JP7183375B1 - Protection circuit and power converter - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体スイッチング素子のターンオン期間中に、他の回路に短絡が生じ過電流が発生した場合に、過電流発生を早期化に検出する保護回路及び電力変換装置を提供する。【解決手段】高電位側端子の電圧Vcesが第1基準電圧を上回ったとき、過電流の発生を表す第1状態の出力信号を出力する第1比較器20と、制御端子の電圧Vgesが第2基準電圧を上回ったとき第3状態の出力信号を出力し、下回ったとき第4状態の出力信号を出力する第2比較器40と、第2比較器の出力信号が第4状態であるとき、高電位側端子の電圧Vcesを、第1基準電圧未満に低下させる第1比較器ロック回路50と、第2比較器の出力信号が第3状態であるとき、第1基準電圧を低下させる第1基準変更回路60と、を備えた保護回路1。【選択図】図1Kind Code: A1 A protection circuit and a power conversion device are provided for early detection of an overcurrent when a short circuit occurs in another circuit and an overcurrent occurs during a turn-on period of a semiconductor switching element. A first comparator (20) for outputting an output signal in a first state representing the occurrence of overcurrent when a voltage Vces at a high potential side terminal exceeds a first reference voltage, and a voltage Vges at a control terminal is a first comparator (20). 2 a second comparator 40 that outputs an output signal in the third state when the reference voltage exceeds the reference voltage and outputs an output signal in the fourth state when the voltage falls below the reference voltage; and when the output signal of the second comparator is in the fourth state. , a first comparator locking circuit 50 for reducing the voltage Vces at the high potential side terminal to less than the first reference voltage; and a second comparator locking circuit 50 for reducing the first reference voltage when the output signal of the second comparator is in the third state. 1 reference modification circuit 60 . [Selection drawing] Fig. 1

Description

本願は、保護回路、及び電力変換装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present application relates to protection circuits and power converters.

従来、電力変換装置の半導体スイッチング素子の上アーム又は下アームが短絡故障し、正常な上アーム又は下アームに過電流が流れた場合、駆動回路に設けられている過電流検出回路が過電流(短絡電流ともいう)の発生を検出する。 Conventionally, when an upper arm or lower arm of a semiconductor switching element of a power conversion device has a short-circuit failure and an overcurrent flows through the normal upper arm or lower arm, an overcurrent detection circuit provided in a drive circuit detects an overcurrent ( short-circuit current) is detected.

半導体スイッチング素子は、ゲート電圧及びコレクタ電圧に応じて、コレクタ電流が変化する出力特性を有している。ゲート電圧が高くなるに従って、コレクタ電圧の増加量に対するコレクタ電流の増加量が大きくなる特性がある。 A semiconductor switching element has an output characteristic in which a collector current changes according to a gate voltage and a collector voltage. There is a characteristic that as the gate voltage increases, the amount of increase in the collector current relative to the amount of increase in the collector voltage increases.

電力変換装置において、アーム短絡又は負荷短絡等が生じている状態で、正常な半導体スイッチング素子がターンオンされると、電力変換装置の電源電圧が、正常な半導体スイッチング素子に直接に印加され、上記の出力特性により過電流が流れる。 In a power conversion device, when a normal semiconductor switching element is turned on in a state in which an arm short circuit or a load short circuit occurs, the power supply voltage of the power conversion device is directly applied to the normal semiconductor switching device, causing the above-mentioned problems. Overcurrent flows due to output characteristics.

特許文献1には、過電流(短絡電流)の発生を検出する過電流検出回路が開示されている。特許文献1の技術では、半導体スイッチング素子のゲート電圧を判定する第1のコンパレータと、コレクタ電圧を判定する第2のコンパレータが設けられており、2つのコンパレータの判定結果の論理積が1となる場合に、過電流が発生したと判定する。 Patent Document 1 discloses an overcurrent detection circuit that detects the occurrence of overcurrent (short-circuit current). In the technique of Patent Document 1, a first comparator that determines the gate voltage of the semiconductor switching element and a second comparator that determines the collector voltage are provided, and the logical product of the determination results of the two comparators is 1. case, it is determined that an overcurrent has occurred.

また、特許文献1の技術では、ゲート電圧を分割抵抗により分圧した電圧を、コンパレータに入力するように構成されているため、各種の半導体スイッチング素子のテラス電圧(定格電流を流すための最小ゲート電圧)に合わせて、分割抵抗の各抵抗値が設定される。 In addition, in the technique of Patent Document 1, since the voltage obtained by dividing the gate voltage with a dividing resistor is input to the comparator, the terrace voltage of various semiconductor switching elements (minimum gate voltage for rated current flow) voltage), each resistance value of the dividing resistor is set.

特許文献2には、過電流を高速遮断した場合に、回路の配線インダクタンスによるコレクタ電圧の跳上がり抑制するためのソフト遮断手段が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 describes a soft cut-off means for suppressing a collector voltage jump due to wiring inductance of a circuit when an overcurrent is cut off at high speed.

特許第4223331号Patent No. 4223331 特開2000-295838号公報JP-A-2000-295838

正常な半導体スイッチング素子をターンオンしているターンオン期間中に、他の回路に短絡が生じ、過電流が流れる場合は、半導体の伝導度が変調し切った状態であるため、ターンオン前に他の回路に短絡が生じている場合よりも、コレクタ電流は急速に増加する。この場合、高い電流変化速度によりゲート-コレクタ間のミラー容量を介して変位電流が流れ、ゲート電圧が上昇することで過電流のピークが大きくなり、半導体スイッチング素子が故障する可能性がある。 If a short circuit occurs in another circuit during the turn-on period in which a normal semiconductor switching element is turned on and an overcurrent flows, the conductivity of the semiconductor is in a completely modulated state. The collector current will increase more rapidly than if there is a short circuit in . In this case, a displacement current flows through the gate-collector mirror capacitance due to the high current change speed, and the gate voltage rises to increase the peak of the overcurrent, which may cause the semiconductor switching element to malfunction.

短絡発生後のコレクタ電流の増加に応じて、コレクタ電圧が増加するが、コレクタ電圧の増加には遅れがあるため、特許文献1の技術では、コレクタ電圧のコンパレータによる過電流の判定が遅れ、素子が故障する可能性がある。 As the collector current increases after the occurrence of a short circuit, the collector voltage increases, but there is a delay in the collector voltage increase. may malfunction.

そこで、本願は、半導体スイッチング素子のターンオン期間中に、他の回路に短絡が生じ、過電流が発生した場合に、過電流の発生検出を早期化できる保護回路及び電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present application aims to provide a protection circuit and a power conversion device that can detect the occurrence of overcurrent at an early stage when a short circuit occurs in another circuit during the turn-on period of a semiconductor switching element and an overcurrent occurs. aim.

