JP5724730B2 - 半導体素子の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば電力変換装置を構成する半導体素子を駆動するとともに、保護動作識別機能を有する半導体素子の駆動装置に関する。

この種の半導体素子の駆動装置としては、たとえば、特許文献１に記載された警報回路が知られている。この特許文献１に記載された従来例では、インバータを駆動するパワートランジスタモジュールであるインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）が過電流警報手段、過電圧警報手段及び過熱警報手段を備えている。

この特許文献１に記載された従来例では、過電流警報手段はパワートランジスタの過電流状態を検出したときに第１のパルス幅を有する第１警報信号を出力するようにしている。また、過電圧警報手段は、パワートランジスタの出力端子の過電圧状態を検出して第２のパルス幅を有する第２警報信号を出力するようにしている。さらに、過熱警報手段は、パワートランジスタの過熱状態を検出して第３のパルス幅を有する第３警報信号を出力するようにしている。このため、出力された警報信号のパルス幅を検出するだけで、容易にパワートランジスタが過電流状態にあるか、過電圧状態にあるか、あるいは過熱状態にあるかを判別することができる。

また、他の半導体素子の駆動装置としては、特許文献２に示すインテリジェントパワーモジュールが提案されている。この特許文献２に記載された従来例では、所要数の半導体スイッチング素子と、駆動回路と、スイッチング素子又は駆動回路等の致命的以上及び前兆的異常を検出する各種の検出回路及びウォーニング回路とを備えている。また、特許文献２に記載された従来例では、検出回路及びウォーニング回路による異常検出時にスイッチング素子の保護動作を行う異常検出ロジックと、異常検出信号に基づく信号を外部に出力するための制御回路と、伝送回路とを備えている。

この特許文献２に記載された従来例にあっては、伝送回路に、致命的異常の検出時にアラーム信号を出力する出力端子と、致命的異常及び前兆的異常を含む異常要因を示す異常要因識別信号を出力する出力端子と設け、好ましくはこれらを単一の出力端子として供用するようにしている。

さらに、他の半導体素子の駆動装置としては、特許文献３に記載されたインテリジェントパワーモジュールが提案されている。この特許文献３に記載された従来例は、インバータ装置の電力変換用ブリッジ回路を構成するＩＧＢＴと、抵抗を介しモータの回生電力を消費する電流を断続するＩＧＢＴ１ＤＢと、対応するＩＧＢＴのドライブ回路及び保護回路を内蔵するプリドライバとを一体に収納した半導体装置とを備えている。そして、保護回路は異常時にアラームイネーブルラインを介しインテリジェントパワーモジュールの外部に警報ＡＬＭ１を出力する。しかしながら、警報ＡＬＭ１を出力する前にＩＧＢＴのコレクタ電流又はチップ温度が、正常値より高く、警報ＡＬＭ１を発する時のレベルより低い所定値を超えた時点に異常発生の兆しがあると判別する。この異常発生の兆しがあると判別した場合には、ＩＧＢＴは遮断せず予告警報ラインを介して予告警報ＡＬＭ２をインテリジェントパワーモジュールの外部へ出力するようにしている。

また、特許文献４に記載された半導体素子の駆動回路が提案されている。この特許文献４に記載された従来例では、ＩＧＢＴの制御信号を生成する司令部と、ＩＧＢＴを制御するゲート回路とＩＧＢＴの主電流又はコレクタ電圧を監視する監視回路とを備えている。そして、保護回路で、監視回路からの出力が所定の値を超えた時にゲート回路を制御し、指令部に異常を通知し、カウント回路で、前記保護回路からの異常通知を受け、その回数をカウントし、カウント数が少なくとも２以上になった場合に司令部で、異常が発生したと判定するようにしている。

さらに、特許文献５に記載の電動機の駆動制御装置が提案されている。この特許文献５に記載の従来例では、直流電源を交流に変換し、負荷の電動機を駆動する主回路部と、主回路部の電力半導体スイッチング素子を駆動するドライバ回路部と、ドライバ回路部へ駆動信号を送る上位コントローラとを備えている。そして、前記ドライバ回路部が、異常検知回路部と、検知した異常の種類に対応したデューティにしたＰＷＭパルスを異常情報として上位コントローラへ送る異常情報ＰＷＭ変換部とを備えている。

特開平０８−７０５８０号公報 特開２００２−２７６６５号公報 特開２０００−３４１９６０号公報 特開２００７−３２４８２８号公報 特開２００７−８２３６０号公報

ところで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、インバータを構成するパワートランジスタの過電流異常、過電圧異常及び過熱異常を個別に検出して、異なるパルス幅の第１警報信号〜第３警報信号を外部に出力する。そして、各警報信号のパルス幅を検出することにより、過電流異常、過電圧異常及び過熱異常の何れであるかを検出することができるものである。しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例では、過電流警報手段、過電圧警報手段及び過熱警報手段のそれぞれは過電流異常、過電圧異常及び過熱異常を検出したときに、ワンショットマルチバイブレータとして機能して、所定のパルス幅の１つの警報信号を出力する。このため、複数の警報手段で同時に又は１つの警報信号がオン状態に復帰する前に他の警報手段から警報信号が出力されたときには、警報信号を誤検出することになるという未解決の課題がある。

また、上記特許文献２に記載された従来例にあっては、アラーム信号と異常要因識別信号との２種類の信号を出力する必要があり、信号形成回路の構成が複雑となるという未解決の課題がある。
さらに、上記特許文献３に記載された従来例にあっては、保護回路が異常時にはアラームイネーブルラインを介して外部に警報ＡＬＭ１を出力する。また、警報ＡＬＭ１を出力する前に、ＩＧＢＴのコレクタ電流又はチップ温度が、正常時より高く、警報ＡＬＭ１を発する時のレベルより低い所定値を超えた時点に異常発生の兆しがあると判断する。そして、異常発生の兆しがあると判断したときに、予告警報ラインを介して予告警報ＡＬＭ２を外部に出力するようにしている。しかしながら、上記特許文献３に記載された従来例では、コレクタ電流又はチップ温度を識別することはできず、単に異常発生状態であるかその前の異常発生の兆しがある状態であることを判別できるだけであり、異常状態を判別することはできないという未解決の課題がある。

また、上記特許文献４に記載された従来例にあっては、保護回路からの誤った信号によってインバータを停止させないように、保護回路からの異常通知を受けた回数をカウントするカウント数が２以上となったときに、司令部が異常と判断するようにしているが、単に異常状態を判別することはできないという未解決の課題がある。

