JP3383571B2 - Semiconductor element driving circuit and power conversion device using the same - Google Patents

Semiconductor element driving circuit and power conversion device using the same

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JP3383571B2
JP3383571B2 JP06119398A JP6119398A JP3383571B2 JP 3383571 B2 JP3383571 B2 JP 3383571B2 JP 06119398 A JP06119398 A JP 06119398A JP 6119398 A JP6119398 A JP 6119398A JP 3383571 B2 JP3383571 B2 JP 3383571B2
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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、半導体素子の駆動
回路およびそれを用いた電力変換装置に係り、特に電流
制限に伴なう過電圧に対して電流制限回路の負担を増や
すことなく良好に保護が行なえ、また過電流発生時に特
定の半導体素子に電圧が集中することなく電流制限がで
きるようにした半導体素子の駆動回路およびそれを用い
た電力変換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element drive circuit and a power conversion device using the same, and particularly, to a good protection against an overvoltage accompanying current limitation without increasing the load of the current limitation circuit. The present invention also relates to a semiconductor element drive circuit and a power conversion device using the same, in which a current can be limited without concentration of a voltage on a specific semiconductor element when an overcurrent occurs.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電力用の半導体素子は、例えば
電動機駆動用インバータ、無停電電源装置、周波数変換
装置等の電力変換装置の主スイッチング素子として、多
く用いられてきている。
2. Description of the Related Art Generally, semiconductor elements for electric power have been widely used as main switching elements of electric power converters such as inverters for driving electric motors, uninterruptible power supplies and frequency converters.

【0003】特に、電力用の半導体素子の中でも、IG
BTは、大電流、絶縁ゲートという利点があることか
ら、産業用等に広く使用されている。また、近年では、
IGBTと駆動回路に付加価値をつけたIPM(Int
elligent Power Module)の開発
も盛んとなってきている。
In particular, among semiconductor devices for electric power, IG
BT is widely used for industrial purposes because it has the advantages of large current and insulated gate. In recent years,
IPM (Int) with added value for IGBT and drive circuit
The development of elligent Power Module) is also becoming popular.

【0004】図8は、電流制限回路を備えた半導体素子
(IGBT)の駆動回路(電流制限付駆動回路)の構成
例を示す回路図である。なお、本半導体素子(IGB
T)の駆動回路については、例えばコロナ社発行の『パ
ワーデバイス・パワーICハンドブック』の9.3パワ
ーモジュール・IPMに掲載されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a drive circuit (current limiting drive circuit) for a semiconductor element (IGBT) having a current limiting circuit. The semiconductor element (IGB
The driving circuit of T) is described, for example, in 9.3 Power Module IPM of "Power Device / Power IC Handbook" published by Corona.

【0005】図8において、半導体素子である電流セン
ス付きIGBT(以下、単にIGBTと称する)1は、
コレクタ端子Cと、エミッタ端子Eと、ゲート端子G
と、IGBT1本体に流れる電流の大きさに依存する信
号を出力するセンス端子Sとを備えている。
In FIG. 8, an IGBT with a current sense (hereinafter simply referred to as an IGBT) 1 which is a semiconductor element is
Collector terminal C, emitter terminal E, gate terminal G
And a sense terminal S that outputs a signal that depends on the magnitude of the current flowing through the IGBT 1 body.

【0006】一方、ゲート駆動回路2は、一端がゲート
抵抗3を介してIGBT1のゲート端子Gに接続される
と共に、他端がIGBT1のエミッタ端子Eに接続され
ている。
On the other hand, the gate drive circuit 2 has one end connected to the gate terminal G of the IGBT 1 via the gate resistor 3 and the other end connected to the emitter terminal E of the IGBT 1.

【0007】また、IGBT1のゲート端子Gとエミッ
タ端子Eとの間には、ダイオード4とトランジスタ5と
の直列回路が図示のように接続され、さらにトランジス
タ5のベース端子とエミッタ端子との間には、検出抵抗
6が接続されている。
Further, a series circuit of a diode 4 and a transistor 5 is connected between the gate terminal G and the emitter terminal E of the IGBT 1 as shown in the drawing, and further connected between the base terminal and the emitter terminal of the transistor 5. Is connected to the detection resistor 6.

【0008】そして、図示一点鎖線で囲まれた部分か
ら、電流制限付駆動回路18が構成されている。なお、
コレクタ端子C、エミッタ端子Eは、図示しない主回路
に接続されている。
The current-limited drive circuit 18 is constructed from the portion surrounded by the one-dot chain line in the figure. In addition,
The collector terminal C and the emitter terminal E are connected to a main circuit (not shown).

【0009】次に、かかる半導体素子(IGBT)の駆
動回路の動作について述べる。図8において、GBT1
は、ゲート端子G−エミッタ端子E間に正極性電圧を印
加すると導通状態になり、負極性電圧を印加すると阻止
状態になる。
Next, the operation of the drive circuit for such a semiconductor element (IGBT) will be described. In FIG. 8, GBT1
Is in a conducting state when a positive voltage is applied between the gate terminal G and the emitter terminal E, and is in a blocking state when a negative voltage is applied.

【0010】ゲート端子−エミッタ端子間には、ゲート
駆動回路2からゲート抵抗3を介して駆動信号を供給す
る。すると、センス端子Sには、コレクタ電流ICの数
百分の1程度のセンス電流ISが流れる。
A drive signal is supplied from the gate drive circuit 2 through the gate resistor 3 between the gate terminal and the emitter terminal. Then, the sense current IS, which is about several hundredths of the collector current IC, flows through the sense terminal S.

【0011】また、このコレクタ電流ICが増大して過
電流になると、大きなセンス電流ISが流れる。このセ
ンス電流ISは、トランジスタ5のベース端子と検出抵
抗6に分流するため、トランジスタ5が活性的に導通状
態になり、電流ITが流れる。すると、この電流ITに
より、GBT1のゲート端子G−エミッタ端子E間電圧
VGEが低下するため、IGBT1が活性的にオフし
て、コレクタ電流ICが減少する。
When the collector current IC increases and becomes an overcurrent, a large sense current IS flows. This sense current IS is shunted to the base terminal of the transistor 5 and the detection resistor 6, so that the transistor 5 is activated and the current IT flows. Then, this current IT causes the voltage VGE between the gate terminal G and the emitter terminal E of the GBT 1 to decrease, so that the IGBT 1 is actively turned off and the collector current IC decreases.

【0012】上述のように、コレクタ電流ICには負帰
還がかかるため、コレクタ電流ICは特定の値(以下、
電流制限値と称する)で飽和する。すなわち、検出抵抗
6の抵抗値を大きく選ぶと、トランジスタ5のベース端
子に流れる電流が増加するため、電流制限値は低くな
る。また、逆に、検出抵抗6の抵抗値を小さく選ぶと、
電流制限値は大きくなる。
As described above, since negative feedback is applied to the collector current IC, the collector current IC has a specific value (hereinafter,
It is saturated at the current limit value). That is, when the resistance value of the detection resistor 6 is selected to be large, the current flowing through the base terminal of the transistor 5 increases, and the current limit value becomes low. Conversely, if the resistance value of the detection resistor 6 is selected to be small,
The current limit value increases.

【0013】なお、図8において、トランジスタ5をF
ET等に置き換えた場合にも同様である。図9は、電流
制限付駆動回路を用いたIGBTを複数個直列に接続し
て構成される電力変換装置(インバータ)の構成例を示
す回路図である。
Incidentally, in FIG.
The same applies when replaced with ET or the like. FIG. 9: is a circuit diagram which shows the structural example of the power converter device (inverter) comprised by connecting in series several IGBT using the drive circuit with a current limitation.