本願に係る保護回路は、
高電位側端子、低電位側端子、及び制御端子を備え、前記制御端子に印加される電圧の増減に応じて前記高電位側端子と前記低電位側端子との間の導通をオンオフする半導体スイッチング素子において前記高電位側端子及び前記低電位側端子との間の過電流の発生を検出する保護回路であって、
第1基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、
入力された前記高電位側端子の電圧が前記第1基準電圧を上回ったとき、過電流の発生を表す第1状態の出力信号を出力し、入力された前記高電位側端子の電圧が前記第1基準電圧を下回ったとき、過電流の未発生を表す第2状態の出力信号を出力する第1比較器と、
第2基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、
入力された前記制御端子の電圧が前記第2基準電圧を上回ったとき、第3状態の出力信号を出力し、入力された前記制御端子の電圧が前記第2基準電圧を下回ったとき、第4状態の出力信号を出力する第2比較器と、
前記第2比較器の出力信号が前記第4状態であるとき、前記第1比較器に入力される前記高電位側端子の電圧を、前記第1基準電圧未満に低下させる第1比較器ロック回路と、
前記第2比較器の出力信号が前記第3状態であるとき、前記第1基準電圧を低下させる第1基準変更回路と、
を備えたものである。
The protection circuit according to the present application is
A semiconductor switching device comprising a high potential side terminal, a low potential side terminal, and a control terminal, and turning on and off conduction between the high potential side terminal and the low potential side terminal according to an increase or decrease in voltage applied to the control terminal. A protection circuit for detecting the occurrence of overcurrent between the high potential side terminal and the low potential side terminal in the element,
a first reference voltage generation circuit that generates a first reference voltage;
When the input voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage, outputting an output signal in the first state indicating the occurrence of overcurrent, and outputting the input voltage of the high potential side terminal when the input voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage. a first comparator that, when falling below one reference voltage, outputs an output signal in a second state indicating that no overcurrent has occurred;
a second reference voltage generation circuit that generates a second reference voltage;
outputting an output signal in a third state when the input voltage of the control terminal exceeds the second reference voltage; and outputting a fourth state output signal when the input voltage of the control terminal is lower than the second reference voltage. a second comparator that outputs a state output signal;
A first comparator lock circuit for lowering the voltage of the high potential side terminal input to the first comparator below the first reference voltage when the output signal of the second comparator is in the fourth state. When,
a first reference changing circuit that reduces the first reference voltage when the output signal of the second comparator is in the third state;
is provided.

本願に係る電力変換装置は、
前記保護回路と、
前記半導体スイッチング素子と、を備えたものである。
The power conversion device according to the present application is
the protection circuit;
and the semiconductor switching element.

本願の保護回路及び電力変換装置によれば、第1比較器は、入力された高電位側端子の電圧が第1基準電圧を上回ったときに、過電流の発生を表す第1状態の出力信号を出力し、過電流の発生を検出する。一方、ターンオンされていないとき、及びターンオン開始直後、及びターンオン終了直後は、高電位側端子の電圧が、高い状態であり、第1基準電圧を上回り、過電流の発生が誤検出される。そこで、制御端子の電圧が第2基準電圧を下回っており、第2比較器の出力信号が第4状態であるとき、第1比較器ロック回路が、第1比較器に入力される高電位側端子の電圧を、第1基準電圧未満に低下させるので、上記の誤検出を防止できる。 According to the protection circuit and the power conversion device of the present application, the first comparator outputs the first state output signal representing the occurrence of overcurrent when the input voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage. to detect the occurrence of overcurrent. On the other hand, when it is not turned on, immediately after the turn-on is started, and immediately after the turn-on is finished, the voltage of the high potential side terminal is high and exceeds the first reference voltage, and the occurrence of overcurrent is erroneously detected. Therefore, when the voltage at the control terminal is below the second reference voltage and the output signal of the second comparator is in the fourth state, the first comparator lock circuit is set to the high potential side input to the first comparator. Since the voltage of the terminal is lowered below the first reference voltage, the above erroneous detection can be prevented.

そして、制御端子の電圧が第2基準電圧を上回り、第2比較器の出力信号が第3状態であるときに、第1基準変更回路は、第1基準電圧を低下させる。よって、ターンオン期間中に短絡が生じた後、高電位側端子の電圧が第1基準電圧を上回るまでの期間を短縮し、過電流の発生を早期に検出することができる。よって、ターンオン期間中に短絡が生じた場合でも、急速に増加した高電位側端子の電流を早期に停止して、素子の故障を抑制することができる。一方、制御端子の電圧が第2基準電圧を下回り、第2比較器の出力信号が第4状態であるとき、第1基準変更回路は、第1基準電圧を低下させないので、短絡が生じていない状態のターンオン開始直後に、高電位側端子の電圧が低下し切っていない状態で、高電位側端子の電圧が第1基準電圧を上回り、過電流が発生したと誤判定されること抑制できる。ターンオン時に生じるノイズ成分により誤判定されることを抑制できる。すなわち、第1基準変更回路を設けることで、ターンオン前に短絡が生じている場合の誤判定抑制のための第1基準電圧と、ターンオン期間中に短絡が生じる場合の早期過電流検出のための第1基準電圧とを、適切に設定することができる。 The first reference changing circuit reduces the first reference voltage when the voltage of the control terminal exceeds the second reference voltage and the output signal of the second comparator is in the third state. Therefore, the period until the voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage after a short circuit occurs during the turn-on period can be shortened, and the occurrence of overcurrent can be detected early. Therefore, even if a short circuit occurs during the turn-on period, the rapidly increasing current flowing through the high-potential side terminal can be stopped early, thereby suppressing failure of the element. On the other hand, when the voltage at the control terminal is below the second reference voltage and the output signal of the second comparator is in the fourth state, the first reference changing circuit does not lower the first reference voltage, so no short circuit occurs. Immediately after the start of turn-on of the state, the voltage of the high-potential side terminal exceeds the first reference voltage in a state where the voltage of the high-potential side terminal has not completely decreased, and erroneous determination that an overcurrent has occurred can be suppressed. It is possible to suppress erroneous determination due to noise components generated at turn-on. That is, by providing the first reference changing circuit, the first reference voltage for suppressing an erroneous determination when a short circuit occurs before turn-on and the first reference voltage for early overcurrent detection when a short circuit occurs during the turn-on period. The first reference voltage can be set appropriately.

実施の形態1に係る保護回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a protection circuit according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る正常電流時のタイムチャートである。4 is a time chart at normal current according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るターンオン前に短絡が発生している場合の過電流時のタイムチャートである。5 is a time chart at the time of overcurrent when a short circuit occurs before turn-on according to the first embodiment; 実施の形態1に係るターンオン期間中に短絡が発生した場合の過電流時のタイムチャートである。5 is a time chart at the time of overcurrent when a short circuit occurs during the turn-on period according to Embodiment 1; 実施の形態2に係るアクティブクランプ回路の回路図である。8 is a circuit diagram of an active clamp circuit according to a second embodiment; FIG. 実施の形態2に係るアクティブクランプ回路の動作を説明するタイムチャートである。8 is a time chart for explaining the operation of the active clamp circuit according to the second embodiment; FIG.

1.実施の形態1
実施の形態1に係る保護回路1及び電力変換装置について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る保護回路1の回路図である。保護回路1は、半導体スイッチング素子200の保護回路である。
1. Embodiment 1
A protection circuit 1 and a power converter according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a protection circuit 1 according to this embodiment. A protection circuit 1 is a protection circuit for a semiconductor switching element 200 .

1-1.半導体スイッチング素子200
半導体スイッチング素子200は、高電位側端子200A、低電位側端子200B、及び制御端子200Cを備え、制御端子200Cに印加される電圧Vgeに応じて高電位側端子200Aと低電位側端子200Bとの間の導通をオンオフする。高電位側端子200Aには、直流電源の高電位側等の高電位電圧が印加され、低電位側端子200Bには、直流電源の低電位側等の低電位電圧が印加される。低電位側端子200Bは、保護回路1の基準電位及び駆動回路210の基準電位とも接続される。高電位側端子200A及び低電位側端子200Bの一方又は双方には、電気負荷及び他の半導体スイッチング素子の一方又は双方が接続される。例えば、半導体スイッチング素子200は、インバータ、コンバータなどの電力変換装置を構成する。
1-1. Semiconductor switching element 200
The semiconductor switching element 200 includes a high potential side terminal 200A, a low potential side terminal 200B, and a control terminal 200C. turn on and off the continuity between A high potential voltage such as the high potential side of the DC power supply is applied to the high potential side terminal 200A, and a low potential voltage such as the low potential side of the DC power supply is applied to the low potential side terminal 200B. The low potential side terminal 200B is also connected to the reference potential of the protection circuit 1 and the reference potential of the drive circuit 210 . One or both of the high potential side terminal 200A and the low potential side terminal 200B are connected to one or both of an electrical load and other semiconductor switching elements. For example, the semiconductor switching element 200 constitutes a power converter such as an inverter or a converter.