さらに、上記特許文献５に記載された従来例にあっては、検知した異常の種類に対応したデューティにしたＰＷＭパルスを異常情報として上位コントローラへ送るようにしており、検知した異常の種類に応じてパルス幅が変更されるものである。しかしながら、デューティの大小では異常の種類を正確に判別することが困難であるとともに、ＰＷＭパルスが異常を継続している間出力されるので、デューティ比が大きくなると、隣接するパルス間の間隔が狭くなる。このため、上記特許文献５に記載された従来例では、繰り返し出力されるＰＷＭパルスの合計のアラーム時間を測定することになり、アラーム時間の計測に誤差が生じ易く、異常の種類を正確に判別することが困難であるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、パルス幅に基づいて複数の保護回路の何れかが保護動作状態であるかを正確に判別することができる半導体素子の駆動装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第１の態様は、電力変換装置を構成する半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置であって、前記半導体素子の保護動作を行うために必要な情報を検出する複数の保護回路を備えている。また、第１の態様は、前記複数の保護回路毎に異なるパルス幅のパルス信号が設定され、前記複数の保護回路のうち最初に保護動作が必要であることを検出した保護回路に対応するパルス信号を、当該保護動作が必要であることを検出している期間継続してアラーム信号として出力するアラーム信号出力回路を備えている。さらに、第１の態様では、前記アラーム信号出力回路からアラーム信号が出力されたときに、前記設定されたパルス幅に相当する１パルス分を保護動作通知信号として出力する通知信号出力回路を備えている。

この構成によると、複数の保護回路毎に、異なるパルス幅のパルス列信号が設定されており、最初に保護動作が必要であることを検出した保護回路に対応するパルス幅のパルス列信号がアラーム信号出力回路から出力される。このアラーム信号は、通知信号出力回路に供給されて、保護回路に対応するパルス幅の１パルス分に相当する保護動作通知信号を出力する。このため、保護動作通知信号を受信した外部の装置は、保護動作通知信号を受信して、そのパルス幅に応じた積算時間を計測すればよく、計測誤差の発生を抑制することができる。

また、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第２の態様は、前記通知信号出力回路が、ナンドゲートとＲＳ型フリップフロップ回路とを備えている。また、第２の態様は、前記ナンドゲートの一方の入力側にアラーム信号出力回路のアラーム信号を、論理反転回路を介して入力する。そして、当該ナンドゲートの出力を外部出力端子に出力するとともに、論理反転回路を介してＲＳ型フリップフロップ回路の反転セット端子に入力し、前記ＲＳ型フリップフロップ回路の反転出力を前記ナンドゲートの他方の入力側に供給するようにしている。
この構成によると、通知信号出力回路をナンドゲートとＲＳ型フリップフロップとで構成することができ、簡易な構成で１パルス分の通知信号を正確に形成することができる。

また、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第３の態様は、前記アラーム信号出力回路が、前記アラーム信号の出力時に前記半導体素子を保護動作させる保護信号を出力するように構成されている。そして第３の態様は、該アラーム信号出力回路から出力される前記保護信号が停止され且つ当該半導体素子の動作信号がオン状態であるときに、前記通知信号出力回路のＲＳ型フリップフロップ回路をリセットするリセット回路を備えている。
この構成によれば、保護回路での異常検出が終了してアラーム信号出力回路から出力される保護信号の出力が停止され且つ半導体素子の動作信号がオン状態であるときにリセット回路でＲＳ型フリップフロップ回路をリセットして再度通知信号の出力が可能となる。

さらに、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第４の態様は、前記保護回路が、前記半導体素子の温度を検出する温度検出回路と、前記半導体素子の過電流を検出する過電流検出回路と、制御電圧を検出する制御電圧検出回路とを少なくとも備えている。
この構成によると、保護回路で、半導体素子の過熱状態、過電流状態及び制御電圧の低下状態を掲出して、半導体素子を保護回路で保護動作が必要な状態を検出することができる。

また、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第５の態様は、電力変換装置を構成する半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置であって、前記半導体素子の保護動作を行うために必要な情報を検出する複数の保護回路を備えている。また、第５の態様は、前記複数の保護回路毎に異なるパルス幅のパルス信号が設定され、前記複数の保護回路のうち最初に保護動作が必要であることを検出した保護回路に対応するパルス信号を、当該保護動作が必要であることを検出している期間継続してアラーム信号として出力するアラーム信号出力回路を備えている。さらに、第５の態様は、前記アラーム信号出力回路からアラーム信号が出力されたときに、前記設定されたパルス幅に相当する１パルス分を保護動作通知信号として所定間隔を保って複数回出力する通知信号出力回路を備えている。
この構成によると、アラーム信号出力回路からアラーム信号が出力されときに、設定されたパルス幅に相当する１パルス分を保護動作通知信号として所定間隔を保って複数回出力するので、保護動作通知信号を誤判断することなく、正確に通知することができる。

また、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第６の態様は、前記通知信号出力回路は、ナンドゲートとＲＳ型フリップフロップ回路とを備えている。また、第６の態様は、前記ナンドゲートの一方の入力側にアラーム信号出力回路のアラーム信号を論理反転回路を介して入力する。そして、当該ナンドゲートの出力を外部出力端子に出力するとともに、論理反転回路を介してＲＳ型フリップフロップ回路の反転セット端子に入力し、前記ＲＳ型フリップフロップ回路の反転出力を前記ナンドゲートの他方の入力側に供給するようにしている。
この構成によると、通知信号出力回路をナンドゲートとＲＳ型フリップフロップとで構成することができ、簡易な構成で１パルス分の通知信号を正確に形成することができる。

また、本発明に係る半導体素子の駆動装置の第７の態様は、前記アラーム信号出力回路が、前記アラーム信号の出力時に前記半導体素子を保護動作させる保護信号を出力するように構成されている。そして、第７の態様では、前記アラーム信号出力回路から出力される前記保護信号が停止され且つ当該半導体素子の動作信号がオン状態であるときに、前記通知信号出力回路のＲＳ型フリップフロップ回路をリセットするリセット信号形成回路と、所定時間間隔で前記アラーム信号の１パルス分の立ち上がりの直前で当該ＲＳ型フリップフロップ回路をリセットする保護動作通知信号継続回路とを備えている。
この構成によると、保護動作通知信号継続回路で、所定間隔でアラーム信号の１パルス分の立ち上がりの直前でＲＳ型フリップフロップ回路をリセットすることにより、１パルス分の保護動作通知信号を所定間隔を保って複数回出力することができる。

本発明によれば、電力変換装置を構成する半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置に、半導体素子の保護動作を行うために必要な情報を検出する複数の保護回路を設けた場合に、複数の保護回路毎に異なるパルス幅に設定されたパルス信号が同時期に出力されることを防止する。このため、パルス信号のパルス幅で保護回路を正確に識別することができるとともに、保護動作状態の誤検出を防止することができるという効果が得られる。

また、パルス信号出力回路から出力される連続するパルス信号を通知信号出力回路で、異常となったパルス幅に応じた１パルス分を通知信号として出力するので、複数のパルスの合計時間を検出する必要がなく、パルス幅に応じた積算時間を正確に検出することができる。
さらに、パルス信号出力回路から出力される連続するパルス信号を通知信号出力回路で、異常となったパルス幅に応じた１パルス分の通知信号を所定間隔を保って複数回出力するので、動作通知信号を誤判断することなく、外部に対する保護動作の通知を確実に行うことができる。

