collector-emitter voltage Vce is higher.

【0011】また、図5の直線bは、図4の過電流保護
回路が主トランジスタ3をオフさせる保護時間曲線を示
している。この保護時間曲線と各軸とで区画された領域
2は、主トランジスタ3がオン状態となる領域を示して
いる。従って、図5から明らかなように、図4の過電流
保護回路においては主トランジスタ3のコレクタ・エミ
ッタ間電圧Vceが、ある一定の値を超えると一律に主
トランジスタ3のベースへの順バイアス電流を遮断す
る。
A straight line b in FIG. 5 shows a protection time curve in which the overcurrent protection circuit in FIG. A region 2 divided by the protection time curve and each axis indicates a region where the main transistor 3 is turned on. Therefore, as is apparent from FIG. 5, in the overcurrent protection circuit of FIG. 4, when the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 exceeds a certain value, the forward bias current to the base of the main transistor 3 is uniformly increased. Cut off.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
過電流保護回路では、上述のように主トランジスタ3の
コレクタ・エミッタ間電圧Vceが固定の値を超える
と、主トランジスタ3をオフ制御してしまう。従って、
図5の曲線aのように、主トランジスタ3のコレクタ・
エミッタ間電圧Vceが低い時にも、主トランジスタ3
がまだ破壊には至らないにもかかわらず、主トランジス
タ3を必要以上に短時間でオフさせるように動作する。
このため、従来は主トランジスタ3をその最大限の能力
で動作させることができないという問題があった。
However, in the conventional overcurrent protection circuit, when the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 exceeds the fixed value as described above, the main transistor 3 is turned off. . Therefore,
As shown by a curve a in FIG.
When the emitter-to-emitter voltage Vce is low, the main transistor 3
Operates so as to turn off the main transistor 3 in an unnecessarily short time even though it has not yet been destroyed.
For this reason, there has conventionally been a problem that the main transistor 3 cannot be operated with its maximum capacity.

【0013】本発明の目的は、簡単な回路構成により、
主トランジスタの持つ破壊耐力を最大限に活用すること
を可能とする安価な過電流保護回路を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a simple circuit configuration.
It is an object of the present invention to provide an inexpensive overcurrent protection circuit that can make the most of the breakdown strength of a main transistor.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記電流検出
手段及び前記電圧検出手段に加え以下のような構成を有
する。即ち、前記電流検出手段からの電流検出信号と第
1基準電圧とを比較する第1比較手段と、前記第1比較
手段による比較の結果、前記電流検出手段からの電流検
出信号が前記第1基準電圧以上になると、前記電圧検出
手段からの検出電圧により、所定の時定数で内部に充電
する時定数回路と、前記時定数回路の充電電圧と第2基
準電圧とを比較する第2比較手段と、前記第2比較手段
による比較の結果、前記時定数回路から供給された信号
が前記第2基準電圧以上になると前記スイッチ素子をオ
フさせる制御素子と、を有する。
The present invention has the following configuration in addition to the current detecting means and the voltage detecting means. That is, a first comparison means for comparing a current detection signal from the current detection means with a first reference voltage, and as a result of the comparison by the first comparison means, the current detection signal from the current detection means is equal to the first reference voltage. When the voltage exceeds the voltage , the voltage detection
Charged internally with a predetermined time constant by the detection voltage from the means
A time constant circuit, a second comparing means for comparing a charging voltage of the time constant circuit with a second reference voltage, and a signal supplied from the time constant circuit as a result of the comparison by the second comparing means. And a control element for turning off the switch element when the voltage becomes equal to or higher than two reference voltages.

