JP3367699B2 - 過電流保護回路 - Google Patents
過電流保護回路Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】電力用半導体素子として用いられ
るＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の
過電流保護回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＩＧＢＴに流れるコレクタ電流を監視す
るには、直接コレクタ電流を測定する方法と、コレクタ
・エミッタ間電圧を測定し、これをコレクタ電流に変換
する方法とがある。後者はそのシステムが比較的簡単な
ことから広く用いられている。 【０００３】この後者の方法によるＩＧＢＴの過電流保
護回路が特開平３−１７７１３号公報に開示されてい
る。この回路はパワー段に用いられたＩＧＢＴのコレク
タ・エミッタ間電圧を検出し、この電圧を所定のしきい
値と比較し、しきい値を超える場合はゲート電圧を下げ
てＩＧＢＴを過電流から保護するようにしたものであ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ＩＧＢＴ等の
トランジスタは素子温度によってコレクタ・エミッタ間
飽和電圧（以下、飽和電圧又はＶｃｅ（ｓａｔ）とい
う。）が変化するという特性を有する。従って、しきい
値を一定の値に設定すると精度の点で問題があった。こ
のため従来の保護回路では、温度変化分も考慮してやや
低めに（辛めに）しきい値を設定していた。そこで本発
明の目的は、素子温度の変化に応じて所定のコレクタ・
エミッタ間電圧データ（しきい値）を変化させる過電流
保護回路を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧を検
出する電圧検出手段と、前記ＩＧＢＴの素子温度を検出
する温度検出手段と、温度検出手段によって検出された
素子温度に基づいてしきい値となる所定のコレクタ・エ
ミッタ間電圧データを補正する電圧補正手段と、前記電
圧検出手段の出力信号と前記電圧補正手段の出力信号と
を比較する比較手段と、この比較手段から出力された一
致信号に基づいて前記ＩＧＢＴのゲート入力信号を制限
する信号制限手段とを設けたことを特徴とする。 【０００６】 【作用】まず、温度検出手段から出力された素子温度デ
ータに基づいて電圧補正手段は所定のコレクタ・エミッ
タ間電圧データを補正する。次に、補正された電圧デー
タと電圧検出手段から出力されたコレクタ・エミッタ間
電圧とが比較手段で比較される。もし、何らかの原因に
よりコレクタ電流が増加し、コレクタ・エミッタ間電圧
と補正後の電圧データとが一致した時は信号制限手段に
よりゲート入力信号が制限されるためＩＧＢＴに流れる
コレクタ電流も制限されＩＧＢＴは過電流から保護され
る。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る過電流保護回
路の要部構成図で、この過電流保護回路１は、例えばイ
ンバータ装置のスイッチング回路に用いられるものであ
る。 【０００８】過電流保護回路１は、スイッチング用のＩ
ＧＢＴ２と、このＩＧＢＴ２を覆うケース２ａと、この
ケース２ａの表面に取着された温度検出手段としてのサ
ーミスタ３と、このサーミスタ３で検知した温度データ
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄ
という。）４と、このＡ／Ｄ４から出力された温度デー
タを入力する電圧補正手段としてのマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンという。）５と、予め設定した飽和
電圧データを記憶させるメモリ６と、ＩＧＢＴ２のコレ
クタ・エミッタ間電圧をデジタル信号に変換して出力す
る電圧検出手段としてのＡ／Ｄ７と、このＡ／Ｄ７から
出力されるコレクタ・エミッタ間電圧と前記マイコン５
で補正された飽和電圧データとを比較する比較手段とし
てのコンパレータ８と、このコンパレータ８から出力さ
れる一致信号でオンとなる信号制限手段としてのスイッ
チング回路９と、ドライブ入力信号を増幅するアンプ１
０とにより構成され、このアンプ１０の出力信号は前記
スイッチング回路９を介して前記ＩＧＢＴ２のゲートに
入力される。更に、前記ＩＧＢＴ２のコレクタは負荷抵
抗Ｒを介して正極側電源に接続され、エミッタは接地さ
れる。 【０００９】尚、前記サーミスタ３の代りに他の温度セ
ンサを、Ａ／Ｄ４、Ａ／Ｄ７、コンパレータ８として従
来のＩＣ等を、メモリ６として従来のＲＯＭ等を夫々用
いることができる。又、マイコン５、スイッチング回路
９及びアンプ１０も従来のＩＣ等で構成できることはい