本実施の形態では、半導体スイッチング素子200として、ダイオードが逆並列に接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられている。高電位側端子200Aが、コレクタ端子200Aであり、低電位側端子200Bが、エミッタ端子200Bであり、制御端子200Cが、ゲート端子200Cである。なお、半導体スイッチング素子200として、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の各種の半導体スイッチング素子が用いられてもよい。 In this embodiment, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which diodes are connected in anti-parallel is used as the semiconductor switching element 200 . The high potential side terminal 200A is the collector terminal 200A, the low potential side terminal 200B is the emitter terminal 200B, and the control terminal 200C is the gate terminal 200C. Various semiconductor switching elements such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) may be used as the semiconductor switching element 200 .

1-2.駆動回路210
駆動回路210は、入力されたオンオフ指令信号Vinに応じてゲート電圧Vgeを生成し、ゲート電圧Vgeをゲート端子200Cに印加する。ゲート電圧Vgeが、制御端子の電圧Vgeになる。オンオフ指令信号Vinは、制御装置220などから駆動回路210に入力される。駆動回路210は、プレ駆動回路210Aと2つの半導体スイッチング素子とを有している。プレ駆動回路210Aには、IC(Integrated Circuit)が用いられる。
1-2. drive circuit 210
The drive circuit 210 generates a gate voltage Vge according to the input ON/OFF command signal Vin, and applies the gate voltage Vge to the gate terminal 200C. The gate voltage Vge becomes the voltage Vge of the control terminal. An on/off command signal Vin is input to the drive circuit 210 from the control device 220 or the like. The drive circuit 210 has a pre-drive circuit 210A and two semiconductor switching elements. An IC (Integrated Circuit) is used for the pre-drive circuit 210A.

駆動回路210は、基本的に、オンオフ指令信号Vinがオン信号(ハイ電圧)である場合に、ハイ電圧のゲート電圧Vgeを生成し、オンオフ指令信号Vinがオフ信号(ロー電圧)である場合に、ロー電圧のゲート電圧Vgeを生成する。 The drive circuit 210 basically generates a high voltage gate voltage Vge when the on/off command signal Vin is an on signal (high voltage), and generates a high voltage gate voltage Vge when the on/off command signal Vin is an off signal (low voltage). , to generate a low voltage gate voltage Vge.

保護回路1の出力信号Vout1(本例では、論理回路20Aの出力信号)が駆動回路210に入力される。駆動回路210は、保護回路1の出力信号Vout1(第1比較器20の出力信号Vout1)が、過電流の発生を表すハイ電圧になった場合は、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成を強制的に停止する。なお、制御装置220に、保護回路1の出力信号Vout1が入力されてもよい。そして、制御装置220は、保護回路1の出力信号Vout1がハイ電圧になった場合に、オンオフ指令信号Vinを強制的にオフ信号(ロー電圧)に切り替えてもよい。 An output signal Vout1 of the protection circuit 1 (the output signal of the logic circuit 20A in this example) is input to the drive circuit 210 . When the output signal Vout1 of the protection circuit 1 (the output signal Vout1 of the first comparator 20) becomes a high voltage indicating the occurrence of overcurrent, the driving circuit 210 forcibly generates a high voltage gate voltage Vge. to stop. Note that the output signal Vout1 of the protection circuit 1 may be input to the control device 220 . Then, the control device 220 may forcibly switch the on/off command signal Vin to an off signal (low voltage) when the output signal Vout1 of the protection circuit 1 becomes high voltage.

1-3.保護回路
まず、保護回路1の設計の前提となる正常電流時のオンオフ挙動と、過電流時のオンオフ挙動について説明する。
1-3. Protection Circuit First, the ON/OFF behavior during normal current and the ON/OFF behavior during overcurrent, which are the premises for designing the protection circuit 1, will be described.

<正常電流時のオンオフ挙動>
正常電流時のオンオフ挙動について、図2を用いて説明する。図2には、保護回路1の判定挙動も重ね合わせている。ゲート電圧Vge及びコレクタ電圧Vce等の各電圧は、基準電位になるエミッタ端子200Bの電位を基準にした電位になる。
<ON/OFF behavior at normal current>
The on/off behavior during normal current will be described with reference to FIG. The determination behavior of the protection circuit 1 is also superimposed on FIG. Each voltage such as the gate voltage Vge and the collector voltage Vce is a potential based on the potential of the emitter terminal 200B, which is the reference potential.

時刻t01で、オンオフ指令信号Vinがロー電圧からハイ電圧になり、駆動回路210は、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成を開始する。その後、ゲート電圧Vgeが次第に増加していき、時刻t02で、ゲート電圧Vgeがオン電圧Vonに到達すると、コレクタ-エミッタ間の導通が開始し、コレクタ電流Icが増加し始め、コレクタ電圧Vceが低下する。 At time t01, the ON/OFF command signal Vin changes from the low voltage to the high voltage, and the driving circuit 210 starts generating the high voltage gate voltage Vge. After that, the gate voltage Vge gradually increases, and at time t02, when the gate voltage Vge reaches the ON voltage Von, conduction between the collector and the emitter starts, the collector current Ic starts to increase, and the collector voltage Vce decreases. do.

時刻t03で、コレクタ端子200Aとゲート端子200Cとの間のミラー容量の充電が開始する。このコレクタ端子側のミラー容量の充電が開始すると、ゲート電圧Vgeの上昇速度が低下する。コレクタ端子側のミラー容量が充電されている間も、コレクタ電圧Vceが低下していく。コレクタ端子側のミラー容量の充電が終了した後(時刻t04以降)、ゲート電圧Vgeは回路電源電圧Vccまで増加する。時刻t03から時刻t04において、コレクタ端子200Aとゲート端子200Cとの間のミラー容量の充電されている間のゲート電圧Vgeを、ミラー電圧Vmrと称す。 At time t03, charging of the Miller capacitance between collector terminal 200A and gate terminal 200C begins. When the charging of the mirror capacitance on the collector terminal side starts, the rising speed of the gate voltage Vge slows down. The collector voltage Vce also decreases while the mirror capacitance on the collector terminal side is being charged. After the charging of the mirror capacitance on the collector terminal side is completed (after time t04), the gate voltage Vge increases to the circuit power supply voltage Vcc. From time t03 to time t04, the gate voltage Vge while the mirror capacitance between the collector terminal 200A and the gate terminal 200C is being charged is referred to as a mirror voltage Vmr.

一方、時刻t05で、オンオフ指令信号Vinがハイ電圧からロー電圧になり、駆動回路210は、ロー電圧のゲート電圧Vgeの生成を開始する。その後、ゲート電圧Vgeは、低下していく。時刻t06で、ゲート電圧Vgeが、ミラー電圧Vmrに到達すると、コレクタ端子側のミラー容量の放電が終了するまで、ゲート電圧Vgeは、ミラー電圧Vmrに維持される。時刻t07で、ミラー容量の放電が終了すると、ゲート電圧Vgeは、ミラー電圧Vmrから低下していく。時刻t08で、ゲート電圧Vgeがオン電圧Vonを下回ると、コレクタ-エミッタ間が非導通になり、コレクタ電流Icがゼロまで低下する。 On the other hand, at time t05, the ON/OFF command signal Vin changes from the high voltage to the low voltage, and the driving circuit 210 starts generating the low voltage gate voltage Vge. After that, the gate voltage Vge decreases. When the gate voltage Vge reaches the mirror voltage Vmr at time t06, the gate voltage Vge is maintained at the mirror voltage Vmr until the discharge of the mirror capacitance on the collector terminal side ends. At time t07, when the discharge of the Miller capacitance ends, the gate voltage Vge begins to drop from the Miller voltage Vmr. At time t08, when the gate voltage Vge falls below the on-voltage Von, the collector-emitter becomes non-conductive, and the collector current Ic drops to zero.