【0014】なお、図9では、電力変換装置の1相分の
みについて示している。図9において、直流電圧源20
には、正側アーム21および負側アーム22からなる電
力変換装置が接続され、直流電圧源20からの直流電力
が交流電力に変換されて、電動機等の負荷23に供給さ
れる。
In FIG. 9, only one phase of the power converter is shown. In FIG. 9, a DC voltage source 20
A power converter including a positive side arm 21 and a negative side arm 22 is connected to the DC power source, and DC power from the DC voltage source 20 is converted into AC power and supplied to a load 23 such as an electric motor.

【0015】また、正側アーム21、および負側アーム
22は、少なくとも2つ以上(図では3つ)互いに直列
に接続したIGBT1A〜1C、およびIGBT1D〜
1Fと、これらIGBT1A〜1C、およびIGBT1
D〜1Fにそれぞれ接続した電流制限付駆動回路18A
〜18Fとからそれぞれ構成されており、この各電流制
限付駆動回路18A〜18Fは、図8の電流制限付駆動
回路18と同じ構成である。
Further, at least two positive arm 21 and negative arm 22 (three in the figure) are connected in series to each other, and IGBTs 1A to 1C and IGBT1D to.
1F and these IGBT1A-1C, and IGBT1
Current limiting drive circuit 18A connected to each of D to 1F
To 18F, the current limiting drive circuits 18A to 18F have the same configuration as the current limiting drive circuit 18 of FIG.

【0016】すなわち、IGBTを複数個互いに直列に
接続することにより、IGBT単体の耐圧よりも高電圧
の電力変換装置を構成することができる。次に、かかる
電力変換装置の動作について述べる。
That is, by connecting a plurality of IGBTs in series with each other, a power converter having a voltage higher than the withstand voltage of the single IGBT can be constructed. Next, the operation of the power converter will be described.

【0017】図9において、正側アーム21、すなわち
GBT1A〜1Cの電流制限付駆動回路18A〜18C
を導通状態、負側アーム22、すなわちIGBT1D〜
1Fの電流制限付駆動回路18D〜18Fを阻止状態に
すると、負荷23に対してVPの電位を出力することが
できる。
In FIG. 9, drive circuits 18A to 18C with current limiting for the positive arm 21, that is, GBTs 1A to 1C.
Is in a conductive state, the negative arm 22, that is, IGBT1D to
When the 1F current limiting drive circuits 18D to 18F are set in the blocking state, the potential of VP can be output to the load 23.

【0018】また、逆に、正側アーム21を阻止状態、
負側アーム22を導通状態にすると、負荷23に対して
VNの電位を出力することができる。このように、負荷
23に対して、VPとVNの電位を任意のタイミングで
供給することにより、負荷23に流れる電流を制御す
る。
On the contrary, the positive arm 21 is blocked,
When the negative arm 22 is made conductive, a VN potential can be output to the load 23. In this way, by supplying the potentials of VP and VN to the load 23 at arbitrary timing, the current flowing through the load 23 is controlled.

【0019】また、正側アーム21に過電流が流れた場
合には、前述した図8の場合と同様に電流制限付駆動回
路18A〜18Cが作用して、電流を制限する。さら
に、負側アーム22についても同様である。
When an overcurrent flows through the positive arm 21, the current limiting drive circuits 18A to 18C act to limit the current as in the case of FIG. 8 described above. Further, the same applies to the negative arm 22.

【0020】図10は、過電圧保護回路を備えた半導体
素子(IGBT)の駆動回路の構成例を示す回路図であ
り、図8と同一要素には同一符号を付して示している。
図10において、半導体素子であるIGBT15は、コ
レクタ端子Cと、エミッタ端子Eと、ゲート端子Gとを
備えている。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit of a semiconductor element (IGBT) having an overvoltage protection circuit, and the same elements as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals.
In FIG. 10, the IGBT 15, which is a semiconductor element, includes a collector terminal C, an emitter terminal E, and a gate terminal G.

【0021】一方、ゲート駆動回路2は、一端がゲート
抵抗3を介してIGBT15のゲート端子Gに接続され
ると共に、他端がIGBT15のエミッタ端子Eに接続
されている。
On the other hand, the gate drive circuit 2 has one end connected to the gate terminal G of the IGBT 15 via the gate resistor 3 and the other end connected to the emitter terminal E of the IGBT 15.

【0022】また、IGBT15のコレクタ端子Cとゲ
ート端子Gとの間には、ツェナダイオード7、ダイオー
ド8、抵抗9を、図示のように互いに直列に接続して構
成した過電圧保護回路16が接続されている。
Further, between the collector terminal C and the gate terminal G of the IGBT 15, an overvoltage protection circuit 16 constituted by connecting a Zener diode 7, a diode 8 and a resistor 9 in series as shown in the drawing is connected. ing.

【0023】なお、コレクタ端子C、エミッタ端子E
は、図示しない主回路に接続されている。次に、かかる
半導体素子(IGBT)の駆動回路の動作について述べ
る。
The collector terminal C and the emitter terminal E
Are connected to a main circuit (not shown). Next, the operation of such a semiconductor element (IGBT) drive circuit will be described.

【0024】図10において、IGBT15がオフして
いる状態で、コレクタ端子C−エミッタ端子E間に過電
圧が発生した時には、コレクタ端子Cより、ツェナダイ
オード7、ダイオード8、抵抗9、ゲート抵抗3、ゲー
ト駆動回路2を介して、エミッタ端子Eに電流が流れ
る。
In FIG. 10, when an overvoltage occurs between the collector terminal C and the emitter terminal E while the IGBT 15 is off, the Zener diode 7, the diode 8, the resistor 9, the gate resistor 3, A current flows to the emitter terminal E via the gate drive circuit 2.

【0025】すると、この電流により、GBT15のゲ
ート端子G−エミッタ端子E間電圧VGEが上昇して、
IGBT15が活性的にオンする。これにより、過電圧
を発生するエネルギーは、IGBT15により消費され
て、過電圧を抑制することができる。
Then, this current causes the voltage VGE between the gate terminal G and the emitter terminal E of the GBT 15 to rise,
The IGBT 15 is actively turned on. Thereby, the energy for generating the overvoltage is consumed by the IGBT 15, and the overvoltage can be suppressed.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した図
8の電流制限付駆動回路においては、電流制限の作用に
伴なって、IGBT1に過電圧が発生する場合がある。
すなわち、図9に示すように互いに直列に接続されたI
GBT1A〜1CおよびIGBT1D〜1Fに対して電
流制限を行なう場合で、各電流制限回路の電流制限値に
ばらつきがあった場合には、最も電流制限値の低いIG
BTのみ電流制限の作用をすることになる。その結果、
この場合には、その特定のIGBTに対して、耐圧を超
える過電圧が印加されることになる。
By the way, in the drive circuit with current limitation shown in FIG. 8, the overvoltage may occur in the IGBT 1 due to the action of the current limitation.
That is, as shown in FIG. 9, Is connected in series are connected to each other.
When current limiting is performed on the GBTs 1A to 1C and the IGBTs 1D to 1F, and if the current limiting values of the current limiting circuits vary, the IG having the lowest current limiting value is obtained.
Only BT acts to limit the current. as a result,
In this case, an overvoltage exceeding the withstand voltage is applied to the specific IGBT.