【0016】一般的に、スイッチ素子の破壊までの時間
耐性は、スイッチ素子の端子間電圧に対応している。従
って、本発明の過電流保護回路のように、スイッチ素子
の端子間の電圧に応じてスイッチ素子をオフするまでの
時間を可変とすれば、この過電流保護回路が必要以上に
短時間で保護動作することはない。このため、常に、ス
イッチ素子をその能力の最大限の領域で動作させること
ができる。
In general, the time resistance until the switch element is destroyed corresponds to the voltage between the terminals of the switch element. Therefore, if the time until the switch element is turned off is made variable in accordance with the voltage between the terminals of the switch element as in the overcurrent protection circuit of the present invention, the overcurrent protection circuit protects in an unnecessarily short time. Will not work. For this reason, the switch element can always be operated in the maximum area of its capability.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態に係る
インバータ制御装置の過電流保護回路の構成例を示して
おり、図4と同一の構成要素には同一番号を付し説明を
簡略化する。
FIG. 1 shows an example of the configuration of an overcurrent protection circuit of an inverter control device according to an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. Simplify.

【0018】(回路構成)スイッチング制御信号回路1
のオン信号端TONは、抵抗2を介して主トランジスタ3
のベースに接続され、このオン信号端TONより主トラン
ジスタ3のオン・オフを制御するための順バイアス電流
が主トランジスタ3のベースに供給される。コモン端T
COM は、主トランジスタ3のエミッタに対して、主トラ
ンジスタ3のエミッタに流れる電流を検出するための電
流検出抵抗13を介して接続されている。この電流検出
抵抗13は、主トランジスタ3が形成される半導体チッ
プに対して外付けされた抵抗で構成してもよく、あるい
は半導体チップ内に別途セルを設けてこのセル上に抵抗
を形成し、主トランジスタ3に流れる電流に比例した分
電流を検出する方式のいずれでもよい。
(Circuit Configuration) Switching Control Signal Circuit 1
Of the main transistor 3 via the resistor 2
A forward bias current for controlling on / off of the main transistor 3 is supplied to the base of the main transistor 3 from the on signal end TON. Common end T
COM is connected to the emitter of the main transistor 3 via a current detection resistor 13 for detecting a current flowing through the emitter of the main transistor 3. The current detection resistor 13 may be constituted by a resistor externally attached to the semiconductor chip on which the main transistor 3 is formed, or a separate cell is provided in the semiconductor chip to form a resistor on this cell. Any method of detecting a current proportional to the current flowing through the main transistor 3 may be used.

【0019】主トランジスタ3のコレクタとコモン端T
COM との間には、主トランジスタ3のコレクタ・エミッ
タ電圧Vceを検出するための分圧抵抗10、11が設け
られている。分圧抵抗10と分圧抵抗11との接続点に
はオペアンプ12の一方の入力端子が接続されており、
分圧抵抗10、11によって分圧されたコレクタ・エミ
ッタ電圧Vceが、オペアンプ12に供給されている。ま
た、オペアンプ12の出力側は、ダイオード5及び抵抗
22を介して制御電源15に接続されている。
The collector of the main transistor 3 and the common terminal T
Between COM and COM, voltage dividing resistors 10 and 11 for detecting the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 are provided. One input terminal of an operational amplifier 12 is connected to a connection point between the voltage dividing resistors 10 and 11, and
The collector-emitter voltage Vce divided by the voltage dividing resistors 10 and 11 is supplied to the operational amplifier 12. The output side of the operational amplifier 12 is connected to the control power supply 15 via the diode 5 and the resistor 22.

【0020】電流検出抵抗13と主トランジスタ3のエ
ミッタとの接続点には第1比較器14の一方の入力端子
が接続されており、電流検出抵抗13の両端に発生する
電圧に応じた電圧値の電流検出信号が、第1比較器14
の一方の入力端子に供給されている。第1比較器14の
他方の入力端子には、基準電圧V1が供給されており、
第1比較器14の出力側は、抵抗21を介して制御電源
15に接続されると共に、ダイオード16及び抵抗22
を介して制御電源15に接続されている。
One input terminal of the first comparator 14 is connected to a connection point between the current detection resistor 13 and the emitter of the main transistor 3, and has a voltage value corresponding to a voltage generated at both ends of the current detection resistor 13. Is detected by the first comparator 14
Is supplied to one of the input terminals. The reference voltage V1 is supplied to the other input terminal of the first comparator 14,
The output side of the first comparator 14 is connected to the control power supply 15 via the resistor 21 and the diode 16 and the resistor 22.
Is connected to the control power supply 15 via the.