<過電流時のオンオフ挙動>
次に、過電流時のオンオフ挙動について、図3を用いて説明する。図3には、保護回路1の判定挙動も重ね合わせている。ターンオンよりも前に短絡が発生しており、ターンオンすると過電流が流れる状態になっている。オンオフの原理は、正常電流の場合と同様であるが、コレクタ電流Icが過大になるので、波形が変形している。時刻t11で、オンオフ指令信号Vinがロー電圧からハイ電圧になり、駆動回路210は、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成を開始する。その後、ゲート電圧Vgeが次第に増加していき、ゲート電圧Vgeがオン電圧Vonに到達すると、コレクタ-エミッタ間の導通が開始し、コレクタ電流Icが増加し始め、コレクタ電圧Vceが低下し始める。
<On/off behavior during overcurrent>
Next, the on/off behavior during overcurrent will be described with reference to FIG. The determination behavior of the protection circuit 1 is also superimposed on FIG. A short circuit occurs before turning on, and an overcurrent flows when turning on. The principle of turning on and off is the same as in the case of normal current, but the waveform is deformed because the collector current Ic becomes excessive. At time t11, the ON/OFF command signal Vin changes from the low voltage to the high voltage, and the driving circuit 210 starts generating the high voltage gate voltage Vge. After that, the gate voltage Vge gradually increases, and when the gate voltage Vge reaches the ON voltage Von, conduction between the collector and the emitter starts, the collector current Ic starts to increase, and the collector voltage Vce starts to decrease.

過電流の場合、ミラー容量の充放電がないため、ミラー時間(ゲート電圧Vgeが一定となる期間)がなくゲート電圧Vgeの上昇(充電)は速くなる。その際、電源回路の配線インダクタンスによるコレクタ-エミッタ間の電圧降下量が大きくなり、その後、コレクタ電圧Vceが上昇するため基準電位付近まで低下せず、コレクタ電圧Vceの低下量が小さくなっている。 In the case of overcurrent, there is no charging or discharging of the Miller capacitance, so there is no Miller time (a period during which the gate voltage Vge is constant) and the increase (charging) of the gate voltage Vge becomes faster. At this time, the amount of collector-emitter voltage drop due to the wiring inductance of the power supply circuit becomes large, and thereafter the collector voltage Vce rises.

一方、時刻t13で、詳細は後述するが、第1比較器20の出力信号Vout1がロー電圧からハイ電圧になり、駆動回路210は、ロー電圧のゲート電圧Vgeの生成を開始し、ゲート電圧Vgeは、低下していく。その後、ゲート電圧Vgeがオン電圧Vonを下回ると、コレクタ-エミッタ間が非導通になり、コレクタ電流Icがゼロまで低下する。 On the other hand, at time t13, the output signal Vout1 of the first comparator 20 changes from the low voltage to the high voltage, and the drive circuit 210 starts generating the low voltage gate voltage Vge, and the gate voltage Vge is declining. After that, when the gate voltage Vge falls below the ON voltage Von, the collector-emitter becomes non-conductive, and the collector current Ic drops to zero.

<保護回路の基本構成>
保護回路1は、第1基準電圧生成回路10、第1比較器20、第2基準電圧生成回路30、第2比較器40、第1比較器ロック回路50、第1基準変更回路60、及び判定結果ラッチ回路70を備えている。
<Basic configuration of protection circuit>
The protection circuit 1 includes a first reference voltage generation circuit 10, a first comparator 20, a second reference voltage generation circuit 30, a second comparator 40, a first comparator lock circuit 50, a first reference change circuit 60, and a judgment circuit. A result latch circuit 70 is provided.

第1基準電圧生成回路10は、第1基準電圧Vref1を生成し、生成した第1基準電圧Vref1を第1比較器20に出力する。第1比較器20は、コレクタ端子200Aに接続されている。第1比較器20は、入力されたコレクタ電圧Vces(以下、入力コレクタ電圧Vcesと称す)が第1基準電圧Vref1を上回ったとき、過電流の発生を表す第1状態の出力信号Vout1を出力し、入力コレクタ電圧Vcesが第1基準電圧Vref1を下回ったとき、過電流の未発生を表す第2状態の出力信号Vout1を出力する。本実施の形態では、第1比較器20は、第1状態の出力信号Vout1としてハイ電圧の出力信号Vout1を出力し、第2状態の出力信号Vout1としてロー電圧の出力信号Vout1を出力する。なお、第1状態がロー電圧とされ、第2状態がハイ電圧とされてもよい。 The first reference voltage generation circuit 10 generates a first reference voltage Vref<b>1 and outputs the generated first reference voltage Vref<b>1 to the first comparator 20 . The first comparator 20 is connected to the collector terminal 200A. When the input collector voltage Vces (hereinafter referred to as input collector voltage Vces) exceeds the first reference voltage Vref1, the first comparator 20 outputs a first-state output signal Vout1 representing the occurrence of overcurrent. , when the input collector voltage Vces falls below the first reference voltage Vref1, it outputs the output signal Vout1 in the second state indicating that no overcurrent has occurred. In the present embodiment, the first comparator 20 outputs a high voltage output signal Vout1 as the first state output signal Vout1, and outputs a low voltage output signal Vout1 as the second state output signal Vout1. Note that the first state may be the low voltage and the second state may be the high voltage.

第2基準電圧生成回路30は、第2基準電圧Vref2を生成し、生成した第2基準電圧Vref2を第2比較器40に出力する。第2比較器40は、入力されたゲート電圧Vges(以下、入力ゲート電圧Vgesと称す)が第2基準電圧Vref2を上回ったとき、第3状態の出力信号Vout2を出力し、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回ったとき、第4状態の出力信号Vout2を出力する。 The second reference voltage generation circuit 30 generates a second reference voltage Vref2 and outputs the generated second reference voltage Vref2 to the second comparator 40 . The second comparator 40 outputs the output signal Vout2 in the third state when the input gate voltage Vges (hereinafter referred to as the input gate voltage Vges) exceeds the second reference voltage Vref2, and the input gate voltage Vges is When it falls below the second reference voltage Vref2, it outputs the output signal Vout2 in the fourth state.

第1比較器ロック回路50は、第2比較器40の出力信号Vout2が、第4状態であるとき、第1比較器20に入力される入力コレクタ電圧Vcesを、第1基準電圧Vref1未満に低下させる。一方、第1比較器ロック回路50は、第2比較器40の出力信号Vout2が、第3状態であるとき、入力コレクタ電圧Vcesを第1基準電圧Vref1未満に低下させずに、コレクタ電圧Vceを、入力コレクタ電圧Vcesとして第1比較器20に入力させる。 The first comparator lock circuit 50 reduces the input collector voltage Vces input to the first comparator 20 to less than the first reference voltage Vref1 when the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the fourth state. Let On the other hand, when the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the third state, the first comparator lock circuit 50 prevents the input collector voltage Vces from dropping below the first reference voltage Vref1 and prevents the collector voltage Vce from falling below the first reference voltage Vref1. , to the first comparator 20 as the input collector voltage Vces.

図2に示したように、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始されるまで(時刻t01まで)は、コレクタ電圧Vceは、第1基準電圧Vref1よりも高くなるため、コレクタ電圧Vceがそのまま入力コレクタ電圧Vcesとして第1比較器20に入力されれば、過電流が発生したと誤判定される。しかし、上記の構成によれば、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始され、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回るまでは、第1比較器ロック回路50によって入力コレクタ電圧Vcesが第1基準電圧Vref1未満に強制的に低下される。よって、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始されるまで、入力コレクタ電圧Vcesが、第1基準電圧Vref1よりも低くなり、過電流が発生したと誤判定されることを防止できる。 As shown in FIG. 2, the collector voltage Vce is higher than the first reference voltage Vref1 until generation of the high voltage gate voltage Vge is started (until time t01). If it is input to the first comparator 20 as the collector voltage Vces, it is erroneously determined that an overcurrent has occurred. However, according to the above configuration, the first comparator lock circuit 50 controls the input collector voltage Vces until the generation of the high voltage gate voltage Vge starts and the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2. It is forcibly lowered below the first reference voltage Vref1. Therefore, it is possible to prevent the input collector voltage Vces from becoming lower than the first reference voltage Vref1 and erroneously determining that an overcurrent has occurred until generation of the high voltage gate voltage Vge is started.