【0027】一方、前述した図8の電流制限回路と図1
0の過電圧保護回路とを併用した場合には、電流制限の
作用に伴なう過電圧が発生した時に、電流制限回路と過
電圧保護回路とが同じに動作する。そして、この時、電
流制限回路が流す電流と同等の電流を、過電圧保護回路
が流さなければならない。この場合、過電圧保護回路に
大きな電流が流れるため、電流制限回路および過電圧保
護回路の負担が大きくなることになる。
On the other hand, the current limiting circuit of FIG.
When the overvoltage protection circuit of 0 is used together, the current limiting circuit and the overvoltage protection circuit operate in the same manner when an overvoltage occurs due to the action of the current limiting. At this time, the overvoltage protection circuit must flow a current equivalent to the current passed by the current limiting circuit. In this case, a large current flows through the overvoltage protection circuit, which increases the load on the current limiting circuit and the overvoltage protection circuit.

【0028】本発明の目的は、電流制限に伴なう過電圧
に対して、電流制限回路の負担を増やすことなく良好に
保護を行なうことが可能な半導体素子の駆動回路を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a drive circuit for a semiconductor device, which can favorably protect against an overvoltage caused by current limitation without increasing the load on the current limitation circuit.

【0029】さらに、本発明の目的は、少なくとも2つ
以上互いに半導体素子を直列に接続した電力変換装置に
おいても、過電流発生時に、特定の半導体素子に電圧が
集中することなく電流制限することが可能な電力変換装
置を提供することにある。
Further, an object of the present invention is to limit the current in a power converter in which at least two or more semiconductor elements are connected in series to each other without causing the voltage to concentrate on a specific semiconductor element when an overcurrent occurs. It is to provide a possible power converter.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、少なくともコレクタ端子と
エミッタ端子とゲート端子と半導体素子本体に流れる電
流の大きさに依存する信号を出力するセンス端子とを備
えた半導体素子に接続して用いられ、センス端子からの
出力信号に基づいて半導体素子本体に流れる電流を所定
の電流制限値で制限する電流制限付き駆動回路におい
て、コレクタ端子とエミッタ端子との間に接続され、当
該各端子間の電圧が半導体素子本体の耐圧を考慮した任
意の第1の電圧以上になると動作する第1の過電圧検出
手段と、第1の過電圧検出手段の動作により、電流制限
値を上昇させる電流制限緩和手段とを備える。
In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, a signal is output which depends on at least a current flowing through a collector terminal, an emitter terminal, a gate terminal and a semiconductor element body. In a drive circuit with a current limit, which is used by connecting to a semiconductor element having a sense terminal and which limits a current flowing through the semiconductor element body at a predetermined current limit value based on an output signal from the sense terminal, a collector terminal and A first overvoltage detection unit connected between the emitter terminal and the first terminal, which operates when the voltage between the terminals becomes equal to or higher than an arbitrary first voltage in consideration of the breakdown voltage of the semiconductor element body; And a current limit relaxation means for increasing the current limit value by operation.

【0031】従って、請求項1の発明の半導体素子の駆
動回路においては、電流制限回路が作用している状態
で、コレクタ端子とエミッタ端子との間に過電圧、すな
わち半導体素子本体の耐圧を考慮した電圧以上の電圧が
発生した場合に、電流制限値が上昇されることにより、
電流制限が緩和されるため、過電圧の発生を緩和するこ
とができる。
Therefore, in the semiconductor element drive circuit according to the first aspect of the present invention, the overvoltage between the collector terminal and the emitter terminal, that is, the withstand voltage of the semiconductor element body is taken into consideration while the current limiting circuit is operating. When a voltage higher than the voltage is generated, the current limit value is increased,
Since the current limit is relaxed, the occurrence of overvoltage can be relaxed.

【0032】これにより、電流制限に伴なう過電圧に対
して、電流制限回路19の負担を増やすことなく、良好
に保護を行なうことが可能となる。また、請求項2の発
明では、上記請求項1の発明の半導体素子の駆動回路に
おいて、コレクタ端子とゲート端子との間に、第1の電
圧よりも高い第2の電圧で動作する第2の過電圧検出手
段を備えた過電圧保護回路を接続する。
As a result, it becomes possible to satisfactorily protect against the overvoltage caused by the current limitation without increasing the load on the current limiting circuit 19. According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor element drive circuit according to the first aspect of the present invention, a second voltage higher than the first voltage is applied between the collector terminal and the gate terminal. An overvoltage protection circuit having an overvoltage detection means is connected.

【0033】従って、請求項2の発明の半導体素子の駆
動回路においては、電流制限がかかっている場合には、
上記請求項1の発明の場合と同様の作用を奏するのに加
えて、電流制限がかかっていない場合にも、過電圧保護
回路によって過電圧の発生を防止することができる。
Therefore, in the semiconductor element drive circuit according to the second aspect of the present invention, when current limitation is applied,
In addition to the same effect as in the case of the invention of claim 1, the overvoltage protection circuit can prevent the overvoltage from occurring even when the current is not limited.

【0034】また、過電圧保護回路と電流制限回路とが
同時に作用しないため、電流制限回路および過電圧保護
回路のそれぞれの負担が大きくならない。さらに、請求
項3の発明では、上記請求項1の発明の半導体素子の駆
動回路において、第1の過電圧検出手段およびエミッタ
端子の接続点とゲート端子との間に、第1の電圧よりも
低い第3の電圧で動作する第3の過電圧検出手段を備え
た過電圧保護回路を接続する。
Further, since the overvoltage protection circuit and the current limiting circuit do not operate at the same time, the burdens on the current limiting circuit and the overvoltage protecting circuit do not increase. Further, in the invention of claim 3, in the semiconductor element drive circuit of the invention of claim 1, the voltage is lower than the first voltage between the connection point of the first overvoltage detection means and the emitter terminal and the gate terminal. An overvoltage protection circuit including a third overvoltage detection unit that operates at a third voltage is connected.

【0035】従って、請求項3の発明の半導体素子の駆
動回路においては、上記請求項1の発明の場合と同様の
作用を奏するのに加えて、上記請求項2の発明の場合に
は二つ必要であった高電圧の過電圧検出手段を、高耐圧
と低耐圧の二つに置き換えることができる、すなわち高
電圧の過電圧検出手段が一つで済むため、回路構成の小
型化を図ることができる。
Therefore, in the semiconductor element drive circuit according to the third aspect of the invention, in addition to the same operation as the case of the first aspect of the invention, in the case of the second aspect of the invention, two The required high-voltage overvoltage detecting means can be replaced with two types of high withstand voltage and low withstand voltage, that is, only one high-voltage overvoltage detecting means is required, so that the circuit configuration can be downsized. .

【0036】一方、請求項4の発明では、少なくとも2
つ以上互いに直列に接続した半導体素子から正側アーム
および負側アームがそれぞれ構成される電力変換装置に
おいて、各半導体素子に対して、上記請求項1乃至請求
項3のいずれか1項の発明の駆動回路をそれぞれ接続す
る。
On the other hand, in the invention of claim 4, at least 2
In a power converter comprising a positive side arm and a negative side arm each composed of one or more semiconductor elements connected in series with each other, the invention according to any one of claims 1 to 3 can be applied to each semiconductor element. Connect the drive circuits respectively.

【0037】従って、請求項4の発明の電力変換装置に
おいては、各電流制限回路の電流制限値にばらつきが生
じていても、過電流発生時に、最も電流制限値の低い特
定の半導体素子に電圧が集中することなく、電流制限を
することができる。
Therefore, in the power converter of the fourth aspect of the present invention, even if the current limiting values of the current limiting circuits vary, the voltage is applied to the specific semiconductor element having the lowest current limiting value when the overcurrent occurs. The current can be limited without being concentrated.