うまでもない。又、信号制限手段としてスイッチング回
路９を用いコンパレータ８からの一致信号でドライブ入
力信号を遮断するよう構成したが、スイッチング回路９
を用いず、例えば一致信号で前記アンプ１０の入力バイ
アスレベルを変え、増幅度を下げるようにしてもよい。 【００１０】次に、この回路１の動作について説明す
る。初期状態では、ドライブ信号がアンプ１０及びスイ
ッチング回路９を介してＩＧＢＴ２のゲートに入力さ
れ、このＩＧＢＴ２には通常のコレクタ電流が流れてい
る。 【００１１】まず、前記ＩＧＢＴ２のケース２ａに取着
されたサーミスタ３により前記ＩＧＢＴ２の素子温度
（熱抵抗の小さいところで検出しているため、接合部の
温度に近い温度が得られる。即ち、この素子温度は接合
部温度に略等しい。）が検出され、この温度データはＡ
／Ｄ４でデジタル変換されマイコン５に入力される。一
方、メモリ６には基準となる飽和電圧データと接合部温
度データが予め書込まれている。例えば、図２に示すよ
うにＩＧＢＴ２のＶｃｅ（ｓａｔ）対接合部温度特性図
から求めた１０°Ｃにおけるコレクタ・エミッタ間飽和
電圧３．８０Ｖ（同図Ａ点）を予め前記メモリ６に書込
んでおく。マイコン５は前記Ａ／Ｄ４から入力された温
度データに基づいて前記メモリ６に書込まれた飽和電圧
データを補正する。 【００１２】例えば、接合部の温度が８０℃の場合は温
度１０℃での飽和電圧３．８０Ｖに対し温度が７０℃上
昇した時の電圧、即ち、４．４Ｖ（同図Ｂ点）を前記マ
イコン５で演算して求める。即ち、図２に示すＩＧＢＴ
２のＶｃｅ（ｓａｔ）対接合部温度特性に示される各温
度に対するＶｃｅ（ｓａｔ）を計算する計算式が前記マ
イコン５にプログラムされている。そして計算の結果、
前記マイコン５より補正後の飽和電圧データ４．４Ｖが
出力され、このデータが前記コンパレータ８の一方の端
子に入力される。 【００１３】一方、前記ＩＧＢＴ２のコレクタ・エミッ
タ間電圧は前記Ａ／Ｄ７を介して前記コンパレータ８の
他方の端子に入力される。この電圧が例えば４．０Ｖだ
とすると飽和電圧４．４Ｖより０．４Ｖ低いため前記コ
ンパレータ８から一致信号は出力されない。今、何らか
の理由によりコレクタ電流が増加しコレクタ・エミッタ
間電圧が４．４Ｖ以上になると前記コンパレータ８から
一致信号が出力される。 【００１４】そして、この一致信号は前記スイッチング
回路９に入力されドライブ入力信号を遮断する。従っ
て、コレクタ電流の増加が確認されるのと略同時にドラ
イブ信号が遮断されることから前記ＩＧＢＴ２に過電流
が流れるのを防止できる。 【００１５】尚、前記メモリ６としてＲＡＭを用い、書
込んだ飽和電圧を前記マイコン５に読み出してキーボー
ド等でデータを更に補正するようにすれば、過電流の検
出の精度を更に上げることが可能となる。 【００１６】以上説明したようにしきい値となる飽和電
圧をＩＧＢＴの素子温度（接合部温度）に応じて変化さ
せるようにしたので、従来のようにしきい値を低めに設
定する必要がなくなり保護回路の精度を上げ、ＩＧＢＴ
を効率良く保護することが可能となる。又、ＩＣ等の従
来の部品で本発明を構成できるので装置の小型化にも好
適である。 【００１７】 【発明の効果】温度検出手段を設けてＩＧＢＴの素子温
度を検出し、この温度に基づいて所定のコレクタ・エミ
ッタ間電圧データを補正するようにしたので過電流検出
の精度を向上させ、ＩＧＢＴを効率良く保護することが
できる。
るＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の
過電流保護回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＩＧＢＴに流れるコレクタ電流を監視す
るには、直接コレクタ電流を測定する方法と、コレクタ
・エミッタ間電圧を測定し、これをコレクタ電流に変換
する方法とがある。後者はそのシステムが比較的簡単な
ことから広く用いられている。 【０００３】この後者の方法によるＩＧＢＴの過電流保
護回路が特開平３−１７７１３号公報に開示されてい
る。この回路はパワー段に用いられたＩＧＢＴのコレク
タ・エミッタ間電圧を検出し、この電圧を所定のしきい
値と比較し、しきい値を超える場合はゲート電圧を下げ
てＩＧＢＴを過電流から保護するようにしたものであ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ＩＧＢＴ等の
トランジスタは素子温度によってコレクタ・エミッタ間
飽和電圧（以下、飽和電圧又はＶｃｅ（ｓａｔ）とい
う。）が変化するという特性を有する。従って、しきい
値を一定の値に設定すると精度の点で問題があった。こ
のため従来の保護回路では、温度変化分も考慮してやや