本発明を適用し得る電力変換装置を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。 図２のアラーム信号出力回路から出力されるパルス信号を示す信号波形図である。 第１の実施形態の動作の説明に供する信号波形図である。 第１の実施形態の他の動作の説明に供する信号波形図である。 本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態の動作の説明に供する信号波形図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用し得る電力変換装置を示すブロック図である。この図１において、電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２と、このインバータ２を構成する各相の半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置としての各相ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚとを備えている。

インバータ２は、６個の半導体素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ
Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１〜１６を有する。これらＩＧＢＴ１１〜１６は、直流電源に接続されて直流電力が供給される正極側ラインＬｐ及び負極側ラインＬｎ間に、ＩＧＢＴ１１及び１２の直列回路、ＩＧＢＴ１３及び１４の直列回路並びにＩＧＢＴ１５及び１６の直列回路が夫々並列に接続されている。ここで、各ＩＧＢＴ１１〜１６には、フリーホイールダイオード２１〜２６が逆並列に接続されている。

また、ＩＧＢＴ１１、１３及び１５がそれぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相とされて上アームＵＡが構成されている。また、ＩＧＢＴ１２、１４及び１６がそれぞれＸ相、Ｙ相及びＷ相とされて下アームＬＡが構成されている。さらに、ＩＧＢＴ１１及び１２の接続点、ＩＧＢＴ１３及び１４の接続点並びにＩＧＢＴ１５及び１６の接続点から３相交流電力が出力され、この三相交流電力が電動モータ等の交流負荷４に供給されている。

そして、ＩＧＢＴ１１〜１６は、図２に示すように、チップ１７内に配設されている。このチップ１７内に、ＩＧＢＴ１ｉ（ｉ＝１〜６）のコレクタ及びエミッタ間を流れる電流を検出する電流センス用ＩＢＧＴや電流センス抵抗で構成される電流センサ１８と、例えば温度検出用ダイオードで構成される温度センサ１９とが設けられている。
各相ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚは、図２に示すように、インバータ２を構成する各ＩＧＢＴ１ｉのゲートをオン／オフ制御するゲート制御回路３１と、保護回路としての制御電圧検出回路３２、過電流検出回路３３及びチップ温度検出回路３４と、アラーム信号出力回路３５と、通知信号出力回路３６と、リセットパルス形成回路３７とを備えている。

ゲート制御回路３１には、ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚの外部からパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が動作信号Ｓｍとして入力されるとともに、アラーム信号出力回路３５から出力される保護信号Ｓｐが入力されている。このゲート制御回路３１は、保護信号Ｓｐがローレベルであるときに、動作信号ＳｍをＩＧＢＴ１ｉのゲートに出力し、保護信号Ｓｐがハイレベルであるときに、動作信号ＳｍのＩＧＢＴ１ｉへの出力を停止する。

制御電圧検出回路３２は、外部の制御電源３８から制御電圧Ｖｃが入力されるとともに、低電圧閾値Ｖｔｈ１が入力された比較器ＣＰ１を有する。この比較器ＣＰ１は、制御電圧Ｖｃが低電圧閾値Ｖｔｈ１を下回ると制御電圧不足を表すハイレベルの低電圧検出信号Ｓｖｄをアラーム信号出力回路３５へ出力する。
過電流検出回路３３は、電流センサ１８から出力される電流検出値が入力されるとともに過電流閾値Ｖｔｈ２が入力された比較器ＣＰ２を有する。この比較式ＣＰ２は、電流検出値が過電流閾値を上回ると過電流状態を表すハイレベルの過電流検出信号Ｓｏｃをアラーム信号出力回路３５へ出力する。

チップ温度検出回路３４は、温度センサ１９で検出した温度検出値が入力されるとともに、過熱閾値Ｖｈｔ３が入力された比較器ＣＰ３を有する。この比較器ＣＰ３は、温度検出値が過熱閾値を上回ると過熱状態を表すハイレベルの過熱検出信号Ｓｏｈをアラーム信号出力回路３５へ出力する。なお、チップ温度検出回路３４内の電源３４ａは、温度センサ１９を温度検出用ダイオードで構成した場合に、このダイオードに定電流を供給するためのものである。

アラーム信号出力回路３５には、制御電圧検出回路３２から出力される低電圧検出信号Ｓｖｄ、過電流検出回路３３から出力される過電流検出信号Ｓｏｃ及びチップ温度検出回路３４から出力される過熱検出信号Ｓｏｈが入力される。アラーム信号出力回路３５は、低電圧検出信号Ｓｖｄ、過電流検出信号Ｓｏｃ及び過熱検出信号Ｓｏｈのうち何れか１つがハイレベルになったときに、ハイレベルの保護信号Ｓｐをゲート制御回路３１及びリセットパルス形成回路３７に出力する。また、アラーム信号出力回路３５は、検出信号Ｓｏｃ、Ｓｏｈ及びＳｖｄの内最初にハイレベルとなった検出信号を識別し、識別した検出信号Ｓｊ（ｊ＝ｏｃ、ｏｈ及びｖｄ）に応じたパルス列信号ＰＳｊをアラーム信号として通知信号出力回路３６に出力する。

ここで、パルス列信号ＰＳｖｄは、制御電圧検出回路３２がＩＣ電源の低電圧を検出して低電圧検出信号Ｓｖｄが入力されたときに、図３（ａ）に示すように、ローレベルを維持するパルス幅が例えば基本パルス幅Ｔで、パルス間隔が例えば基本パルス幅Ｔより短い幅のＴａとなるパルス列信号で構成されている。このパルス列信号ＰＳｖｄがアラーム信号として低電圧検出信号Ｓｖｄがハイレベルを継続している間出力される。このパルス列信号ＰＳｖｄの出力は、低電圧検出信号Ｓｖｄがローレベルとなった後、パルス列信号ＰＳｖｄがハイレベルに復帰した時点で停止される。

また、パルス例信号ＰＳｏｃは、過電流検出回路３３でＩＧＢＴ１ｉの過電流状態を検出して過電流検出信号Ｓｏｃが入力されたときに、図３（ｂ）に示すように、ローレベルのパルス幅が例えば２Ｔでパルス間隔がＴａとなるパルス列信号で構成されている。このパルス列信号ＰＳｏｃがアラーム信号として過電流検出信号Ｓｏｃがハイレベルを継続している間出力される。このパルス列信号ＰＳｏｃの出力は、低電圧検出信号Ｓｖｄがローレベルとなった後、パルス列信号ＰＳｏｃがハイレベルに復帰した時点で停止される。

さらに、パルス信号ＰＳｏｈは、チップ温度検出回路３４でＩＧＢＴ１ｉを形成したチップ内温度が所定過熱閾値以上となる過熱状態を検出して過熱検出信号Ｓｏｈが入力されたときに、図３（ｃ）に示すように、パルス幅が４Ｔでパルス間隔がＴａとなるパルス列信号で構成されている。このパルス列信号ＰＳｏｈがアラーム信号として過熱検出信号Ｓｏｈがハイレベルを継続している間出力される。このパルス列信号ＰＳｏｈの出力は、低電圧検出信号Ｓｖｄがローレベルとなった後、パルス列信号ＰＳｏｈがハイレベルに復帰した時点で停止される。