【0021】抵抗22と、ダイオード5及びダイオード
16との接続点には抵抗17の一端が接続され、抵抗1
7の他端にはコンデンサ18が接続されている。抵抗1
7とコンデンサ18とで時定数回路が構成され、この時
定数回路は抵抗22とコモン端TCOM との間に配置され
ている。抵抗17の他端側、即ち時定数回路の出力端に
は第2比較器19の一方の入力端子が接続されている。
第2比較器19の出力側は、抵抗20を介して制御電源
15に接続されると共に、制御トランジスタ4のベース
に接続されている。制御トランジスタ4は、そのコレク
タが主トランジスタ3のベースに接続され、エミッタが
スイッチング制御信号回路1のコモン端TCOM に接続さ
れている。なお、スイッチング制御信号回路1のオフ信
号端TOFF は、従来同様に主トランジスタ3のベースに
接続され、主トランジスタ3のオフ時にベースに逆バイ
アス電流を供給する。
One end of the resistor 17 is connected to a connection point between the resistor 22 and the diodes 5 and 16, and the resistor 1
The other end of 7 is connected to a capacitor 18. Resistance 1
A time constant circuit is constituted by 7 and the capacitor 18, and this time constant circuit is arranged between the resistor 22 and the common terminal TCOM. One input terminal of the second comparator 19 is connected to the other end of the resistor 17, that is, the output terminal of the time constant circuit.
The output side of the second comparator 19 is connected to the control power supply 15 via the resistor 20 and to the base of the control transistor 4. The control transistor 4 has a collector connected to the base of the main transistor 3 and an emitter connected to the common terminal TCOM of the switching control signal circuit 1. The OFF signal terminal TOFF of the switching control signal circuit 1 is connected to the base of the main transistor 3 as in the conventional case, and supplies a reverse bias current to the base when the main transistor 3 is turned off.

【0022】(回路動作)次に、上記過電流保護回路の
動作について図1及び図2を用いて説明する。なお、図
2は、本実施形態において、過電流保護回路が主トラン
ジスタ3に過電流が流れたことを検出し、主トランジス
タ3をオフ制御するまでの回路の動作を示すタイムチャ
ートを示している。
(Circuit Operation) Next, the operation of the overcurrent protection circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a time chart showing the operation of the circuit until the overcurrent protection circuit detects that an overcurrent has flowed through the main transistor 3 and turns off the main transistor 3 in this embodiment. .

【0023】スイッチング制御信号回路1のオン信号端
TONからオン信号が出力されると、主トランジスタ3の
ベースにこの主トランジスタ3をオンさせるために必要
な電圧が抵抗2を介して印加される。これにより、主ト
ランジスタ3のベースからエミッタ方向に向かって電流
が流れ、主トランジスタ3はオン状態となる。主トラン
ジスタ3のコレクタ・エミッタ間電圧Vceは抵抗1
0、抵抗11により分圧されてオペアンプ12に入力さ
れる。オペアンプ12はボルテージフォロワであり、分
圧された電圧をそのままの状態で図2(c)に示すよう
な電圧検出信号として出力する。
When an ON signal is output from the ON signal terminal TON of the switching control signal circuit 1, a voltage necessary for turning on the main transistor 3 is applied to the base of the main transistor 3 via the resistor 2. As a result, a current flows from the base of the main transistor 3 toward the emitter, and the main transistor 3 is turned on. The collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 is equal to the resistance 1
The voltage is divided by a resistor 11 and input to an operational amplifier 12. The operational amplifier 12 is a voltage follower, and outputs the divided voltage as it is as a voltage detection signal as shown in FIG.

【0024】第1比較器14には、図2(a)に示すよ
うな電流検出抵抗13の両端に発生する電圧に応じた電
流検出信号が供給される。主トランジスタ3のコレクタ
電流Icに規定値以上の電流が流れると、電流検出抵抗
13から出力される電流検出信号の電圧が基準電圧V1
より高くなり、図2(b)のように第1比較器14から
の出力がHレベルになる。
The first comparator 14 is supplied with a current detection signal corresponding to the voltage generated across the current detection resistor 13 as shown in FIG. When a current equal to or more than the specified value flows through the collector current Ic of the main transistor 3, the voltage of the current detection signal output from the current detection resistor 13 changes to the reference voltage V1.
2B, and the output from the first comparator 14 becomes H level as shown in FIG.