低めに（辛めに）しきい値を設定していた。そこで本発
明の目的は、素子温度の変化に応じて所定のコレクタ・
エミッタ間電圧データ（しきい値）を変化させる過電流
保護回路を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧を検
出する電圧検出手段と、前記ＩＧＢＴの素子温度を検出
する温度検出手段と、温度検出手段によって検出された
素子温度に基づいてしきい値となる所定のコレクタ・エ
ミッタ間電圧データを補正する電圧補正手段と、前記電
圧検出手段の出力信号と前記電圧補正手段の出力信号と
を比較する比較手段と、この比較手段から出力された一
致信号に基づいて前記ＩＧＢＴのゲート入力信号を制限
する信号制限手段とを設けたことを特徴とする。 【０００６】 【作用】まず、温度検出手段から出力された素子温度デ
ータに基づいて電圧補正手段は所定のコレクタ・エミッ
タ間電圧データを補正する。次に、補正された電圧デー
タと電圧検出手段から出力されたコレクタ・エミッタ間
電圧とが比較手段で比較される。もし、何らかの原因に
よりコレクタ電流が増加し、コレクタ・エミッタ間電圧
と補正後の電圧データとが一致した時は信号制限手段に
よりゲート入力信号が制限されるためＩＧＢＴに流れる
コレクタ電流も制限されＩＧＢＴは過電流から保護され
る。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る過電流保護回
路の要部構成図で、この過電流保護回路１は、例えばイ
ンバータ装置のスイッチング回路に用いられるものであ
る。 【０００８】過電流保護回路１は、スイッチング用のＩ
ＧＢＴ２と、このＩＧＢＴ２を覆うケース２ａと、この
ケース２ａの表面に取着された温度検出手段としてのサ
ーミスタ３と、このサーミスタ３で検知した温度データ
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄ
という。）４と、このＡ／Ｄ４から出力された温度デー
タを入力する電圧補正手段としてのマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンという。）５と、予め設定した飽和
電圧データを記憶させるメモリ６と、ＩＧＢＴ２のコレ
クタ・エミッタ間電圧をデジタル信号に変換して出力す
る電圧検出手段としてのＡ／Ｄ７と、このＡ／Ｄ７から
出力されるコレクタ・エミッタ間電圧と前記マイコン５
で補正された飽和電圧データとを比較する比較手段とし
てのコンパレータ８と、このコンパレータ８から出力さ
れる一致信号でオンとなる信号制限手段としてのスイッ
チング回路９と、ドライブ入力信号を増幅するアンプ１
０とにより構成され、このアンプ１０の出力信号は前記
スイッチング回路９を介して前記ＩＧＢＴ２のゲートに
入力される。更に、前記ＩＧＢＴ２のコレクタは負荷抵
抗Ｒを介して正極側電源に接続され、エミッタは接地さ
れる。 【０００９】尚、前記サーミスタ３の代りに他の温度セ
ンサを、Ａ／Ｄ４、Ａ／Ｄ７、コンパレータ８として従
来のＩＣ等を、メモリ６として従来のＲＯＭ等を夫々用
いることができる。又、マイコン５、スイッチング回路
９及びアンプ１０も従来のＩＣ等で構成できることはい
うまでもない。又、信号制限手段としてスイッチング回
路９を用いコンパレータ８からの一致信号でドライブ入
力信号を遮断するよう構成したが、スイッチング回路９
を用いず、例えば一致信号で前記アンプ１０の入力バイ
アスレベルを変え、増幅度を下げるようにしてもよい。 【００１０】次に、この回路１の動作について説明す
る。初期状態では、ドライブ信号がアンプ１０及びスイ
ッチング回路９を介してＩＧＢＴ２のゲートに入力さ
れ、このＩＧＢＴ２には通常のコレクタ電流が流れてい
る。 【００１１】まず、前記ＩＧＢＴ２のケース２ａに取着
されたサーミスタ３により前記ＩＧＢＴ２の素子温度
（熱抵抗の小さいところで検出しているため、接合部の
温度に近い温度が得られる。即ち、この素子温度は接合
部温度に略等しい。）が検出され、この温度データはＡ
／Ｄ４でデジタル変換されマイコン５に入力される。一
方、メモリ６には基準となる飽和電圧データと接合部温
度データが予め書込まれている。例えば、図２に示すよ
うにＩＧＢＴ２のＶｃｅ（ｓａｔ）対接合部温度特性図
から求めた１０°Ｃにおけるコレクタ・エミッタ間飽和
電圧３．８０Ｖ（同図Ａ点）を予め前記メモリ６に書込
んでおく。マイコン５は前記Ａ／Ｄ４から入力された温
度データに基づいて前記メモリ６に書込まれた飽和電圧
データを補正する。 【００１２】例えば、接合部の温度が８０℃の場合は温
度１０℃での飽和電圧３．８０Ｖに対し温度が７０℃上
昇した時の電圧、即ち、４．４Ｖ（同図Ｂ点）を前記マ
イコン５で演算して求める。即ち、図２に示すＩＧＢＴ