本実施の形態では、第2基準電圧Vref2は、ミラー電圧Vmrより大きく、且つ回路電源電圧Vccより小さい電圧に対応する電圧に設定されている。 In this embodiment, the second reference voltage Vref2 is set to a voltage corresponding to a voltage higher than the mirror voltage Vmr and lower than the circuit power supply voltage Vcc.

図2を用いて説明したように、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成の開始後、コレクタ端子とゲート端子との間のミラー容量が充電されている間(時刻t03から時刻t04)も、コレクタ電圧Vceは低下しているため、コレクタ電圧Vceが第1基準電圧Vref1を上回り、過電流が発生したと誤判定されるおそれがある。ゲート電圧Vgeが、ミラー電圧Vmrよりも大きくなれば、ミラー容量の充電が完了しており、コレクタ電圧Vceの低下が概ね終了している。よって、上記のように、第2基準電圧Vref2を設定することにより、ミラー容量の充電が完了し、入力コレクタ電圧Vcesの強制低下が終了した後に、第1比較器20により、入力コレクタ電圧Vcesに基づいて、過電流の発生を精度よく判定できる。なお、図3を用いて説明したように、過電流が発生した場合は、コレクタ電圧Vceの低下が概ね終了した後も、コレクタ電圧Vceは、第1基準電圧Vref1よりも大きくなるため、過電流が発生したと判定できる。 As described with reference to FIG. 2, after the start of generation of the high voltage gate voltage Vge, while the mirror capacitance between the collector terminal and the gate terminal is being charged (time t03 to time t04), the collector voltage Since Vce has decreased, the collector voltage Vce exceeds the first reference voltage Vref1, and there is a risk of erroneous determination that an overcurrent has occurred. When the gate voltage Vge becomes higher than the mirror voltage Vmr, the charging of the mirror capacitance is completed, and the decrease of the collector voltage Vce is almost finished. Therefore, by setting the second reference voltage Vref2 as described above, after the charging of the mirror capacitance is completed and the forcible reduction of the input collector voltage Vces is completed, the input collector voltage Vces is controlled by the first comparator 20. Based on this, it is possible to accurately determine the occurrence of overcurrent. As described with reference to FIG. 3, when an overcurrent occurs, the collector voltage Vce becomes higher than the first reference voltage Vref1 even after the drop in the collector voltage Vce is almost finished. can be determined to have occurred.

<第1基準電圧Vref1の低下>
ターンオン期間中に短絡が生じ、過電流が流れる場合は、半導体の伝導度が変調し切った状態であるため、ターンオン前に短絡が生じている場合よりも、コレクタ電流Icは急速に増加する。一方、コレクタ電圧Vceは、コレクタ電流Icの増加に応じて増加するが、遅れがある。そのため、短絡の発生後、入力コレクタ電圧Vcesが第1基準電圧Vref1を上回るまで、遅れが生じ、過電流の発生を早期に検出できない。よって、急速に増加したコレクタ電流Icにより素子の故障が生じる可能性があった。
<Decrease in first reference voltage Vref1>
If a short circuit occurs during the turn-on period and an overcurrent flows, the collector current Ic increases more rapidly than if a short circuit occurs before turn-on because the conductivity of the semiconductor is fully modulated. On the other hand, the collector voltage Vce increases as the collector current Ic increases, but with a delay. Therefore, after the short circuit occurs, a delay occurs until the input collector voltage Vces exceeds the first reference voltage Vref1, and the occurrence of overcurrent cannot be detected early. Therefore, there is a possibility that the device will fail due to the rapidly increasing collector current Ic.

そこで、第1基準変更回路60は、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態であるとき、第1基準電圧Vref1を低下させる。 Therefore, the first reference changing circuit 60 reduces the first reference voltage Vref1 when the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the third state.

この構成によれば、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始され、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態になった後、第1基準電圧Vref1が低下される。よって、ターンオン期間中に短絡が生じた後、入力コレクタ電圧Vcesが第1基準電圧Vref1を上回るまでの期間を短縮し、過電流の発生を早期に検出することができる。よって、ターンオン期間中に短絡が生じた場合でも、急速に増加したコレクタ電流Icを早期に停止して、素子の故障を抑制することができる。 According to this configuration, after the generation of the high voltage gate voltage Vge is started, the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2, and the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state, The first reference voltage Vref1 is lowered. Therefore, the period until the input collector voltage Vces exceeds the first reference voltage Vref1 after a short circuit occurs during the turn-on period can be shortened, and the occurrence of overcurrent can be detected early. Therefore, even if a short circuit occurs during the turn-on period, the rapidly increasing collector current Ic can be stopped early to suppress failure of the device.

一方、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第4状態であるとき、第1基準変更回路60は、第1基準電圧Vref1を低下させないので、短絡が生じていない状態のターンオン開始直後に、入力コレクタ電圧Vcesが低下し切っていない状態で、入力コレクタ電圧Vcesが第1基準電圧Vref1を上回り、過電流が発生したと誤判定されること抑制できる。また、ターンオン時に生じるノイズ成分により誤判定されることを抑制できる。 On the other hand, when the input gate voltage Vges is lower than the second reference voltage Vref2 and the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the fourth state, the first reference changing circuit 60 does not lower the first reference voltage Vref1. Immediately after the start of turn-on in a state where no short circuit occurs, the input collector voltage Vces exceeds the first reference voltage Vref1 in a state where the input collector voltage Vces has not completely decreased, preventing an erroneous determination that an overcurrent has occurred. can. In addition, erroneous determination due to noise components generated at turn-on can be suppressed.

すなわち、第1基準変更回路60を設けることで、ターンオン前に短絡が生じている場合の誤判定抑制のための第1基準電圧Vref1と、ターンオン期間中に短絡が生じる場合の早期過電流検出のための第1基準電圧Vref1とを、適切に設定することができる。 That is, by providing the first reference changing circuit 60, the first reference voltage Vref1 for suppressing an erroneous determination when a short circuit occurs before turn-on and early overcurrent detection when a short circuit occurs during the turn-on period. Therefore, the first reference voltage Vref1 can be set appropriately.

<第1基準変更回路60に関連する回路構成>
本実施の形態では、第1基準電圧生成回路10は、分割抵抗により回路電源電圧Vccを分圧して、第1基準電圧Vref1を生成する。本例では、回路電源電圧Vccと基準電位との間に直列接続された高電位側抵抗10A及び低電位側抵抗10Bにより分割抵抗が構成されている。分割抵抗の中間点(本例では、高電位側抵抗10A及び低電位側抵抗10Bの接続点)の電位が、第1基準電圧Vref1として第1比較器20に入力される。低電位側抵抗10Bには、コンデンサ10Cが並列に接続されている。よって、第1基準電圧Vref1は、CR時定数の応答遅れにより低下する。すなわち、第1基準変更回路60は、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態になった後、第1基準電圧Vref1を次第に低下させる。
<Circuit Configuration Related to First Reference Changing Circuit 60>
In the present embodiment, the first reference voltage generation circuit 10 divides the circuit power supply voltage Vcc by dividing resistors to generate the first reference voltage Vref1. In this example, a dividing resistor is composed of a high potential side resistor 10A and a low potential side resistor 10B connected in series between the circuit power supply voltage Vcc and the reference potential. The potential at the intermediate point of the dividing resistors (in this example, the connection point between the high potential side resistor 10A and the low potential side resistor 10B) is input to the first comparator 20 as the first reference voltage Vref1. A capacitor 10C is connected in parallel with the low potential side resistor 10B. Therefore, the first reference voltage Vref1 drops due to the response delay of the CR time constant. That is, the first reference changing circuit 60 gradually lowers the first reference voltage Vref1 after the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state.