【0025】第1比較器14の出力がHレベルになる
と、ダイオード16がオフし、抵抗17とコンデンサ1
8により構成される時定数回路には、オン状態のダイオ
ード5を介して、図2(d)のようにオペアンプ12か
らの電圧検出信号に応じた電圧が入力される。時定数回
路はその時定数が予め定められており、この時定数回路
は、図2(e)に示すように、第2比較器19に対し
て、時定数と時定数回路への入力電圧とに応じた速度で
電圧値が上昇する電圧信号を出力する。第2比較器19
は、図2(f)に示すように、上記電圧信号と基準電圧
V2と比較して、基準電圧V2より電圧値が高くなると
これに応じてHレベルとなる信号を出力する。
When the output of the first comparator 14 goes high, the diode 16 turns off, and the resistor 17 and the capacitor 1
As shown in FIG. 2D, a voltage corresponding to a voltage detection signal from the operational amplifier 12 is input to the time constant circuit constituted by 8 through the diode 5 in the ON state. The time constant circuit has a predetermined time constant. The time constant circuit supplies the second comparator 19 with the time constant and the input voltage to the time constant circuit, as shown in FIG. A voltage signal whose voltage value increases at a corresponding speed is output. Second comparator 19
As shown in FIG. 2 (f), the voltage signal is compared with the reference voltage V2, and when the voltage value becomes higher than the reference voltage V2, a signal which becomes H level in response thereto is output.

【0026】第2比較器19からの出力信号がHレベル
になると、制御電源15から抵抗20を介して制御トラ
ンジスタ4のベースに電流が流れ込み、制御トランジス
タ4はオン状態となる。その結果、主トランジスタ3の
ベースからエミッタに流れていた電流は制御トランジス
タ4のコレクタに流れ、図2(g)に示すように、主ト
ランジスタ3が急速にオフ状態となり、主トランジスタ
3のコレクタ電流Icは遮断される。
When the output signal from the second comparator 19 becomes H level, a current flows from the control power supply 15 to the base of the control transistor 4 via the resistor 20, and the control transistor 4 is turned on. As a result, the current flowing from the base of the main transistor 3 to the emitter flows to the collector of the control transistor 4, and the main transistor 3 is rapidly turned off as shown in FIG. Ic is turned off.

【0027】一方、主トランジスタ3のコレクタ電流I
cが規定値以内の場合、電流検出抵抗13の両端に発生
する電圧は基準電圧V1より低く、第1比較器14から
の出力はLレベルとなる。第1比較器14の出力がLレ
ベルになると、ダイオード16がオンし、ダイオード5
がオフするため、時定数回路にはオペアンプ12からの
電圧検出信号が供給されない。従って、時定数回路から
の出力電圧が基準電圧V2よりも低くなり、第2比較器
19の出力はLレベルとなり、制御トランジスタ4のベ
ースには電流が供給されず、制御トランジスタ4はオフ
状態となる。よって、スイッチング制御信号回路1から
のオン信号をベースに受けて主トランジスタ3はオン状
態を継続する。
On the other hand, the collector current I of the main transistor 3
When c is within the specified value, the voltage generated across the current detection resistor 13 is lower than the reference voltage V1, and the output from the first comparator 14 is at the L level. When the output of the first comparator 14 becomes L level, the diode 16 turns on and the diode 5
Is turned off, the voltage detection signal from the operational amplifier 12 is not supplied to the time constant circuit. Accordingly, the output voltage from the time constant circuit becomes lower than the reference voltage V2, the output of the second comparator 19 becomes L level, no current is supplied to the base of the control transistor 4, and the control transistor 4 is turned off. Become. Therefore, the main transistor 3 keeps the ON state in response to receiving the ON signal from the switching control signal circuit 1 as a base.