【0038】これにより、少なくとも2つ以上互いに半
導体素子を直列に接続した電力変換装置においても、過
電流発生時に、特定の半導体素子に電圧が集中すること
なく電流制限することが可能となる。
As a result, even in a power converter in which at least two or more semiconductor elements are connected in series with each other, it is possible to limit the current without concentration of voltage on a particular semiconductor element when an overcurrent occurs.

【0039】また、請求項5の発明では、少なくとも2
つ以上互いに直列に接続した半導体素子から正側アーム
および負側アームがそれぞれ構成され、少なくとも3レ
ベル以上の電位を出力する電力変換装置において、各半
導体素子に対して、上記請求項1乃至請求項3のいずれ
か1項の発明の駆動回路をそれぞれ接続する。従って、
請求項5の発明の電力変換装置においても、上記請求項
4の発明の場合と同様の作用を奏することができる。
Further, in the invention of claim 5, at least 2
In a power converter that includes a positive side arm and a negative side arm each composed of three or more semiconductor elements connected in series, and outputs at least three or more levels of potential, each of the semiconductor elements is provided with the above-mentioned claims 1 to 3. The drive circuit of the invention of any one of 3 is connected. Therefore,
Also in the power converter of the invention of claim 5, the same operation as in the case of the invention of claim 4 can be achieved.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 (第1の実施の形態:請求項1に対応)図1は、本実施
の形態による半導体素子(IGBT)の駆動回路の構成
例を示す回路図であり、図8と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment: Corresponding to Claim 1) FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit for a semiconductor element (IGBT) according to the present embodiment, and the same elements as those in FIG. Will be omitted and the description will be omitted, and only different parts will be described here.

【0041】すなわち、本実施の形態の半導体素子(I
GBT)の駆動回路は、図1に示すように、図8の電流
制限回路を備えた半導体素子(IGBT)の駆動回路に
おけるコレクタ端子Cとエミッタ端子Eとの間に、第1
の過電圧検出手段であるツェナダイオード10と抵抗1
2と抵抗13との直列回路を接続している。
That is, the semiconductor element (I
As shown in FIG. 1, the drive circuit of the (GBT) has a first circuit between the collector terminal C and the emitter terminal E of the drive circuit of the semiconductor device (IGBT) including the current limiting circuit of FIG.
Zener diode 10 and resistor 1 which are the overvoltage detection means of
2 and a resistor 13 are connected in series.

【0042】ここで、ツェナダイオード10の耐圧は、
IGBT1本体の耐圧(IGBT1本体が破壊しない最
大耐圧)を考慮した任意の第1の電圧以上になると動作
するように設定している。
Here, the breakdown voltage of the Zener diode 10 is
It is set to operate when the voltage exceeds an arbitrary first voltage in consideration of the withstand voltage of the IGBT1 main body (maximum withstand voltage at which the IGBT1 main body is not destroyed).

【0043】また、前記検出抵抗6を、2つの検出抵抗
6A,6Bを互いに直列に接続して構成している。さら
に、電流制限緩和手段であるトランジスタ14を付加
し、このトランジスタ14のコレクタ端子を各検出抵抗
6A,6Bの接続点に接続し、ベース端子を各抵抗1
2,13の接続点に接続し、エミッタ端子を各抵抗6
B,13の接続点に接続している。
The detection resistor 6 is formed by connecting two detection resistors 6A and 6B in series. Further, a transistor 14 which is a means for relaxing current limitation is added, the collector terminal of the transistor 14 is connected to the connection point of the detection resistors 6A and 6B, and the base terminal is connected to each resistor 1.
Connect to the connection point of 2 and 13 and set the emitter terminal to each resistor 6
It is connected to the connection point of B and 13.

【0044】なお、図示一点鎖線で囲まれた部分17か
ら電流制限付駆動回路を構成し、また図示一点鎖線で囲
まれた部分19から電流制限回路を構成している。次
に、以上のように構成した本実施の形態の半導体素子
(IGBT)の駆動回路の動作について述べる。
A portion 17 surrounded by a dashed line in the drawing constitutes a current limiting drive circuit, and a portion 19 surrounded by a dashed line in the drawing constitutes a current limiting circuit. Next, the operation of the drive circuit for the semiconductor element (IGBT) of the present embodiment configured as described above will be described.

【0045】図1において、センス電流ISは、検出抵
抗6A,6Bの直列回路、およびトランジスタ5のベー
ス端子に流れる。すなわち、前述した図8の検出抵抗6
の抵抗値が、各検出抵抗6A,6Bの抵抗値の和にな
る。
In FIG. 1, the sense current IS flows through the series circuit of the detection resistors 6A and 6B and the base terminal of the transistor 5. That is, the detection resistor 6 of FIG.
Is the sum of the resistance values of the detection resistors 6A and 6B.

【0046】GBT1のコレクタ端子C−エミッタ端子
E間電圧が、ツェナダイオード10の耐圧よりも高くな
ると、ツェナダイオード10、抵抗12を介して、抵抗
13、およびトランジスタ14のベース端子に電流が流
れる。
When the voltage between the collector terminal C and the emitter terminal E of the GBT 1 becomes higher than the withstand voltage of the Zener diode 10, a current flows through the Zener diode 10, the resistor 12 to the resistor 13 and the base terminal of the transistor 14.

【0047】すると、トランジスタ14が導通して、抵
抗6Bが短絡される。これにより、前述した図8の検出
抵抗6の抵抗値が、検出抵抗6Aの抵抗値となって、抵
抗値が減少する。すなわち、過電圧等によってツェナダ
イオード10が動作すると、検出抵抗の抵抗値が減少す
るため、電流制限値が上昇(増加)する。
Then, the transistor 14 becomes conductive and the resistor 6B is short-circuited. As a result, the resistance value of the detection resistor 6 in FIG. 8 described above becomes the resistance value of the detection resistor 6A, and the resistance value decreases. That is, when the Zener diode 10 operates due to overvoltage or the like, the resistance value of the detection resistor decreases, so that the current limit value increases (increases).

【0048】このようにして、電流制限回路19が作用
している状態で、電流制限に伴なう過電圧がコレクタ端
子Cとエミッタ端子Eとの間に発生した場合に、電流制
限値が上昇されることにより、電流制限が緩和されるた
め、過電圧の発生を緩和することができる。
In this manner, when the current limiting circuit 19 is operating and an overvoltage resulting from the current limiting occurs between the collector terminal C and the emitter terminal E, the current limiting value is increased. As a result, the current limitation is relaxed, and the occurrence of overvoltage can be mitigated.

【0049】上述したように、本実施の形態の半導体素
子(IGBT)の駆動回路では、電流制限回路19が作
用している状態で、コレクタ端子Cとエミッタ端子Eと
の間に過電圧、すなわち半導体素子本体の耐圧を考慮し
た電圧以上の電圧が発生した場合に、電流制限値が上昇
されて、電流制限が緩和されるため、過電圧の発生を緩
和することができる。
As described above, in the drive circuit for the semiconductor device (IGBT) of this embodiment, an overvoltage, that is, a semiconductor, is applied between the collector terminal C and the emitter terminal E while the current limiting circuit 19 is operating. When a voltage equal to or higher than the voltage considering the breakdown voltage of the element body is generated, the current limit value is increased and the current limit is relaxed, so that the occurrence of overvoltage can be mitigated.