２のＶｃｅ（ｓａｔ）対接合部温度特性に示される各温
度に対するＶｃｅ（ｓａｔ）を計算する計算式が前記マ
イコン５にプログラムされている。そして計算の結果、
前記マイコン５より補正後の飽和電圧データ４．４Ｖが
出力され、このデータが前記コンパレータ８の一方の端
子に入力される。 【００１３】一方、前記ＩＧＢＴ２のコレクタ・エミッ
タ間電圧は前記Ａ／Ｄ７を介して前記コンパレータ８の
他方の端子に入力される。この電圧が例えば４．０Ｖだ
とすると飽和電圧４．４Ｖより０．４Ｖ低いため前記コ
ンパレータ８から一致信号は出力されない。今、何らか
の理由によりコレクタ電流が増加しコレクタ・エミッタ
間電圧が４．４Ｖ以上になると前記コンパレータ８から
一致信号が出力される。 【００１４】そして、この一致信号は前記スイッチング
回路９に入力されドライブ入力信号を遮断する。従っ
て、コレクタ電流の増加が確認されるのと略同時にドラ
イブ信号が遮断されることから前記ＩＧＢＴ２に過電流
が流れるのを防止できる。 【００１５】尚、前記メモリ６としてＲＡＭを用い、書
込んだ飽和電圧を前記マイコン５に読み出してキーボー
ド等でデータを更に補正するようにすれば、過電流の検
出の精度を更に上げることが可能となる。 【００１６】以上説明したようにしきい値となる飽和電
圧をＩＧＢＴの素子温度（接合部温度）に応じて変化さ
せるようにしたので、従来のようにしきい値を低めに設
定する必要がなくなり保護回路の精度を上げ、ＩＧＢＴ
を効率良く保護することが可能となる。又、ＩＣ等の従
来の部品で本発明を構成できるので装置の小型化にも好
適である。 【００１７】 【発明の効果】温度検出手段を設けてＩＧＢＴの素子温
度を検出し、この温度に基づいて所定のコレクタ・エミ
ッタ間電圧データを補正するようにしたので過電流検出
の精度を向上させ、ＩＧＢＴを効率良く保護することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る過電流保護回路の要部構成図であ
る。 【図２】コレクタ・エミッタ間飽和電圧対接合部温度特
性図である。 【符号の説明】 １・・・過電流保護回路、２・・・ＩＧＢＴ、３・・・サーミス
タ（温度検出手段）、４・・・Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）、
５・・・マイクロコンピュータ（電圧補正手段）、６・・・メ
モリ、７・・・Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）、８・・・コン
パレータ（比較手段）、９・・・スイッチング回路（信号
制限手段）。
る。 【図２】コレクタ・エミッタ間飽和電圧対接合部温度特
性図である。 【符号の説明】 １・・・過電流保護回路、２・・・ＩＧＢＴ、３・・・サーミス
タ（温度検出手段）、４・・・Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）、
５・・・マイクロコンピュータ（電圧補正手段）、６・・・メ
モリ、７・・・Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）、８・・・コン
パレータ（比較手段）、９・・・スイッチング回路（信号
制限手段）。
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フロントページの続き
(72)発明者 安楽 文雄
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(56)参考文献 特開 平１−111219（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−181474（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−164269（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−17713（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−56553（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−284733（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−292656（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−105448（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−91498（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05F 1/56