【0028】図3は、本実施形態のインバータ制御装置
における主トランジスタの破壊時間特性と、過電流保護
回路の保護時間特性とを示す図であり、縦軸には時間
t、横軸には主トランジスタのコレクタ・エミッタ間電
圧Vceがとられている。図3において、曲線aは主ト
ランジスタ3の破壊時間曲線を示し、曲線cは、本実施
形態の過電流検出回路における保護時間曲線を示してい
る。また、曲線aで区画された領域1は、主トランジス
タ3が破壊される領域を示し、曲線cと各軸とで区画さ
れた領域2は、主トランジスタ3がオン状態となる領域
を示している。
FIG. 3 is a diagram showing the breakdown time characteristic of the main transistor and the protection time characteristic of the overcurrent protection circuit in the inverter control device according to the present embodiment. The collector-emitter voltage Vce of the transistor is taken. In FIG. 3, a curve a shows a breakdown time curve of the main transistor 3, and a curve c shows a protection time curve in the overcurrent detection circuit of the present embodiment. A region 1 defined by the curve a indicates a region where the main transistor 3 is destroyed, and a region 2 defined by the curve c and each axis indicates a region where the main transistor 3 is turned on. .

【0029】ここで、図1の分圧抵抗10、11の分圧
比をA、抵抗17とコンデンサ18により構成される時
定数回路の時定数をτ、時定数回路を経て第2比較器1
9により比較される電圧をV2とすると、図1の過電流
保護回路では、主トランジスタ3のコレクタ・エミッタ
間電圧Vceと、その電圧に応じて第2比較器19がH
レベルになるまでの時間tとの関係は次式(1)のよう
になる。
Here, the voltage dividing ratio of the voltage dividing resistors 10 and 11 in FIG. 1 is A, the time constant of the time constant circuit constituted by the resistor 17 and the capacitor 18 is τ, and the second comparator 1 is passed through the time constant circuit.
Assuming that the voltage compared by V.9 is V2, in the overcurrent protection circuit of FIG. 1, the second comparator 19 sets the H-level voltage in accordance with the collector-emitter voltage Vce of the main transistor 3 and the voltage.
The relationship with the time t until the level reaches the level is expressed by the following equation (1).

【0030】[0030]

【数1】 V2=A・Vce(1−exp(t/τ)) ・・・・(1) この式(1)を変形すると式(2)が得られる。V2 = A · Vce (1−exp (t / τ)) (1) By transforming equation (1), equation (2) is obtained.

【0031】[0031]

【数2】 t=−τ・ln(1−V2/(A・Vce)) ・・・・(2) 主トランジスタ3の破壊時間特性は、図3の曲線aのよ
うな特性を有しているため、式(2)に示されるような
対数関数により簡易的に近似できる。従って、破壊時間
曲線a上の2点を式(2)に代入して、式(2)の各定
数τ、V2、Aを算出すれば、得られた各定数に基づい
て図1の過電流保護回路における分圧抵抗10,11、
抵抗17、コンデンサ18の各定数の目安値を決定する
ことができる。そして、保護時間曲線が主トランジスタ
3が破壊される境界値を示す曲線aより内側、即ち非破
壊領域を通るように、上記各定数τ、V2及びAを所定
値に設定した場合の一例が、図3の曲線cである。
T = −τ · ln (1−V2 / (A · Vce)) (2) The breakdown time characteristic of the main transistor 3 has a characteristic like a curve a in FIG. Therefore, it can be simply approximated by a logarithmic function as shown in Expression (2). Therefore, by substituting the two points on the destruction time curve a into the equation (2) and calculating the respective constants τ, V2, and A in the equation (2), the overcurrent shown in FIG. Voltage dividing resistors 10 and 11 in the protection circuit,
The reference value of each constant of the resistor 17 and the capacitor 18 can be determined. An example in which the above constants τ, V2 and A are set to predetermined values so that the protection time curve is inside the curve a indicating the boundary value at which the main transistor 3 is destroyed, that is, passes through the non-destructive region, It is curve c of FIG.