また、保護信号Ｓｐは各検出信号Ｓｊがハイレベルを継続している間ハイレベルを維持する。
通知信号出力回路３６は、図２に示すように、ナンドゲート３６ｂと、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄとを備えている。ナンドゲート３６ｂは、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｊが論理反転回路３６ａを介して一方の入力側に入力されている。このナンドゲート３６ｂの他方の入力側には、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転出力端子ＱＢから出力される出力信号が入力されている。このナンドゲート３６ｂの出力が保護動作通知信号Ｓｎとして外部に出力される。

ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄは、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎが論理反転回路３６ｃを介して反転セット端子ＳＢに入力されるとともに、反転リセット端子ＲＢにリセットパルス形成回路３７からのリセット信号Ｓｒが入力されている。そして、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転出力端子ＱＢから出力される出力信号Ｓｆがナンドゲート３６ｂの他方の入力側に入力されている。

リセットパルス形成回路３７は、３入力のアンドゲート３７ｂとその出力が供給されるワンショット回路３７ｃとを備えている。アンドゲート３７ｂには、外部の動作信号Ｓｍが直接入力されるとともに、アラーム信号出力回路３５から出力される保護信号Ｓｐが論理反転回路３７ａを介して入力されている。さらに、アンドゲート３７ｂには、アラーム信号出力回路３５から出力される検出信号Ｓｊが入力されている。このアンドゲート３７ｂの出力がワンショット回路３７ｃに入力されている。このワンショット回路３７ｃは、アンドゲート３７ｂの出力がローレベルからハイレベルに反転したときに、ハイレベルからローレベルとなる。ワンショット回路３７ｃは、ローレベル状態を比較的短い時間保持してからハイレベルに復帰するリセット信号Ｓｒを通知信号出力回路３６におけるＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのリセット端子ＲＢに出力する。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、インバータ２を構成するＩＧＢＴ１１〜１６に流れる電流が過電流閾値未満で正常であり、且つ，ＩＧＢＴ１１〜１６を形成したチップ内温度が過熱閾値未満で正常であり、さらに各ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚに供給するＩＣ電源電圧が低電圧閾値を超えていて正常であるものとする。

この正常状態では、図４に示すように、時点ｔ０で、各ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚの制御電圧検出回路３２から出力される低電圧検出信号Ｓｖｄ、過電流検出回路３３から出力される過電流検出信号Ｓｏｃ及びチップ温度検出回路３４から出力される過熱検出信号Ｓｏｈがともに図４（ｂ）に示すように、ローレベルとなっている。アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号ＰＳｊは図４（ｄ）に示すようにハイレベルを維持しているとともに、保護信号Ｓｐも図４（ｅ）に示すようにローレベルを維持している。

このとき、リセットパルス形成回路３７では、外部から入力されるゲート制御回路３１に入力される動作信号が、図４（ａ）に示すように、ハイレベルであるものとする。この場合には、アラーム信号出力回路３５から出力される保護信号Ｓｐがローレベルを維持しているので、アンドゲート３７ｂの出力がハイレベルを維持している。このため、ワンショット回路３７ｃから出力されるリセット信号Ｓｒは、図４（ｃ）に示すように、ローレベルを維持している。

このとき、通知信号出力回路３６では、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号ＰＳｊが、図４（ｄ）に示すように、ハイレベルを維持している。このため、論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉは、図４（ｆ）に示すように、ローレベルを維持している。このとき、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがリセット状態にあって、その出力端子ＱＢの出力が、図４（ｈ）に示すように、ハイレベルを維持しているものとする。この場合には、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎは、図４（ｇ）に示すように、正常状態を表すハイレベルを維持している。

このため、各ドライバ回路３Ｘ〜３Ｚでは、外部の制御装置（図示せず）から入力される動作信号に応じたゲート信号がＩＧＢＴ１１〜１６に供給されることにより、インバータ２で直流電力が交流電力に変換されて交流負荷４に交流電力が出力される。
このインバータ２の各相のＩＧＢＴ１１〜１６が正常状態であり、ＩＣ電源電圧が正常である状態から、例えば、Ｘ相のＩＧＢＴ１ｉを駆動するドライバ回路３ｋ（ｋ＝Ｘ〜Ｚ）に供給されるＩＣ電源電圧が低電圧閾値以下に低下する低電圧異常が発生したときには、この低電圧異常が制御電圧検出回路３２で検出される。

すると、制御電圧検出回路３２からハイレベルの低電圧検出信号Ｓｖｄがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ａ）に示すローレベルのパルス幅Ｔに比較してパルス間間隔Ｔａが小さく設定されたパルス列信号ＰＳｖｄが図４（ｄ）に示すように出力される。これと同時に、保護信号Ｓｐが図４（ｅ）に示すように、ローレベルからハイレベルに反転される。

このため、保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に供給されることにより、このゲート制御回路３１からのゲート駆動信号の出力が停止されてＩＧＢＴ１ｉの駆動が停止される。
また、リセットパルス形成回路３７では、保護信号Ｓｐがハイレベルとなることにより、アンドゲート３７ｂの出力が低レベルとなり、ワンショット回路３７ｃから出力されるリセット信号Ｓｒは、図４（ｃ）に示すように、ハイレベルを維持する。
このため、通知信号出力回路３６のＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄは、リセット状態を維持し、その出力信号Ｓｆは、図４（ｈ）に示すように、ハイレベルを維持する。

ところが、時点ｔ１で、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号となるパルス列信号ＰＳｖｄがローレベルに反転することにより、論理反転回路３６ａの反転パルス列信号Ｓｉが図４（ｆ）に示すようにハイレベルに反転する。このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎが図４（ｇ）に示すようにローレベルに反転する。このとき、論理反転回路３６ｃの出力はハイレベルとなるが、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのセット端子ＳＢが反転入力とされているので、このＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがセットされることはなく、リセット状態を維持する。

その後、時点ｔ２で、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｖｄが図４（ｄ）に示すようにローレベルからハイレベルに反転する。これに応じて論理反転回路３６ａの反転パルス列信号Ｓｉが図４（ｆ）に示すようにハイレベルからローレベルに反転する。このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎが図４（ｇ）に示すように、ローレベルからハイレベルに反転する。このとき、論理反転回路３６ｃの出力信号はハイレベルからローレベルに反転することになり、この出力信号がセット信号としてＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのセット端子ＳＢに供給される。これにより、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがセットされる。このため、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力信号Ｓｆが、図４（ｈ）に示すように、ハイレベルからローレベルに反転する。

このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎは、図４（ｇ）に示すように、ハイレベルに反転することになる。
その後、時点ｔ３でアラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＬ１がハイレベルからローレベルに反転すると、通知信号出力回路３６の論理反転回路３６ａの反転パルス列信号Ｓｉが図４（ｆ）に示すようにローレベルからハイレベルに反転する。しかしながら、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力信号Ｓｆは図４（ｈ）に示すようにローレベルを維持している。このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎは、図４（ｇ）に示すように、ハイレベルを維持する。