【0050】これにより、電流制限に伴なう過電圧に対
して、電流制限回路19の負担を増やすことなく、良好
に保護を行なうことが可能となる。 (第1の実施の形態の第1の変形例)図2は、本実施の
形態による半導体素子(IGBT)の駆動回路の構成例
を示す回路図であり、図1と同一要素には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
As a result, it becomes possible to satisfactorily protect against the overvoltage caused by the current limitation without increasing the load on the current limiting circuit 19. (First Modification of First Embodiment) FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit for a semiconductor element (IGBT) according to the present embodiment, and the same elements as those in FIG. Will be omitted and the description will be omitted, and only different parts will be described here.

【0051】すなわち、本実施の形態の半導体素子(I
GBT)の駆動回路は、図1では、検出抵抗6Bに対し
てトランジスタ14を並列に接続していたのを、図2に
示すように、検出抵抗6Aに対してトランジスタ14を
並列に接続した構成としている。
That is, the semiconductor element (I
In the driving circuit of the GBT), the transistor 14 is connected in parallel to the detection resistor 6B in FIG. 1, but the transistor 14 is connected in parallel to the detection resistor 6A as shown in FIG. I am trying.

【0052】本実施の形態の半導体素子(IGBT)の
駆動回路でも、前記図1の場合と同様の作用により、電
流制限回路19が作用している状態で、コレクタ端子C
とエミッタ端子Eとの間に過電圧、すなわち半導体素子
本体の耐圧を考慮した電圧以上の電圧が発生した場合
に、電流制限値が上昇されて、電流制限が緩和されるた
め、過電圧の発生を緩和することができる。
Also in the semiconductor element (IGBT) drive circuit of the present embodiment, the collector terminal C is operated by the same operation as in the case of FIG. 1 while the current limiting circuit 19 is operating.
When an overvoltage between the emitter terminal E and the emitter terminal E, that is, a voltage equal to or higher than the voltage considering the withstand voltage of the semiconductor element body is generated, the current limit value is increased and the current limit is relaxed. can do.

【0053】(第1の実施の形態の第2の変形例)図3
は、本実施の形態による半導体素子(IGBT)の駆動
回路の構成例を示す回路図であり、図1と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。
(Second Modification of First Embodiment) FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit for a semiconductor element (IGBT) according to the present embodiment, the same elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Describe.

【0054】すなわち、本実施の形態の半導体素子(I
GBT)の駆動回路は、図2に示すように、トランジス
タ5のエミッタ端子側に抵抗11を接続した構成として
いる。
That is, the semiconductor element (I
As shown in FIG. 2, the drive circuit of the (GBT) has a structure in which a resistor 11 is connected to the emitter terminal side of the transistor 5.

【0055】本実施の形態の半導体素子(IGBT)の
駆動回路でも、前記図1の場合と同様の作用により、電
流制限回路19が作用している状態で、コレクタ端子C
とエミッタ端子Eとの間に過電圧、すなわち半導体素子
本体の耐圧を考慮した電圧以上の電圧が発生した場合
に、電流制限値が上昇されて、電流制限が緩和されるた
め、過電圧の発生を緩和することができる。
Also in the semiconductor element (IGBT) drive circuit of the present embodiment, the collector terminal C is operated by the same operation as in the case of FIG. 1 while the current limiting circuit 19 is operating.
When an overvoltage between the emitter terminal E and the emitter terminal E, that is, a voltage equal to or higher than the voltage considering the withstand voltage of the semiconductor element body is generated, the current limit value is increased and the current limit is relaxed. can do.

【0056】(第2の実施の形態:請求項2に対応)図
4は、本実施の形態による半導体素子(IGBT)の駆
動回路の構成例を示す回路図であり、図1と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。
(Second Embodiment: Corresponding to Claim 2) FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit for a semiconductor element (IGBT) according to the present embodiment. Are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only different portions will be described here.

【0057】すなわち、本実施の形態の半導体素子(I
GBT)の駆動回路は、図4に示すように、コレクタ端
子Cとゲート端子Gとの間に、第2の過電圧検出手段で
あるツェナダイオード7、ダイオード8、抵抗9を、図
示のように互いに直列に接続して構成した過電圧保護回
路16を接続して構成している。
That is, the semiconductor element (I
As shown in FIG. 4, the drive circuit of the (GBT) includes a Zener diode 7, a diode 8 and a resistor 9, which are second overvoltage detecting means, between the collector terminal C and the gate terminal G as shown in FIG. An overvoltage protection circuit 16 configured by being connected in series is connected and configured.

【0058】ここで、ツェナダイオード7の耐圧は、前
記ツェナダイオード10の設定電圧(第1の電圧)より
も高い第2の電圧で動作するように設定している。次
に、以上のように構成した本実施の形態の半導体素子
(IGBT)の駆動回路の動作について述べる。
Here, the breakdown voltage of the Zener diode 7 is set to operate at a second voltage higher than the set voltage (first voltage) of the Zener diode 10. Next, the operation of the drive circuit for the semiconductor element (IGBT) of the present embodiment configured as described above will be described.

【0059】図2において、電流制限回路19による電
流制限がかかっている場合には、前記第1の実施の形態
の場合と同様の作用を奏する。また、電流制限回路19
による電流制限がかかっていない場合にも、通常の過電
圧に対しては、過電圧保護回路16の作用により過電圧
の抑制を行なう。
In FIG. 2, when the current is limited by the current limiting circuit 19, the same operation as in the case of the first embodiment is achieved. In addition, the current limiting circuit 19
Even when the current limitation is not applied due to, the overvoltage is suppressed by the action of the overvoltage protection circuit 16 with respect to the normal overvoltage.

【0060】すなわち、IGBT15がオフしている状
態で、コレクタ端子C−エミッタ端子E間に過電圧が発
生した時には、コレクタ端子Cより、ツェナダイオード
7、ダイオード8、抵抗9、ゲート抵抗3、ゲート駆動
回路2を介して、エミッタ端子Eに電流が流れる。
That is, when an overvoltage occurs between the collector terminal C and the emitter terminal E while the IGBT 15 is off, the Zener diode 7, the diode 8, the resistor 9, the gate resistor 3 and the gate drive from the collector terminal C. A current flows through the circuit 2 to the emitter terminal E.

【0061】すると、この電流により、GBT15のゲ
ート端子G−エミッタ端子E間電圧VGEが上昇して、
IGBT15が活性的にオンする。これにより、過電圧
を発生するエネルギーは、IGBT15により消費され
て、過電圧を抑制することができる。
Then, due to this current, the voltage VGE between the gate terminal G and the emitter terminal E of the GBT 15 rises,
The IGBT 15 is actively turned on. Thereby, the energy for generating the overvoltage is consumed by the IGBT 15, and the overvoltage can be suppressed.

【0062】なお、上記において、ツェナダイオード7
の耐圧はツェナダイオード10の耐圧よりも高いため、
電流制限回路19が作用している時に、過電圧保護回路
16が作用することはない。
In the above, the Zener diode 7
Since the withstand voltage of is higher than that of the Zener diode 10,
The overvoltage protection circuit 16 does not operate when the current limiting circuit 19 is operating.

【0063】このようにして、過電圧保護回路16が電
流制限回路19と同時に作用することがないため、電流
制限回路19および過電圧保護回路16の負担を小さく
することができる。
In this way, since the overvoltage protection circuit 16 does not act simultaneously with the current limiting circuit 19, the load on the current limiting circuit 19 and the overvoltage protection circuit 16 can be reduced.

【0064】上述したように、本実施の形態の半導体素
子(IGBT)の駆動回路では、電流制限がかかってい
る場合には、前記第1の実施の形態の場合と同様にし
て、過電圧の発生を緩和することができ、また電流制限
がかかっていない場合にも、過電圧保護回路16によっ
て過電圧の発生を防止することができる。
As described above, in the semiconductor element (IGBT) drive circuit according to the present embodiment, when the current is limited, the overvoltage is generated in the same manner as in the case of the first embodiment. The overvoltage protection circuit 16 can prevent the occurrence of overvoltage even when the current is not limited.