H02H 7/06 - 7/097
H02H 7/12
H02M 3/155
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧を
検出する電圧検出手段と、前記ＩＧＢＴの素子温度を検
出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出
された素子温度に基づいてしきい値となる所定のコレク
タ・エミッタ間電圧データを補正する電圧補正手段と、
前記電圧検出手段の出力信号と前記電圧補正手段の出力
信号とを比較する比較手段と、この比較手段から出力さ
れた一致信号に基づいて前記ＩＧＢＴのゲート入力信号
を制限する信号制限手段とを設けたことを特徴とする過
電流保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01810693A JP3367699B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 過電流保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01810693A JP3367699B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 過電流保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06209519A JPH06209519A (ja) | 1994-07-26 |
| JP3367699B2 true JP3367699B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=11962377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01810693A Expired - Fee Related JP3367699B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 過電流保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367699B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7586726B2 (en) | 2006-10-25 | 2009-09-08 | Denso Corporation | Switching element overcurrent protection circuit which operates within a high-voltage system that incorporates the switching element |
| US9509209B2 (en) | 2013-04-15 | 2016-11-29 | Denso Corporation | Drive unit for switching element |
Families Citing this family (16)
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| JP4523122B2 (ja) * | 2000-07-05 | 2010-08-11 | 株式会社三社電機製作所 | 電源装置 |
| KR100688165B1 (ko) * | 2004-12-10 | 2007-03-02 | 엘지전자 주식회사 | 온도에 따른 과전류 제어가 가능한 전원공급 시스템 및 그과전류 제어방법 |
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| JPH0291498U (ja) * | 1988-12-31 | 1990-07-19 | ||
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| JPH0556553A (ja) * | 1991-08-20 | 1993-03-05 | Okuma Mach Works Ltd | Ｉｇｂｔのゲートドライブ回路 |
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1993
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| JPH06209519A (ja) | 1994-07-26 |
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