その後、時点ｔ４で、制御電源３８の制御電圧Ｖｃが低電圧閾値Ｖｔｈ１より高い正常な電圧に復帰すると、制御電圧検出回路３２から出力される低電圧検出信号Ｓｖｄが図４（ｂ）に示すようにハイレベルからローレベルに復帰し、これに応じてアラーム信号出力回路３５から出力される保護信号Ｓｐも図４（ｅ）に示すようにハイレベルからローレベルに復帰する。

このため、ゲート制御回路３１から外部から入力される動作信号Ｓｍに応じたゲート駆動信号がＩＧＢＴ１ｉに出力されて、正常な動作状態に復帰する。
その後、時点ｔ５で外部から入力される動作信号Ｓｍがオン状態に反転すると、リセットパルス形成回路３７のアンドゲート３７ｂに入力されている動作信号Ｓｍ及び論理反転回路３７ａの出力信号がハイレベルとなるが、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号ＰＳｖｄが図４（ｄ）に示すようにローレベルを維持する。このため、アンドゲート３７ｂの出力信号はローレベルを維持する。

その後、時点ｔ６でアラーム信号Ｓｖｄがハイレベルに復帰することにより、アラーム信号出力回路３５からのアラーム信号ＰＳｊの出力が停止される。このため、アラーム信号ＰＳｊがハイレベルを維持する。
したがって、その後、時点ｔ７で外部から入力される動作信号Ｓｍがオン状態に反転すると、リセットパルス形成回路３７のアンドゲート３７ｂの出力がローレベルからハイレベルに反転する。これに応じてワンショット回路３７ｃから図４（ｃ）に示すローレベルを所定時間維持するリセット信号Ｓｒが通知信号出力回路３６におけるＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのリセット端子ＲＢに出力される。

この結果、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力信号Ｓｆが図４（ｈ）に示すように、ローレベルからハイレベルに復帰する。この時点ｔ７では、論理反転回路３６ａの反転パルス列信号Ｓｉは図４（ｆ）に示すようにローレベルを維持している。このため、ナンドゲート３６ｂから出力されるから出力される保護動作通知信号Ｓｎは、図４（ｇ）に示すように、ハイレベルを維持する。

一方、外部の制御装置では、ドライバ回路３ｋから保護動作通知信号Ｓｎが入力されると、この保護動作通知信号Ｓｎがローレベルを維持している間に、図４（ｉ）に示すクロック信号ＣＰを図４（ｊ）に示すローベルの区間でカウントする。このカウント数とクロック信号間の時間を乗算して積算時間を算出し、この積算時間から保護動作通知信号Ｓｎが低電圧検出信号Ｓｖｄによるものであることを検出することができる。

このとき、保護動作通知信号Ｓｎがドライバ回路３ｋのアラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＬ１の最初の１周期のパルス幅に対応するものであるので、パルス幅に相当する積算時間を正確に検出することができる。しかも、保護動作通知信号Ｓｎが低電圧検出信号Ｓｖｄに対応するパルス列信号ＰＳｖｄのパルス幅に相当する１つの信号であり、連続したパルス列信号ではないので、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号のパルス間隔Ｔａが狭い場合でも計数誤差を生じることはなく、正確に保護動作通知信号Ｓｎの積算時間を検出することができる。

また、保護動作通知信号Ｓｎがローレベルで異常を通知するようにしたので、保護動作通知信号Ｓｎにノイズが混入した場合に、容易にノイズであるか否かを容易に判別することができる。
また、制御電圧検出回路３２で検出される低電圧状態がアラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＬ１の最初のパルス幅より短い場合には、図５に示すように、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｖｄが最初の１パルス分のみが出力されることになることを除いては図４と同様の動作を行う。

同様に、あるドライバ回路３ｋの過電流検出回路３３でインバータ２を構成するＩＧＢＴ１ｉのコレクタ及びエミッタ間の電流が過電流閾値以上となったことを検出した場合には、過電流検出回路３３からハイレベルの過電流検出信号Ｓｏｃがハイレベルとなる。この過電流検出信号Ｓｏｃがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ｂ）に示すパルス列信号ＰＳｏｃがアラーム信号として出力される。したがって、通知信号出力回路３６からパルス列信号ＰＳｏｃの最初の１周期におけるローレベル区間のパルス幅に対応する保護動作通知信号Ｓｎが外部の制御装置に出力される。このため、外部の制御装置では、保護動作通知信号Ｓｎのローレベルのパルス幅が長くなることから過電流異常が発生していると認識することができる。このとき、保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に出力されることにより、ゲート駆動信号がＩＧＢＴ１ｉに出力されることが禁止される。

同様に、あるドライバ回路３ｋのチップ温度検出回路３４でインバータ２を構成するＩＧＢＴ１ｉを内蔵するチップ温度が上昇すると、チップ温度検出回路３４でハイレベルの過熱検出信号Ｓｏｈが出力される。したがって、アラーム信号出力回路３５から図３（ｃ）に示す比較的長いパルス幅のパルス列信号ＰＳｏｈが出力されることになり、これがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ｃ）に示すパルス列信号ＰＳｏｈが出力されることになり、通知信号出力回路３６からその最初の１周期におけるローレベル区間のパルス幅に対応する保護動作通知信号Ｓｎが外部の制御装置に出力される。したがって、外部の制御装置では、保護動作通知信号Ｓｎのローレベルのパルス幅がさらに長くなることから過熱異常が発生していると認識することができる。このとき、保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に出力されることにより、ゲート駆動信号がＩＧＢＴ１ｉに出力されることが禁止される。

次に、本発明の第２の実施形態を図６について説明する。
この第２の実施形態では、前述した第１の実施形態のように、保護動作通知信号Ｓｎをアラーム信号となるパルス列信号ＰＳｖｄ、ＰＳｏｃ及びＰＳｏｈに応じて複数回ローレベルとして、外部の制御装置に保護動作を複数回通知するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図６に示すように、前述した第１の実施形態の図２の構成において、リセット信号形成回路３７とＲＳ型ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転リセット端子ＲＢとの間に反転入力端子を有するノアゲート４１が介挿されている。このノアゲート４１の一方の反転入力側にはリセット信号形成回路３７から出力されるリセット信号Ｓｒが入力され、他方の反転入力側には保護動作通知継続回路４２から出力される第２のリセット信号Ｓｒ２が入力されている。

保護動作通知継続回路４２は、単安定回路４２ａと、ナンドゲート４２ｂとを備えている。単安定回路４２ａには、通知信号出力回路３６から出力される保護動作通知信号Ｓｎが入力されている。この単安定回路４２ａでは、保護動作通知信号Ｓｎがハイレベルからローベルに反転した時点でトリガされてハイレベルからローレベルとなる。そして、単安定回路４２ａでは、ローレベル状態を例えば前述したアラーム信号出力回路３５の最大周期のパルス列信号ＰＳｏｈの１周期より僅かに長い所定期間Ｔｍだけ維持してからハイレベルに復帰する出力信号Ｓｏを出力する。