【0065】さらに、過電圧保護回路16と電流制限回
路19とが同時に作用しないため、電流制限回路19お
よび過電圧保護回路16のそれぞれの負担が大きくなら
ないようにすることが可能となる。
Further, since the overvoltage protection circuit 16 and the current limiting circuit 19 do not act at the same time, it is possible to prevent the respective loads on the current limiting circuit 19 and the overvoltage protection circuit 16 from increasing.

【0066】(第3の実施の形態:請求項3に対応)図
5は、本実施の形態による半導体素子(IGBT)の駆
動回路の構成例を示す回路図であり、図1と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。
(Third Embodiment: Corresponding to Claim 3) FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit for a semiconductor element (IGBT) according to the present embodiment. Are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only different portions will be described here.

【0067】すなわち、本実施の形態の半導体素子(I
GBT)の駆動回路は、図5に示すように、ツェナダイ
オード10および抵抗12の接続点とゲート端子Gとの
間に、第3の過電圧検出手段であるツェナダイオード2
5、ダイオード8、抵抗9を、図示のように互いに直列
に接続して構成した過電圧保護回路26を接続して構成
している。
That is, the semiconductor element (I
As shown in FIG. 5, the drive circuit of the (GBT) has a Zener diode 2 serving as a third overvoltage detecting unit between the connection point of the Zener diode 10 and the resistor 12 and the gate terminal G.
5, the diode 8 and the resistor 9 are connected in series to each other as shown in the figure, and an overvoltage protection circuit 26 is connected.

【0068】ここで、ツェナダイオード25の耐圧は、
前記ツェナダイオード10の設定電圧(第1の電圧)よ
りも充分低い第3の電圧で動作するように設定してい
る。次に、以上のように構成した本実施の形態の半導体
素子(IGBT)の駆動回路の動作について述べる。
Here, the breakdown voltage of the Zener diode 25 is
The Zener diode 10 is set to operate at a third voltage that is sufficiently lower than the set voltage (first voltage). Next, the operation of the drive circuit for the semiconductor element (IGBT) of the present embodiment configured as described above will be described.

【0069】図5において、電流制限回路19による電
流制限がかかっている場合には、電流制限回路19のツ
ェナダイオード10により、前記第1の実施の形態の場
合と同様の作用により、過電圧検出を行なう。
In FIG. 5, when the current is limited by the current limiting circuit 19, the zener diode 10 of the current limiting circuit 19 detects the overvoltage by the same operation as in the case of the first embodiment. To do.

【0070】また、通常の過電圧に対しては、ツェナダ
イオード10およびツェナダイオード25の直列回路に
より、過電圧検出を行なう。なお、その他の作用につい
ては、前記第2の実施の形態の場合と同様であるので、
ここではその説明を省略する。
For a normal overvoltage, the series circuit of the Zener diode 10 and the Zener diode 25 detects the overvoltage. The other operations are the same as in the case of the second embodiment, so
The description is omitted here.

【0071】このようにして、第1の過電圧検出手段で
あるツェナダイオード10が二つの過電圧検出に併用さ
れるため、前記第2の実施の形態では二つ必要であった
高耐圧のツェナダイオードを、高耐圧と低耐圧の二つに
置き換えることができ、回路構成を小型化することがで
きる。
In this way, the Zener diode 10, which is the first overvoltage detecting means, is also used for two overvoltage detections. Therefore, two high-breakdown-voltage Zener diodes required in the second embodiment are replaced. It is possible to replace the two with high withstand voltage and low withstand voltage, and it is possible to downsize the circuit configuration.

【0072】上述したように、本実施の形態の半導体素
子(IGBT)の駆動回路では、前記第1の実施の形態
の場合と同様にして、過電圧の発生を緩和することがで
き、また前記第2の実施の形態の場合には二つ必要であ
った高耐圧のツェナダイオードを、高耐圧と低耐圧の二
つに置き換えることができる、すなわち高耐圧のツェナ
ダイオードが一つで済むため、回路構成の小型化を図る
ことが可能となる。
As described above, in the semiconductor element (IGBT) drive circuit according to the present embodiment, the occurrence of overvoltage can be mitigated in the same manner as in the case of the first embodiment, and the above-mentioned first embodiment is also possible. The high withstand voltage zener diode, which was required in the case of the second embodiment, can be replaced with the two high withstand voltage and low withstand voltage. It is possible to reduce the size of the configuration.

【0073】(第4の実施の形態:請求項4に対応)図
6は、本実施の形態による電力変換装置(インバータ)
の構成例を示す回路図であり、図9と同一要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
(Fourth Embodiment: Corresponding to Claim 4) FIG. 6 shows a power converter (inverter) according to the present embodiment.
10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 9, the same elements as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0074】なお、図6では、電力変換装置の1相分の
みについて示している。すなわち、本実施の形態の電力
変換装置は、図6に示すように、図9の正側アーム2
1、および負側アーム22における半導体素子であるI
GBT1A〜1C、およびIGBT1D〜1Fに、前記
第1の実施の形態における電流制限付駆動回路17と同
様の回路構成を有する電流制限付駆動回路17A〜17
C、および電流制限付駆動回路17D〜17Fを接続し
た構成としている。
In FIG. 6, only one phase of the power converter is shown. That is, as shown in FIG. 6, the power converter according to the present embodiment has the positive arm 2 of FIG.
1 and I, which is a semiconductor element in the negative arm 22
The current limiting drive circuits 17A to 17 having the same circuit configuration as the current limiting drive circuit 17 in the first embodiment are provided in the GBTs 1A to 1C and the IGBTs 1D to 1F.
C and the drive circuits with current limitation 17D to 17F are connected.

【0075】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について述べる。図6において、
電流制限付駆動回路17A〜17C、および電流制限付
駆動回路17D〜17Fでは、前記第1の実施の形態の
場合と同様の作用により、過電圧検出を行なう。
Next, the operation of the power converter of the present embodiment configured as described above will be described. In FIG.
The current limiting drive circuits 17A to 17C and the current limiting drive circuits 17D to 17F perform overvoltage detection by the same operation as in the case of the first embodiment.

【0076】すなわち、IGBT1A〜1Fに対して電
流制限値以上の電流が流れると、該当するIGBTが電
流を制限する動作に移る。この時、該当するIGBTの
コレクタ端子C−エミッタ端子E間電圧が上昇するが、
電圧上昇に伴なって電流制限値が上昇するため、電流制
限付駆動回路17A〜17C、および電流制限付駆動回
路17D〜17Fの電流制限値にばらつきのある状態の
電流制限においても、前述した従来のように、最も電流
制限値の低いIGBTに全電圧が印加されることがなく
なる。
That is, when a current equal to or more than the current limit value flows through the IGBTs 1A to 1F, the corresponding IGBT starts the operation of limiting the current. At this time, the voltage between the collector terminal C and the emitter terminal E of the corresponding IGBT rises,
Since the current limit value rises as the voltage rises, even in the current limit in the state where the current limit drive circuits 17A to 17C and the current limit drive circuits 17D to 17F vary, As described above, the full voltage is not applied to the IGBT having the lowest current limit value.