【0032】以上明らかなように、本実施形態の過電流
保護回路の構成によれば、主トランジスタのコレクタ・
エミッタ間電圧Vceに基づいて変化する主トランジス
タの破壊耐力に応じて、主トランジスタをオフさせるま
での時間(保護時間)を可変とする。従って、主トラン
ジスタをその破壊耐力の最大限の領域で駆動することが
できる。
As is apparent from the above, according to the configuration of the overcurrent protection circuit of the present embodiment, the collector and the
The time until the main transistor is turned off (protection time) is made variable according to the breakdown strength of the main transistor that changes based on the emitter-to-emitter voltage Vce. Therefore, the main transistor can be driven in a region where the breakdown strength is maximized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態に係るインバータ制御装置
の過電流保護回路の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an overcurrent protection circuit of an inverter control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の過電流保護回路の各部の動作を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of each unit of the overcurrent protection circuit of FIG. 1;

【図3】 インバータ制御装置における主トランジスタ
の破壊時間特性と過電流保護回路の保護時間特性とを示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a breakdown time characteristic of a main transistor and a protection time characteristic of an overcurrent protection circuit in the inverter control device.

【図4】 従来のインバータ制御装置の過電流保護回路
の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an overcurrent protection circuit of a conventional inverter control device.

【図5】 従来のインバータ制御装置における主トラン
ジスタの破壊時間特性と過電流保護回路の保護時間特性
とを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a breakdown time characteristic of a main transistor and a protection time characteristic of an overcurrent protection circuit in a conventional inverter control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチング制御信号回路、2,17,20,2
1,22 抵抗、3 主トランジスタ、4 制御トラン
ジスタ、10,11 分圧抵抗、12 オペアンプ、1
3 電流検出抵抗、5,16 ダイオード、14 第1
比較器、15 制御電源、18 コンデンサ、19 第
2比較器。
1 switching control signal circuit, 2, 17, 20, 2
1,2 resistor, 3 main transistor, 4 control transistor, 10,11 voltage dividing resistor, 12 operational amplifier, 1
3 Current detection resistor, 5, 16 diode, 14 first
Comparator, 15 control power supply, 18 capacitor, 19 second comparator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−351296(JP,A) 特開 昭58−224577(JP,A) 特開 平4−138073(JP,A) 特開 平5−219759(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-351296 (JP, A) JP-A-58-224577 (JP, A) JP-A-4-1388073 (JP, A) JP-A-5-224 219759 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 微小駆動信号を制御電極に受けて大電流
を流すスイッチ素子に過電流が流れて破壊することを防
止するインバータ制御装置の過電流保護回路であって、 前記スイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出手段
と、 前記スイッチ素子の端子間にかかる電圧を検出する電圧
検出手段と、 前記電流検出手段からの電流検出信号と第1基準電圧と
を比較する第1比較手段と、 前記第1比較手段による比較の結果、前記電流検出手段
からの電流検出信号が前記第1基準電圧以上になると、
前記電圧検出手段からの検出電圧により、所定の時定数
で内部に充電する時定数回路と、前記時定数回路の充電電圧 と第2基準電圧とを比較する
第2比較手段と、 前記第2比較手段による比較の結果、前記時定数回路か
ら供給された信号が前記第2基準電圧以上になると前記
スイッチ素子をオフさせる制御素子と、 を有することを特徴とするインバータ制御装置の過電流
保護回路。
1. An overcurrent protection circuit of an inverter control device for preventing a switch element, which receives a minute drive signal to a control electrode and allows a large current to flow, to prevent an overcurrent from flowing and being destroyed, the current flowing through the switch element. Current detecting means for detecting a voltage between the terminals of the switch element; a first comparing means for comparing a current detection signal from the current detecting means with a first reference voltage; As a result of the comparison by the first comparing means, when the current detection signal from the current detecting means becomes equal to or higher than the first reference voltage,
A predetermined time constant is determined by the detection voltage from the voltage detection means.
A time-constant circuit for charging internally, a second comparing means for comparing a charging voltage of the time-constant circuit with a second reference voltage, and a result of the comparison by the second comparing means, which is supplied from the time-constant circuit. A control element for turning off the switch element when a signal becomes equal to or higher than the second reference voltage.
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