ナンドゲート４２ｂは、単安定回路４２ａから出力される出力信号Ｓｏが入力されている。また、ナンドゲート４２ｂの入力側には、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｊが入力されるオフ遅延回路４２ｃの遅延出力が入力されている。ここで、オフ遅延回路４２ｃの遅延時間は反転パルス列信号Ｓｉがハイレベルとなった後も僅かにハイレベルを継続する程度に設定されている。さらに、ナンドケーと４２ｂの入力側には、パルス列信号ＰＳｊとを論理反転回路４２ｄで論理反転した前述した通知信号出力回路３６の論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉと同一の反転パルス列信号Ｓｉが入力されている。
そして、ナンドゲート４２ｂから出力される出力信号が第２のリセット信号Ｓｒ２としてノアゲート４１に供給されている。
この第２の実施形態におけるその他の構成は、前述した第１の実施形態における図２と同様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

次に、上記第２の実施形態の動作を図７に示す信号波形図を伴って説明する。
今、インバータ２を構成するＩＧＢＴ１１〜１６に流れる電流が過電流閾値未満で正常であり、且つＩＧＢＴ１１〜１６を形成したチップ内温度が過熱閾値未満で正常であり、さらに各ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚに供給するＩＣ電源電圧が低電圧閾値を超えていて正常であるものとする。

この正常状態では、前述した第１の実施形態と同様に、時点ｔ０で、各ドライバ回路３Ｕ〜３Ｚの制御電圧検出回路３２から出力される低電圧検出信号Ｓｖｄ、過電流検出回路３３から出力される過電流検出信号Ｓｏｃ及びチップ温度検出回路３４から出力される過熱検出信号Ｓｏｈがともに図７（ｂ）に示すように、ローレベルとなっており、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号はハイレベルを維持しているとともに、保護信号Ｓｐも図７（ｅ）に示すようにローレベルを維持している。

このとき、リセットパルス形成回路３７から出力されるリセット信号Ｓｒは、図７（ｃ）に示すように、ローレベルを維持している。
このとき、通知信号出力回路３６では、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号ＰＳｊが、図７（ｄ）に示すように、ハイレベルを維持し、論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉは、図７（ｆ）に示すように、ローレベルを維持している。このとき、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがリセット状態にあって、その出力端子ＱＢの出力が、図４（ｈ）に示すように、ハイレベルを維持しているものとする。この場合には、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎは、図７（ｇ）に示すように、正常状態を表すハイレベルを維持している。

また、保護動作信号継続回路４２では、保護動作通知信号Ｓｎがハイレベルであるので、単安定回路４２ａはトリガされず、その出力信号Ｓｏは図７（ｉ）に示すようにハイレベルを維持する。アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｊも図７（ｄ）に示すようにハイレベルを維持する。しかしながら、論理反転回路４２ｄから出力される反転パルス列信号Ｓｉはローレベルを維持する。このため、ナンドゲート４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２は図７（ｊ）に示すようにハイレベルを維持している。

したがって、ノアゲート４１の出力信号はローレベルを維持し、これがＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転リセット端子ＲＢに入力される。このとき、ノアゲート４１の出力信号が、ハイレベルからローレベルへの反転時ではないので、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄは状態変化せずリセット状態を維持する。したがって、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力端子ＱＢから出力される出力信号Ｓｆはハイレベルを維持する。

このインバータ２の各相のＩＧＢＴ１１〜１６が正常状態であり、ＩＣ電源電圧が正常である状態から、時点ｔ１１で、例えば、Ｘ相のＩＧＢＴ１ｉを駆動するドライバ回路３ｋ（ｋ＝Ｘ〜Ｚ）に供給されるＩＣ電源電圧が低電圧閾値以下に低下する低電圧異常が発生したときには、この低電圧異常が制御電圧検出回路３２で検出される。

これによって、前述した第１の実施形態と同様に、ハイレベルの低電圧検出信号Ｓｖｄがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ａ）に示すローレベルのパルス幅Ｔに比較してパルス間間隔Ｔａが小さく設定されたパルス列信号ＰＳｖｄが図７（ｄ）に示すように出力される。これと同時に、保護信号Ｓｐが図７（ｅ）に示すように、ローレベルからハイレベルに反転される。この保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に供給されることにより、このゲート制御回路３１からのゲート駆動信号の出力が停止されてＩＧＢＴ１ｉの駆動が停止される。

この時点ｔ１１で、アラーム信号出力回路３５から出力されるアラーム信号となるパルス列信号ＰＳｖｄがローレベルに反転することにより、論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉが図７（ｆ）に示すようにハイレベルに反転する。このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎが図７（ｇ）に示すようにローレベルに反転する。このとき、論理反転回路３６ｃの出力はハイレベルとなるが、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのセット端子ＳＢが反転入力とされているので、このＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがセットされることはなく、リセット状態を維持する。

このとき、保護動作信号継続回路４２では、時点ｔ１１で単安定回路４２ａがトリガされる直前で、オフ遅延回路４２ｃの出力信号がハイレベルであり、論理反転回路４２ｄから出力される反転パルス列信号Ｓｉがローレベルからハイレベルに反転する。このため、ナンド回路４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２が図７（ｊ）に示すように一瞬ローレベルとなる。この第２のリセット信号Ｓｒ２によってノアゲート４１の出力信号がハイレベルからローレベルに反転されるので、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがリセットされる。しかしながら、もともとＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄはリセット状態であるので、このリセット状態を維持し、その反転出力端子ＱＢから出力される出力信号Ｓｆはハイレベルを維持する。

また、保護動作信号継続回路４２では、保護動作通知信号Ｓｎがローレベルに反転することにより、この保護動作通知信号Ｓｎにトリガされて単安定回路４２ａの出力信号Ｓｏが図７（ｉ）に示すように、ハイレベルからローレベルに反転し、このローレベル状態が最大周期のパルス列信号ＰＳｏｈの１周期より僅かに長い所定期間Ｔｍだけ維持される。
したがって、ナンドゲート４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２は瞬時にハイレベルに復帰し、ノアゲート４１から出力されるリセット信号もハイレベルに復帰する。このハイレベルのリセット信号がＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転リセット端子ＲＢに供給されるが、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄはリセット状態を維持する。

その後、時点ｔ１２で、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｖｄが図７（ｄ）に示すようにローレベルからハイレベルに反転する。これに応じて論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉが図７（ｆ）に示すようにハイレベルからローレベルに反転する。このため、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎが、図７（ｇ）に示すように、ローレベルからハイレベルに反転する。

このとき、論理反転回路３６ｃの出力信号はハイレベルからローレベルに反転することになり、この出力信号がセット信号としてＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄのセット端子ＳＢに供給される。これにより、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがセットされる。このため、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力信号Ｓｆが、図７（ｈ）に示すように、ハイレベルからローレベルに反転する。