回路電源電圧Vccを生成する不図示の回路電源が設けられており、回路電源は、基準電位よりも所定電圧だけ高い回路電源電圧Vccを生成する。 A circuit power supply (not shown) that generates a circuit power supply voltage Vcc is provided, and the circuit power supply generates the circuit power supply voltage Vcc that is higher than the reference potential by a predetermined voltage.

第2比較器40は、第3状態の出力信号Vout2としてハイ電圧の出力信号Vout2を出力し、第4状態の出力信号Vout2としてロー電圧の出力信号Vout2を出力する。第1基準変更回路60は、第2比較器40の出力信号Vout2のハイ/ローを反転する反転回路60Aと、反転回路60Aの出力端子と分割抵抗の中間箇所(本例では、高電位側抵抗10A及び低電位側抵抗10Bの接続点)との間に接続される抵抗である基準変更抵抗60Bと、を有している。 The second comparator 40 outputs a high voltage output signal Vout2 as the third state output signal Vout2, and outputs a low voltage output signal Vout2 as the fourth state output signal Vout2. The first reference changing circuit 60 includes an inverting circuit 60A that inverts the high/low level of the output signal Vout2 of the second comparator 40, and an intermediate point between the output terminal of the inverting circuit 60A and the dividing resistor (in this example, a high potential side resistor). 10A and the connection point of the low potential side resistor 10B).

この構成によれば、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始され、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40が第3状態であるハイ電圧の出力信号Vout2を出力すると、反転回路60Aによりハイ/ローが反転され、反転回路60Aの出力電圧は、ロー電圧(例えば、基準電位)になる。基準変更抵抗60Bは、基準電位と接続箇所との間に、分割抵抗(本例では、低電位側抵抗10B)に並列に接続されるので、第1基準電圧Vref1を低下させる。 According to this configuration, the generation of the high voltage gate voltage Vge is started, the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2, and the second comparator 40 outputs the high voltage output signal Vout2 in the third state. When output, high/low is inverted by the inverting circuit 60A, and the output voltage of the inverting circuit 60A becomes a low voltage (eg, reference potential). The reference changing resistor 60B is connected in parallel to the dividing resistor (in this example, the low potential side resistor 10B) between the reference potential and the connection point, thereby lowering the first reference voltage Vref1.

一方、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を下回り、第2比較器40が第4状態であるロー電圧の出力信号Vout2を出力すると、反転回路60Aによりハイ/ローが反転され、反転回路60Aの出力電圧は、ハイ電圧(例えば、回路電源電圧Vcc)になる。基準変更抵抗60Bは、回路電源電圧Vccと接続箇所との間に、分割抵抗(本例では、高電位側抵抗10A)に並列に接続されるので、第1基準電圧Vref1を増加させる。 On the other hand, when the input gate voltage Vges falls below the second reference voltage Vref2 and the second comparator 40 outputs the low voltage output signal Vout2 in the fourth state, the inverter circuit 60A inverts the high/low state. The output voltage of 60A becomes a high voltage (eg, circuit power supply voltage Vcc). The reference changing resistor 60B is connected in parallel to the dividing resistor (the high potential side resistor 10A in this example) between the circuit power supply voltage Vcc and the connection point, thereby increasing the first reference voltage Vref1.

高電位側抵抗10A、低電位側抵抗10B、及び基準変更抵抗60Bの抵抗値は、増減前後の第1基準電圧Vref1が適切な電圧になるように設定される。 The resistance values of the high potential side resistor 10A, the low potential side resistor 10B, and the reference changing resistor 60B are set so that the first reference voltage Vref1 before and after the increase/decrease becomes an appropriate voltage.

<第1比較器ロック回路50の回路構成>
第1比較器ロック回路50は、第1比較器20における入力コレクタ電圧Vcesの入力端子と、第2比較器40の出力端子との間に接続され、アノードが第1比較器20側に向いたダイオードである逆動作阻止ダイオード50Aを有している。
<Circuit Configuration of First Comparator Lock Circuit 50>
The first comparator lock circuit 50 is connected between the input terminal of the input collector voltage Vces in the first comparator 20 and the output terminal of the second comparator 40, and the anode faces the first comparator 20 side. It has a reverse blocking diode 50A which is a diode.

この構成によれば、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を下回り、第2比較器40が第4状態であるロー電圧の出力信号Vout2を出力している状態では、逆動作阻止ダイオード50Aを介して、第1比較器20の入力端子側と第2比較器40の出力端子側とが導通し、第1比較器20の入力端子の電位(入力コレクタ電圧Vces)が基準電位付近まで低下する。一方、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40が第4状態であるハイ電圧の出力信号Vout2を出力している状態では、第1比較器20の入力端子側と第2比較器40の出力端子側とが非導通になり、第1比較器20の入力端子の電位(入力コレクタ電圧Vces)がコレクタ電圧Vceに応じた電圧になる。よって、ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始され、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回るまで、入力コレクタ電圧Vcesを基準電位に強制的に低下させ、第1比較器20による過電流の判定を非動作状態(ロック状態)にさせることができる。 According to this configuration, when the input gate voltage Vges is lower than the second reference voltage Vref2 and the second comparator 40 outputs the low voltage output signal Vout2 in the fourth state, the reverse operation blocking diode 50A , the input terminal side of the first comparator 20 and the output terminal side of the second comparator 40 are electrically connected, and the potential of the input terminal of the first comparator 20 (input collector voltage Vces) drops to near the reference potential. do. On the other hand, when the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2 and the second comparator 40 outputs the high voltage output signal Vout2 in the fourth state, the input terminal side of the first comparator 20 and the output terminal side of the second comparator 40 become non-conductive, and the potential of the input terminal of the first comparator 20 (input collector voltage Vces) becomes a voltage corresponding to the collector voltage Vce. Therefore, the generation of the high voltage gate voltage Vge is started, and the input collector voltage Vces is forcibly lowered to the reference potential until the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2. Current determination can be put in a non-operating state (locked state).

本実施の形態では、逆動作阻止ダイオード50A(本例では、アノード側)に、制限抵抗50Bが直列に接続されている。制限抵抗50Bは、コンデンサ106を放電する際の突入電流を制限する。 In this embodiment, a limiting resistor 50B is connected in series with a reverse blocking diode 50A (on the anode side in this example). Limiting resistor 50B limits the rush current when capacitor 106 is discharged.

第1比較器ロック回路50は、第1比較器20における入力コレクタ電圧Vcesの入力端子と、オンオフ指令信号Vinが入力される駆動回路210の入力端子と間に接続され、アノードが第1比較器20側に向いた第2の逆動作阻止ダイオード50Cを有している。第2の逆動作阻止ダイオード50Cのアノードは、制限抵抗50Bと逆動作阻止ダイオード50Aとの接続点に接続されている。オンオフ指令信号Vinがロー電圧(オフ状態)である場合は、第1比較器20の入力端子側と駆動回路210の入力端子とが導通し、第1比較器20の入力端子の電位(入力コレクタ電圧Vces)が基準電位付近まで低下する。一方、オンオフ指令信号Vinがハイ電圧(オン状態)である場合は、第1比較器20の入力端子側と駆動回路210の入力端子とが非導通になる。 The first comparator lock circuit 50 is connected between the input terminal of the input collector voltage Vces in the first comparator 20 and the input terminal of the drive circuit 210 to which the ON/OFF command signal Vin is input, and the anode is connected to the first comparator. It has a second reverse blocking diode 50C facing the 20 side. The anode of the second reverse action blocking diode 50C is connected to the connection point between the limiting resistor 50B and the reverse action blocking diode 50A. When the on/off command signal Vin is at a low voltage (off state), the input terminal side of the first comparator 20 and the input terminal of the drive circuit 210 are electrically connected, and the potential of the input terminal of the first comparator 20 (input collector voltage Vces) drops to near the reference potential. On the other hand, when the on/off command signal Vin is at a high voltage (on state), the input terminal side of the first comparator 20 and the input terminal of the drive circuit 210 are disconnected.