【0077】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、各電流制限付駆動回路17A〜17C、およ
び電流制限付駆動回路17D〜17Fの電流制限値にば
らつきが生じていても、過電流発生時に、最も電流制限
値の低い特定のIGBTに電圧が集中することなく、電
流制限をすることができる。
As described above, in the power converter of the present embodiment, even if the current limiting values of the current limiting drive circuits 17A to 17C and the current limiting drive circuits 17D to 17F vary, When the current is generated, the current can be limited without the voltage being concentrated on the specific IGBT having the lowest current limiting value.

【0078】これにより、少なくとも2つ以上互いに半
導体素子であるIGBTを直列に接続した電力変換装置
においても、過電流発生時に、特定のIGBTに電圧が
集中することなく電流制限することが可能となる。
As a result, even in a power converter in which at least two or more IGBTs, which are semiconductor elements, are connected in series, it is possible to limit the current without voltage concentration at a specific IGBT when an overcurrent occurs. .

【0079】(第5の実施の形態:請求項5に対応)図
7は、本実施の形態による電力変換装置(インバータ)
の構成例を示す回路図であり、図6と同一要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
(Fifth Embodiment: Corresponding to Claim 5) FIG. 7 shows a power converter (inverter) according to the present embodiment.
7 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 6, and the same elements as those in FIG.

【0080】なお、図7では、少なくとも3レベル以上
の電位を出力可能な多レベル電力変換装置の中の3レベ
ル電力変換装置に適用した場合の例について示してい
る。また、多レベル電力変換装置については、例えばコ
ロナ社から発行の『パワーデバイス・パワーICハンド
ブック』の13.2.3(1)の多レベルインバータに
掲載されており、公知であるのでここではその説明を省
略する。
Note that FIG. 7 shows an example in which the present invention is applied to a three-level power converter of the multilevel power converters capable of outputting at least three levels of potential. The multi-level power converter is described in, for example, the multi-level inverter in 13.2.3 (1) of "Power Device / Power IC Handbook" published by Corona, and it is known here. The description is omitted.

【0081】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図7に示すように、正側アーム、および負側アーム
における半導体素子であるIGBT1A,1B、および
IGBT1C,1Dに、前記第1の実施の形態における
電流制限付駆動回路17と同様の回路構成を有する電流
制限付駆動回路17A,17B、および電流制限付駆動
回路17C,17Dを接続し、さらに二つの直流電圧源
20と各IGBT1A,1B、およびIGBT1C,1
Dとの間に、二つのダイオード24を図示のように接続
した構成としている。
That is, as shown in FIG. 7, the power converter according to the present embodiment has the first embodiment in which the semiconductor elements IGBT1A, 1B and IGBT1C, 1D in the positive side arm and the negative side arm are mounted. The current limiting drive circuits 17A and 17B having the same circuit configuration as the current limiting drive circuit 17 in the above embodiment, and the current limiting drive circuits 17C and 17D are connected, and further two DC voltage sources 20 and the respective IGBTs 1A and 1B are connected. , And IGBT1C, 1
Two diodes 24 are connected between D and D as shown in the figure.

【0082】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について述べる。図7において、
電流制限付駆動回路17A,17B、および電流制限付
駆動回路17C,17Dでは、前記第4の実施の形態の
場合と同様の作用により、互いに直列に接続した複数の
IGBTを介する過電流においても、各IGBT1A,
1B、および1C,1Dに過電圧を生じることなく、電
流制限することができる。
Next, the operation of the power converter of the present embodiment configured as described above will be described. In FIG.
In the current-limited drive circuits 17A, 17B and the current-limited drive circuits 17C, 17D, due to the same operation as in the case of the fourth embodiment, even in the case of overcurrent through a plurality of IGBTs connected in series, Each IGBT 1A,
The current can be limited without generating an overvoltage in 1B and 1C and 1D.

【0083】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、前記第4の実施の形態の場合と同様に、電流
制限付駆動回路17A,17B、および電流制限付駆動
回路17C,17Dの電流制限値にばらつきが生じてい
ても、過電流発生時に、最も電流制限値の低い特定のI
GBTに電圧が集中することなく、電流制限をすること
ができる。
As described above, in the power converter of the present embodiment, as in the case of the fourth embodiment, the current limiting drive circuits 17A and 17B and the current limiting drive circuits 17C and 17D are included. Even if the current limit value varies, when the overcurrent occurs, the specific I value with the lowest current limit value
The current can be limited without the voltage being concentrated on the GBT.

【0084】これにより、少なくとも2つ以上互いに半
導体素子であるIGBTを直列に接続した電力変換装置
においても、過電流発生時に、特定のIGBTに電圧が
集中することなく電流制限することが可能となる。
As a result, even in a power converter in which at least two or more IGBTs, which are semiconductor elements, are connected in series, it is possible to limit current when overcurrent occurs, without voltage concentration on a particular IGBT. .

【0085】(その他の実施の形態) (a)前記各実施の形態では、電流制限回路19を、I
GBT1とゲート駆動回路2との間に接続する場合につ
いて説明したが、これに限らず、IGBT1が内蔵され
たIGBTモジュール内、もしくはゲート駆動回路2に
内蔵することも可能である。
(Other Embodiments) (a) In each of the above embodiments, the current limiting circuit 19 is
Although the case where the IGBT 1 and the gate drive circuit 2 are connected has been described, the present invention is not limited to this, and the IGBT 1 may be incorporated in the IGBT module or the gate drive circuit 2.

【0086】(b)前記各実施の形態において、トラン
ジスタ5またはトランジスタ14の両方または一方をF
ETに置き換えても、本発明を同様に適用して前述と同
様の作用効果を得ることが可能である。
(B) In each of the above embodiments, both or one of the transistor 5 and the transistor 14 is F.
Even if it is replaced with ET, it is possible to apply the present invention in the same manner and obtain the same effect as the above.

【0087】(c)前記各実施の形態では、半導体素子
としてIGBTを用いる場合について説明したが、これ
に限らず、半導体素子として、例えばFET等のその他
の半導体素子を用いる場合についても、本発明を同様に
適用して前述と同様の作用効果を得ることが可能であ
る。
(C) In each of the above embodiments, the case where the IGBT is used as the semiconductor element has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to the case where another semiconductor element such as FET is used as the semiconductor element. Can be similarly applied to obtain the same effect as the above.

【0088】(d)前記第4および第5の各実施の形態
では、半導体素子である各IGBTに、前記第1の実施
の形態における電流制限付駆動回路17と同様の回路構
成を有する電流制限付駆動回路をそれぞれ接続する場合
について説明したが、これに限らず、半導体素子である
各IGBTに、前記第2または第3の実施の形態におけ
る駆動回路と同様の回路構成を有する駆動回路をそれぞ
れ接続する場合についても、本発明を同様に適用して前
述と同様の作用効果を得ることが可能である。
(D) In each of the fourth and fifth embodiments, each IGBT, which is a semiconductor element, has a current limiting circuit having a circuit configuration similar to that of the current limiting drive circuit 17 in the first embodiment. Although the case of connecting the respective drive circuits with each other has been described, the present invention is not limited to this, and each IGBT which is a semiconductor element is provided with a drive circuit having a circuit configuration similar to that of the drive circuit according to the second or third embodiment. Also in the case of connection, it is possible to apply the present invention in the same manner and obtain the same effects as the above.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1乃至請求
項3の発明の半導体素子の駆動回路によれば、電流制限
に伴なう過電圧に対して、電流制限回路の負担を増やす
ことなく良好に保護を行なうことが可能となる。
As described above, according to the semiconductor element drive circuits of the first to third aspects of the present invention, the load on the current limiting circuit is not increased with respect to the overvoltage accompanying the current limiting. It becomes possible to perform good protection.