この時点ｔ１２では、保護動作通知信号継続回路４２の単安定回路４２ａの出力信号Ｓｏは、ローレベルを継続しており、ナンドゲート４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２は図７（ｉ）に示すようにハイレベルを継続する。このため、ノアゲート４１から出力されるリセット信号もハイレベルを継続する。
その後、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの出力信号Ｓｆが図７（ｈ）に示すように、ローレベルを維持するので、ナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎはパルス列信号がハイレベル及びローレベルの反転を繰り返してもハイレベルを維持する。外部の制御装置への保護動作通知が抑制される。

その後、保護動作通知信号継続回路４２の単安定回路４２の所定期間Ｔｍが経過する時点ｔ１４で、単安定回路４２ｂの出力信号がハイレベルに復帰する。その後、時点１５でパルス列信号ＰＳｖｄが図７（ｄ）に示すようにハイレベルからローレベルに反転し、これと同時に反転パルス列信号Ｓｉが図７（ｆ）に示すようにローレベルからハイレベルに反転する。このため、オフ遅延回路４２ｃでパルス列信号ＰＳｖｄのハイレベル状態が遅延されるので、ナンドゲート４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２が図７（ｊ）に示すようにローベルとなる。このため、ノアゲート４１から出力されるリセット信号がローベルとなり、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがリセットされる。このため、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄの反転出力端子ＱＢから出力される出力信号Ｓｆが図７（ｈ）に示すようにローレベルからハイレベルに反転する。

この時点ｔ１５では、論理反転回路３６ａから出力される反転パルス列信号Ｓｉがハイレベルに反転しており、ナンドゲート３６ｂから出力される保護通知信号Ｓｎはローレベルに反転し、保護動作状態が外部の制御装置に通知される。
その後、時点ｔ１６で反転パルス列信号Ｓｉがローレベルに反転すると、これに応じてナンドゲート３６ｂから出力される保護動作通知信号Ｓｎもハイレベルに復帰する。この保護動作通知信号Ｓｎがハイレベルとなることにより、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがセットされて、その出力信号Ｓｆがローレベルに反転する。これと同時に、保護動作通知継続回路４２の単安定回路４２ａがトリガされてその出力信号がローレベルに反転し、ナンドゲート４２ｂから出力される第２のリセット信号Ｓｒ２がハイレベルとなる。このため、ノアゲート４１から出力されるリセット信号もハイレベルに反転する。

その後、保護動作通知継続回路４２からローレベルの第２のリセット信号Ｓｒ２が出力される毎に、保護動作信号Ｓｎがローレベルとなって保護動作状態を外部の制御装置に通知する。
また、時点ｔ２０で、制御電源３８の制御電圧Ｖｃが低電圧閾値Ｖｔｈ１より高い正常な電圧に復帰すると、前述した第１の実施形態と同様に、時点ｔ２１で動作信号Ｓｍが図７（ａ）に示すようにハイレベルに反転し、その後時点ｔ２２でパルス列信号ＰＳｖｄがハイレベルとなる。このため、リセット信号形成回路３７から出力されるリセット信号Ｓｒが図７（ｃ）に示すようにローレベルとなり、ノアゲート４１から出力されるリセット信号がローレベルとなることにより、ＲＳ型フリップフロップ回路３６ｄがリセットされる。アラーム信号出力回路３５からのパルス列信号ＰＳｊの受入れ状態に復帰する。

同様に、あるドライバ回路３ｋの過電流検出回路３３でインバータ２を構成するＩＧＢＴ１ｉのコレクタ及びエミッタ間の電流が過電流閾値以上となったことを検出した場合には、過電流検出回路３３からハイレベルの過電流検出信号Ｓｏｃがハイレベルとなる。この過電流検出信号Ｓｏｃがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ｂ）に示すパルス列信号ＰＳｏｃがアラーム信号として出力される。したがって、通知信号出力回路３６からパルス列信号ＰＳｏｃの最初の１周期におけるローレベル区間のパルス幅に対応する保護動作通知信号Ｓｎが複数回外部の制御装置に出力される。このため、外部の制御装置では、保護動作通知信号Ｓｎのローレベルのパルス幅が長くなることから過電流異常が発生していると認識することができる。このとき、保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に出力されることにより、ゲート駆動信号がＩＧＢＴ１ｉに出力されることが禁止される。

同様に、あるドライバ回路３ｋのチップ温度検出回路３４でインバータ２を構成するＩＧＢＴ１ｉを内蔵するチップ温度が上昇すると、チップ温度検出回路３４でハイレベルの過熱検出信号Ｓｏｈが出力される。したがって、アラーム信号出力回路３５から図３（ｃ）に示す比較的長いパルス幅のパルス列信号ＰＳｏｈが出力されることになり、これがアラーム信号出力回路３５に供給される。このため、アラーム信号出力回路３５から図３（ｃ）に示すパルス列信号ＰＳｏｈが出力されることになり、通知信号出力回路３６からその最初の１周期におけるローレベル区間のパルス幅に対応する保護動作通知信号Ｓｎが外部の制御装置に複数回出力される。したがって、外部の制御装置では、保護動作通知信号Ｓｎのローレベルのパルス幅がさらに長くなることから過熱異常が発生していると認識することができる。このとき、保護信号Ｓｐがゲート制御回路３１に出力されることにより、ゲート駆動信号がＩＧＢＴ１ｉに出力されることが禁止される。

このように、第２の実施形態によると、アラーム出力回路３５から保護信号Ｓｐが出力されている間、保護動作信号継続回路４２の単安定回路４２ａから出力される出力信号Ｓｏがローレベルを維持している間パルス列信号ＰＳｊに基づく保護動作の通知が抑制される。その後、単安定回路４２ａの出力信号Ｓｏがローレベルからハイレベルに復帰した状態で、反転パルス列信号Ｓｉがローレベルからハイレベルに反転する時点で、反転パルス列信号Ｓｉがハイレベルを維持する間保護動作通知信号Ｓｎがローレベルとなって保護動作状態を外部の制御装置に通知することができる。

このとき、保護動作通知信号Ｓｎは、パルス列信号ＰＳｊの変化に同期して連続的にローレベルに反転するのではなく、保護動作通知信号Ｓｎが単安定回路４２ａで設定された所定期間Ｔｍを開けて通知される。このため、外部の制御装置で、保護動作通知信号Ｓｎのローレベルの区間でクロック信号ＣＰをカウントし、このカウント数とクロック信号間の時間を乗算して積算時間を算出し、この積算時間から保護動作通知信号Ｓｎが低電圧検出信号Ｓｖｄによるものであることを検出する場合でも、積算時間を誤ることがなく、正確に保護動作通知信号Ｓｎの判定を行うことができる。

しかも、保護動作通知信号Ｓｎが外部の制御装置に複数回通知されるので、前述した第１の実施形態における１回の通知に比較して保護動作通知信号の伝達の確実性を向上させることができる。また、保護動作通知信号Ｓｎを複数回ローレベルとすることにより、１回の通知では満足できない需要者に対して、保護動作通知信号Ｓｎの利用を拡大して汎用性を確保することができる。