<第1比較器20の入力端子の接続>
第1比較器20の入力端子は、アノードが第1比較器20側に向いたダイオード103を介して、コレクタ端子200Aが接続された高電位側主接続線201(以下、高電位側主接続線201と称す)に接続されている。第1比較器20の入力端子と高電位側主接続線201との間を接続する接続線101を、第1入力接続線101と称す。第1入力接続線101における第1比較器20の入力端子とダイオード103との間には、抵抗104が設けられている。第1入力接続線101におけるダイオード103と抵抗104との間に、第1入力接続線101の電位を、回路電源電圧Vccと基準電位との間に制限する電圧リミッタ105(2つのダイオード)が接続されている。第1入力接続線101における抵抗104の第1比較器20側に、制限抵抗50Bの一端、及び定電流源107の一端が接続されている。定電流源107には回路電源電圧Vccが供給され、定電流源107は、第1入力接続線101に一定電流を供給する。また、第1入力接続線101における抵抗104と第1比較器20との間に、コンデンサ106の一端が接続されている。コンデンサ106の他端は、基準電位に接続されている。
<Connection of Input Terminal of First Comparator 20>
The input terminal of the first comparator 20 is connected to a high potential side main connection line 201 (hereinafter referred to as a high potential side main connection line) to which the collector terminal 200A is connected via a diode 103 whose anode faces the first comparator 20 side. 201). A connection line 101 connecting between the input terminal of the first comparator 20 and the high potential side main connection line 201 is called a first input connection line 101 . A resistor 104 is provided between the input terminal of the first comparator 20 and the diode 103 on the first input connection line 101 . A voltage limiter 105 (two diodes) is connected between the diode 103 and the resistor 104 in the first input connection line 101 to limit the potential of the first input connection line 101 between the circuit power supply voltage Vcc and the reference potential. It is One end of the limiting resistor 50B and one end of the constant current source 107 are connected to the first comparator 20 side of the resistor 104 in the first input connection line 101 . A circuit power supply voltage Vcc is supplied to the constant current source 107 , and the constant current source 107 supplies a constant current to the first input connection line 101 . One end of a capacitor 106 is connected between the resistor 104 and the first comparator 20 on the first input connection line 101 . The other end of capacitor 106 is connected to a reference potential.

<第1比較器20の回路構成>
第1比較器20は、第1状態の出力信号Vout1としてハイ電圧の出力信号Vout1を出力し、第2状態の出力信号Vout1としてロー電圧の出力信号Vout1を出力する。第1比較器20は、コンパレータとされている。第1比較器20の反転入力端子(-)には、第1入力接続線101が接続され、入力コレクタ電圧Vcesが入力される。第1比較器20の非反転入力端子(+)には、第1基準電圧生成回路10が接続され、第1基準電圧Vref1が入力される。第1比較器20の出力端子は、論理回路20Aに接続されている。論理回路20Aは、第1比較器20の出力信号Vout1が閾値よりも高い場合に、ハイ電圧を出力し、第1比較器20の出力信号Vout1が閾値よりも低い場合に、ロー電圧を出力する。論理回路20Aの出力端子は、駆動回路210に接続される。
<Circuit Configuration of First Comparator 20>
The first comparator 20 outputs the high voltage output signal Vout1 as the first state output signal Vout1, and outputs the low voltage output signal Vout1 as the second state output signal Vout1. The first comparator 20 is a comparator. The first input connection line 101 is connected to the inverting input terminal (-) of the first comparator 20, and the input collector voltage Vces is input. The first reference voltage generating circuit 10 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the first comparator 20, and the first reference voltage Vref1 is input. The output terminal of the first comparator 20 is connected to the logic circuit 20A. The logic circuit 20A outputs a high voltage when the output signal Vout1 of the first comparator 20 is higher than the threshold, and outputs a low voltage when the output signal Vout1 of the first comparator 20 is lower than the threshold. . The output terminal of logic circuit 20A is connected to drive circuit 210 .

<第2基準電圧生成回路30の回路構成>
本実施の形態では、第2基準電圧生成回路30は、分割抵抗により回路電源電圧Vccを分圧して、第2基準電圧Vref2を生成する。本例では、回路電源電圧Vccと基準電位との間に直列接続された高電位側抵抗30A及び低電位側抵抗30Bにより分割抵抗が構成されている。分割抵抗の中間点(本例では、高電位側抵抗30A及び低電位側抵抗30Bの接続点)の電位が、第2基準電圧Vref2として第2比較器40に入力される。低電位側抵抗30Bには、コンデンサ30Cが並列に接続されている。
<Circuit Configuration of Second Reference Voltage Generation Circuit 30>
In the present embodiment, the second reference voltage generation circuit 30 divides the circuit power supply voltage Vcc by dividing resistors to generate the second reference voltage Vref2. In this example, a dividing resistor is composed of a high potential side resistor 30A and a low potential side resistor 30B connected in series between the circuit power supply voltage Vcc and the reference potential. The potential at the intermediate point of the dividing resistors (in this example, the connection point between the high potential side resistor 30A and the low potential side resistor 30B) is input to the second comparator 40 as the second reference voltage Vref2. A capacitor 30C is connected in parallel with the low potential side resistor 30B.

<第2比較器40の回路構成>
第2比較器40の入力端子とゲート端子の主接続線202(以下、ゲート主接続線202と称す)との間の接続線110(第2入力接続線110と称す)には、抵抗111が設けられている。ゲート主接続線202は、駆動回路210の出力端子とゲート端子200Cとの間を接続する。第2入力接続線110における抵抗111の第2比較器40側には抵抗112の一端、及びコンデンサ113の一端が接続されている。抵抗112の他端、及びコンデンサ113の他端は、基準電位に接続されている。よって、本実施の形態では、入力ゲート電圧Vgesは、抵抗111及び抵抗112によりゲート電圧Vgeを分圧して電圧となっている。説明の簡略化のため、入力ゲート電圧Vgesは分圧されていないものとして説明し、各タイムチャートには、入力ゲート電圧Vgesをゲート電圧Vge相当に換算したものを表示する。
<Circuit Configuration of Second Comparator 40>
A resistor 111 is connected to a connection line 110 (referred to as a second input connection line 110) between the input terminal of the second comparator 40 and a gate terminal main connection line 202 (hereinafter referred to as a gate main connection line 202). is provided. The gate main connection line 202 connects between the output terminal of the drive circuit 210 and the gate terminal 200C. One end of a resistor 112 and one end of a capacitor 113 are connected to the second comparator 40 side of the resistor 111 in the second input connection line 110 . The other end of the resistor 112 and the other end of the capacitor 113 are connected to the reference potential. Therefore, in this embodiment, the input gate voltage Vges is a voltage obtained by dividing the gate voltage Vge by the resistors 111 and 112 . For simplification of explanation, it is assumed that the input gate voltage Vges is not divided, and each time chart shows the input gate voltage Vges converted to the gate voltage Vge.

第2比較器40は、第3状態の出力信号Vout2としてハイ電圧の出力信号Vout2を出力し、第4状態の出力信号Vout2としてロー電圧の出力信号Vout2を出力する。第2比較器40は、コンパレータとされている。第2比較器40の反転入力端子(-)には、第2入力接続線110が接続され、入力ゲート電圧Vgesが入力される。第2比較器40の非反転入力端子(+)には、第2基準電圧生成回路30が接続され、第2基準電圧Vref2が入力される。第2比較器40の出力端子は、第1基準変更回路60(反転回路60A)に接続される。 The second comparator 40 outputs a high voltage output signal Vout2 as the third state output signal Vout2, and outputs a low voltage output signal Vout2 as the fourth state output signal Vout2. The second comparator 40 is a comparator. The second input connection line 110 is connected to the inverting input terminal (-) of the second comparator 40, and the input gate voltage Vges is input. The second reference voltage generating circuit 30 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the second comparator 40, and the second reference voltage Vref2 is input. The output terminal of the second comparator 40 is connected to the first reference changing circuit 60 (inverting circuit 60A).