【0090】さらに、請求項4および請求項5の発明の
電力変換装置によれば、少なくとも2つ以上互いに半導
体素子を直列に接続した電力変換装置においても、過電
流発生時に、特定の半導体素子に電圧が集中することな
く電流制限することが可能となる。
Further, according to the power converters of the inventions of claims 4 and 5, even in a power converter in which at least two semiconductor elements are connected in series with each other, a specific semiconductor element is not generated when an overcurrent occurs. It becomes possible to limit the current without concentration of the voltage.

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

【図1】本発明による半導体素子の駆動回路の第1の実
施の形態を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a drive circuit for a semiconductor device according to the present invention.

【図2】同第1の実施の形態による半導体素子の駆動回
路の他の構成例を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing another configuration example of the semiconductor element drive circuit according to the first embodiment.

【図3】同第1の実施の形態による半導体素子の駆動回
路の他の構成例を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration example of the semiconductor element drive circuit according to the first embodiment.

【図4】本発明による半導体素子の駆動回路の第2の実
施の形態を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of a drive circuit for a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明による半導体素子の駆動回路の第3の実
施の形態を示す回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of a semiconductor element drive circuit according to the present invention.

【図6】本発明による半導体素子の駆動回路の第4の実
施の形態を示す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a semiconductor element drive circuit according to the present invention.

【図7】本発明による半導体素子の駆動回路の第5の実
施の形態を示す回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a semiconductor element drive circuit according to the present invention.

【図8】電流制限回路を備えた半導体素子(IGBT)
の駆動回路の構成例を示す回路図である。
FIG. 8 is a semiconductor device (IGBT) including a current limiting circuit.
3 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit of FIG.

【図9】電流制限付駆動回路を用いたIGBTを複数個
直列に接続して構成される電力変換装置の構成例を示す
回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of a power conversion device configured by connecting a plurality of IGBTs using a current limiting drive circuit in series.

【図10】過電圧保護回路を備えた半導体素子(IGB
T)の駆動回路の構成例を示す回路図。
FIG. 10 is a semiconductor device (IGB having an overvoltage protection circuit;
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of a drive circuit of T).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A〜1F…IGBT、 2…ゲート駆動回路、 3…ゲート抵抗、 4…ダイオード、 5…トランジスタ、 6,6A,6B…検出抵抗、 7…ツェナダイオード、 8…ダイオード、 9…抵抗、 10…ツェナダイオード、 11…抵抗、 12…抵抗、 13…抵抗、 14…トランジスタ、 15…IGBT、 16…過電圧保護回路、 17,17A〜17F…電流制限付き駆動回路、 18,18A〜18F…電流制限付き駆動回路、 19…電流制限回路、 20…直流電圧源、 21…正側アーム、 22…負側アーム、 23…負荷、 24…ダイオード、 25…ツェナダイオード、 26…過電圧保護回路。 1, 1A to 1F ... IGBT, 2 ... Gate drive circuit, 3 ... Gate resistance, 4… diode, 5 ... Transistor, 6, 6A, 6B ... Detecting resistor, 7 ... Zener diode, 8 ... Diode, 9 ... resistance, 10 ... Zener diode, 11 ... resistance, 12 ... resistance, 13 ... resistance, 14 ... Transistor, 15 ... IGBT, 16 ... Overvoltage protection circuit, 17, 17A to 17F ... Current limiting drive circuit, 18, 18A to 18F ... Current limiting drive circuit, 19 ... Current limiting circuit, 20 ... DC voltage source, 21 ... Positive arm, 22 ... Negative arm 23 ... load, 24 ... Diode, 25 ... Zener diode, 26 ... Overvoltage protection circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 1/08 H02M 1/08 351 H02M 7/48 H02M 7/5387 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 1/08 H02M 1/08 351 H02M 7/48 H02M 7/5387

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくともコレクタ端子とエミッタ端子
とゲート端子と半導体素子本体に流れる電流の大きさに
依存する信号を出力するセンス端子とを備えた半導体素
子に接続して用いられ、前記センス端子からの出力信号
に基づいて前記半導体素子本体に流れる電流を所定の電
流制限値で制限する電流制限付き駆動回路において、 前記コレクタ端子とエミッタ端子との間に接続され、当
該各端子間の電圧が前記半導体素子本体の耐圧を考慮し
た任意の第1の電圧以上になると動作する第1の過電圧
検出手段と、 前記第1の過電圧検出手段の動作により、前記電流制限
値を上昇させる電流制限緩和手段と、 を備えて成ることを特徴とする半導体素子の駆動回路。
1. A semiconductor device having at least a collector terminal, an emitter terminal, a gate terminal, and a sense terminal for outputting a signal depending on the magnitude of a current flowing through the semiconductor element body. In a drive circuit with a current limit that limits a current flowing through the semiconductor element body at a predetermined current limit value based on the output signal of, a voltage between the terminals is connected between the collector terminal and the emitter terminal. A first overvoltage detection unit that operates when the voltage exceeds an arbitrary first voltage in consideration of the breakdown voltage of the semiconductor element body; and a current limit relaxation unit that increases the current limit value by the operation of the first overvoltage detection unit. A drive circuit for a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記請求項1に記載の半導体素子の駆動
回路において、 前記コレクタ端子とゲート端子との間に、前記第1の電
圧よりも高い第2の電圧で動作する第2の過電圧検出手
段を備えた過電圧保護回路を接続して成ることを特徴と
する半導体素子の駆動回路。
2. The semiconductor element drive circuit according to claim 1, wherein the second overvoltage detection is operated between the collector terminal and the gate terminal at a second voltage higher than the first voltage. A drive circuit for a semiconductor device, which is formed by connecting an overvoltage protection circuit including means.
【請求項3】 前記請求項1に記載の半導体素子の駆動
回路において、 前記第1の過電圧検出手段およびエミッタ端子の接続点
と前記ゲート端子との間に、前記第1の電圧よりも低い
第3の電圧で動作する第3の過電圧検出手段を備えた過
電圧保護回路を接続して成ることを特徴とする半導体素
子の駆動回路。
3. The drive circuit for a semiconductor device according to claim 1, wherein a first voltage lower than the first voltage is provided between a connection point of the first overvoltage detection means and the emitter terminal and the gate terminal. 3. A drive circuit for a semiconductor device, which is formed by connecting an overvoltage protection circuit having a third overvoltage detection unit that operates at a voltage of 3.
【請求項4】 少なくとも2つ以上互いに直列に接続し
た半導体素子から正側アームおよび負側アームがそれぞ
れ構成される電力変換装置において、 前記各半導体素子に対して、前記請求項1乃至請求項3
のいずれか1項に記載の駆動回路をそれぞれ接続して成
ることを特徴とする電力変換装置。
4. A power converter comprising a positive side arm and a negative side arm each composed of at least two or more semiconductor elements connected in series to each other.
An electric power converter comprising the drive circuits according to any one of items 1 to 5 connected to each other.
【請求項5】 少なくとも2つ以上互いに直列に接続し
た半導体素子から正側アームおよび負側アームがそれぞ
れ構成され、少なくとも3レベル以上の電位を出力する
電力変換装置において、 前記各半導体素子に対して、前記請求項1乃至請求項3
のいずれか1項に記載の駆動回路をそれぞれ接続して成
ることを特徴とする電力変換装置。
5. A power converter in which at least two or more semiconductor elements are connected in series to each other to form a positive side arm and a negative side arm, and which outputs a potential of at least three levels, wherein: , Said claim 1 to claim 3
An electric power converter comprising the drive circuits according to any one of items 1 to 5 connected to each other.
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