なお、上記第２の実施形態においては、アラーム信号出力回路３５からパルス列信号ＰＳｊが出力されている間継続して、所定間隔を保って保護動作通知信号をローレベルとする場合を説明した。しかしながら、上記第２の実施形態では、通知信号出力回路３６で保護動作通知信号をローレベルとする回数を２回以上の所定回数に限定することもできる。この場合には、保護動作通知信号のローレベルの回数をカウンタや複数段のシフトレジスタ等で検出し、所定回数に達したときに、保護動作通知信号継続回路４２から出力される第２のリセット信号Ｓｒ２を停止させるようにすればよい。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、電力変換装置としてインバータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、交流電力を直流電力に変換するコンバータや直流電力を昇降圧するチョッパ回路等にも適用することもでき、その他半導体素子を含む任意の電力変換装置に本発明を適用することができる。また、三相の電力変換装置に本発明を適用した場合について説明したが、４相以上の電力変換装置や単相の電力変換装置に本発明を適用することもできる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、アラーム信号出力回路３５で、発生するパルス列信号ＰＳｖｄ、ＰＳｏｃ及びＰＳｏｈのパルス幅を基本パルス幅Ｔ、２Ｔ及び４Ｔに設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御装置で識別可能な異なるパルス幅であれば任意のパルス幅のパルス列信号を適用することができる。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、アラーム信号出力回路３５から出力されるパルス列信号ＰＳｖｄ、ＰＳｏｃ及びＰＳｏｈをローレベルのパルス幅が異なるように設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、パルス列信号ＰＳｖｄ、ＰＳｏｃ及びＰＳｏｈをハイレベルのパルス幅を異なるように設定することもできる。この場合には、通知信号出力回路３６の論理反転回路３６ａを省略すればよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、通知信号出力回路３６から保護動作時にローレベルとなる保護動作通知信号Ｓｎを出力する場合について説明したが、保護動作時にハイレベルとなる保護動作通知信号Ｓｎを出力するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、保護動作通知信号Ｓｎを、各ドライバ回路３Ｘ〜３Ｚから個別に出力する場合について説明したが、例えば、ドライバ回路３Ｘ〜３Ｚから出力される保護動作通知信号ＳｎをＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）内のオアゲートに入力し、オアゲートの出力を保護動作通知信号としてＩＰＭの外部に出力する構成としてもよい。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、半導体素子としてＩＧＢＴを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、パワーＦＥＴ等の任意の半導体素子を適用することができる。
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、制御電源の低電圧、ＩＧＢＴの過電流及び過熱を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上記の３種類の保護動作の内の２種類を検出するようにしてもよく、さらには過電圧等の保護動作を必要とする他の状態を検出する異常検出回路を設けるようにしてもよい。

１…電力変換装置、２…インバータ、３Ｕ〜３Ｚ…ドライバ回路、４…交流負荷、１１〜１６…ＩＧＢＴ、１７…チップ、１８…電流センサ、１９…温度センサ、２１〜２６…フリーホイールダイオード、ＵＡ…上アーム、ＬＡ…下アーム、３１…ゲート制御回路、３２…制御電圧検出回路、３３…過電流検出回路、３４…チップ温度検出回路、３５…アラーム信号出力回路、３６…通知信号出力回路、３６ａ…論理反転回路、３６ｂ…ナンドゲート、３６ｃ…論理反転回路、３６ｄ…ＲＳ型フリップフロップ回路、３７…リセットパルス形成回路、３８…制御電源、４１…ノアゲート、４２…保護動作通知継続回路、４２ａ…単安定回路、４２ｂ…ナンドゲート

Claims (7)

1. 電力変換装置を構成する半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置であって、
   前記半導体素子の保護動作を行うために必要な情報を検出する複数の保護回路と、
   前記複数の保護回路毎に異なるパルス幅のパルス信号が設定され、前記複数の保護回路のうち最初に保護動作が必要であることを検出した保護回路に対応するパルス信号を、当該保護動作が必要であることを検出している期間継続してアラーム信号として出力するアラーム信号出力回路と、
   該アラーム信号出力回路からアラーム信号が出力されたときに、前記設定されたパルス幅に相当する１パルス分を保護動作通知信号として出力する通知信号出力回路と
   を備えたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
2. 前記通知信号出力回路は、ナンドゲートとＲＳ型フリップフロップ回路とを備え、前記ナンドゲートの一方の入力側にアラーム信号出力回路のアラーム信号を論理反転回路を介して入力し、当該ナンドゲートの出力を外部出力端子に出力するとともに、論理反転回路を介してＲＳ型フリップフロップ回路の反転セット端子に入力し、前記ＲＳ型フリップフロップ回路の反転出力を前記ナンドゲートの他方の入力側に供給することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の駆動装置。
3. 前記アラーム信号出力回路は、前記アラーム信号の出力時に前記半導体素子を保護動作させる保護信号を出力するように構成され、該アラーム信号出力回路から出力される前記保護信号が停止され且つ当該半導体素子の動作信号がオン状態であるときに、前記通知信号出力回路のＲＳ型フリップフロップ回路をリセットするリセット回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の駆動装置。
4. 前記保護回路は、前記半導体素子の温度を検出する温度検出回路と、前記半導体素子の過電流を検出する過電流検出回路と、制御電圧を検出する制御電圧検出回路とを少なくとも備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の半導体素子の駆動装置。
5. 電力変換装置を構成する半導体素子を個別に駆動する半導体素子の駆動装置であって、
   前記半導体素子の保護動作を行うために必要な情報を検出する複数の保護回路と、
   前記複数の保護回路毎に異なるパルス幅のパルス信号が設定され、前記複数の保護回路のうち最初に保護動作が必要であることを検出した保護回路に対応するパルス信号を、当該保護動作が必要であることを検出している期間継続してアラーム信号として出力するアラーム信号出力回路と、
   該アラーム信号出力回路からアラーム信号が出力されたときに、前記設定されたパルス幅に相当する１パルス分を保護動作通知信号として所定間隔を保って複数回出力する通知信号出力回路と
   を備えたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
6. 前記通知信号出力回路は、ナンドゲートとＲＳ型フリップフロップ回路とを備え、前記ナンドゲートの一方の入力側にアラーム信号出力回路のアラーム信号を論理反転回路を介して入力し、当該ナンドゲートの出力を外部出力端子に出力するとともに、論理反転回路を介してＲＳ型フリップフロップ回路の反転セット端子に入力し、前記ＲＳ型フリップフロップ回路の反転出力を前記ナンドゲートの他方の入力側に供給することを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の駆動装置。
7. 前記アラーム信号出力回路は、前記アラーム信号の出力時に前記半導体素子を保護動作させる保護信号を出力するように構成され、該アラーム信号出力回路から出力される前記保護信号が停止され且つ当該半導体素子の動作信号がオン状態であるときに、前記通知信号出力回路のＲＳ型フリップフロップ回路をリセットするリセット信号形成回路と、所定時間間隔で前記アラーム信号の１パルス分の立ち上がりの直前で当該ＲＳ型フリップフロップをリセットする保護動作通知信号継続回路とを備えていることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の駆動装置。

Images