<判定結果ラッチ回路70>
ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始された後、短絡により過電流が流れると、配線インダクタンスによりゲート電圧Vgeに振動が生じる場合がある。ゲート電圧Vgeに振動が生じると、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回った後、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回る可能性がある。過電流の発生によるゲート電圧Vgeの振動により、第2比較器40の出力信号Vout2が変動すると、第1比較器ロック回路50及び第1基準変更回路60の動作が変動し、過電流の判定精度が低下する。
<Determination result latch circuit 70>
After the generation of the high voltage gate voltage Vge is started, if an overcurrent flows due to a short circuit, the wiring inductance may cause the gate voltage Vge to oscillate. Oscillations in the gate voltage Vge may cause the input gate voltage Vges to fall below the second reference voltage Vref2 after the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2. When the output signal Vout2 of the second comparator 40 fluctuates due to the oscillation of the gate voltage Vge due to the occurrence of overcurrent, the operations of the first comparator lock circuit 50 and the first reference change circuit 60 fluctuate, and the overcurrent judgment accuracy decreases. decreases.

そこで、判定結果ラッチ回路70は、第2比較器の出力信号が第3状態(本例では、ハイ電圧)であるときに、第2比較器40に入力される入力ゲート電圧Vgesを上昇させ、第2比較器40の判定結果にヒステリシスを持たせる。 Therefore, the determination result latch circuit 70 increases the input gate voltage Vges input to the second comparator 40 when the output signal of the second comparator is in the third state (high voltage in this example), The determination result of the second comparator 40 is given hysteresis.

ハイ電圧のゲート電圧Vgeの生成が開始され、入力ゲート電圧Vgesが、第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40が第3状態であるハイ電圧の出力信号Vout2を出力すると、判定結果ラッチ回路70により、入力ゲート電圧Vgesが上昇される。よって、過電流の発生により、ゲート電圧Vgeが振動したとしても、入力ゲート電圧Vgesはゲート電圧Vgeよりも上昇されているので、入力ゲート電圧Vgesは第2基準電圧Vref2を下回り難くなり、第2比較器40の判定結果にヒステリシスを持たせることができる。よって、過電流の発生によりゲート電圧Vgeが振動しても、第2比較器40の出力信号Vout2が変動することを抑制し、第1比較器ロック回路50及び第1基準変更回路60の動作が変動することを抑制し、過電流の判定精度が低下することを抑制できる。 When the generation of the high voltage gate voltage Vge is started, the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2, and the second comparator 40 outputs the high voltage output signal Vout2 in the third state, the determination result is latched. Circuit 70 raises the input gate voltage Vges. Therefore, even if the gate voltage Vge oscillates due to the occurrence of overcurrent, the input gate voltage Vges is higher than the gate voltage Vge. Hysteresis can be given to the determination result of the comparator 40 . Therefore, even if the gate voltage Vge oscillates due to overcurrent, the output signal Vout2 of the second comparator 40 is suppressed from fluctuating, and the operations of the first comparator lock circuit 50 and the first reference change circuit 60 are suppressed. Fluctuation can be suppressed, and a decrease in overcurrent determination accuracy can be suppressed.

本実施の形態では、判定結果ラッチ回路70は、第2比較器40の出力端子と、第2比較器40の入力ゲート電圧Vgesの入力端子(反転入力端子)との間に接続された抵抗であるフィードバック抵抗70Aを有している。 In this embodiment, the determination result latch circuit 70 is a resistor connected between the output terminal of the second comparator 40 and the input terminal (inverting input terminal) of the input gate voltage Vges of the second comparator 40. It has a feedback resistor 70A.

この構成によれば、第2比較器40が第3状態であるハイ電圧の出力信号Vout2を出力すると、フィードバック抵抗70Aを介して、第2比較器40の入力端子の電圧が引き上げられる。フィードバック抵抗70A等の各抵抗の抵抗値は、適切な判定ができるように、設定される。なお、厳密には、引き上げ前の入力ゲート電圧Vgesは分圧されているので、回路電源電圧Vccよりも低く、最大、回路電源電圧Vccまで引き上げることが可能である。 According to this configuration, when the second comparator 40 outputs the high voltage output signal Vout2 in the third state, the voltage of the input terminal of the second comparator 40 is pulled up via the feedback resistor 70A. The resistance value of each resistor such as the feedback resistor 70A is set so that appropriate determination can be made. Strictly speaking, since the input gate voltage Vges before being raised is voltage-divided, it is lower than the circuit power supply voltage Vcc and can be raised up to the circuit power supply voltage Vcc.

なお、判定結果ラッチ回路70による入力ゲート電圧Vgesの上昇幅を大きくすると、第2比較器40の出力信号Vout2を第3状態(ハイ電圧)にラッチする役割が高くなる。よって、ターンオフ時にゲート電圧Vgeが低下した場合に、第2比較器40の出力信号Vout2が第4状態(ロー電圧)に変化するタイミングが遅れ、第1比較器ロック回路50により、第1比較器20の過電流判定が非動作状態(ロック状態)にされるタイミングが遅れる。そのため、この場合は、オンオフ指令信号Vinがロー電圧(オフ状態)になったときに、第2の逆動作阻止ダイオード50Cが導通し、第1比較器20の過電流判定が非動作状態(ロック状態)にされる。 Incidentally, when the rise width of the input gate voltage Vges by the determination result latch circuit 70 is increased, the role of latching the output signal Vout2 of the second comparator 40 to the third state (high voltage) becomes higher. Therefore, when the gate voltage Vge drops during turn-off, the timing at which the output signal Vout2 of the second comparator 40 changes to the fourth state (low voltage) is delayed. The timing at which the overcurrent determination of 20 is set to a non-operating state (locked state) is delayed. Therefore, in this case, when the ON/OFF command signal Vin becomes a low voltage (OFF state), the second reverse blocking diode 50C becomes conductive, and the overcurrent judgment of the first comparator 20 is disabled (locked). state).

<ターンオン前の短絡時の挙動>
図3に示したように、時刻t12で、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になる。その結果、第1比較器ロック回路50による入力コレクタ電圧Vcesの低下が解除され、入力コレクタ電圧Vcesは、正常電流時よりも高くなっているコレクタ電圧Vceに向けて増加している。この際、コンデンサにより応答遅れが生じている。また、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になると、第1基準変更回路60により第1基準電圧Vref1が低下されている。この際、コンデンサにより応答遅れが生じている。
<Behavior during short circuit before turn-on>
As shown in FIG. 3, at time t12, the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2, and the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage). As a result, the reduction of the input collector voltage Vces caused by the first comparator lock circuit 50 is released, and the input collector voltage Vces increases toward the collector voltage Vce, which is higher than that during normal current. At this time, a response delay occurs due to the capacitor. Further, when the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage), the first reference voltage Vref1 is lowered by the first reference changing circuit 60. FIG. At this time, a response delay occurs due to the capacitor.

時刻t12の後、過電流の影響により、ゲート電圧Vgeにオーバーシュート及びアンダーシュートが生じている。そのため、ゲート電圧Vgeが、第2基準電圧Vref2を下回り、誤判定が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態では、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になると、判定結果ラッチ回路70により、第2比較器40に入力される入力ゲート電圧Vgesが上昇されている。よって、ゲート電圧Vgeに振動が生じても、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回ることを防止できており、誤判定の発生を防止できている。 After time t12, overshoot and undershoot occur in the gate voltage Vge due to the influence of the overcurrent. Therefore, the gate voltage Vge may fall below the second reference voltage Vref2, resulting in an erroneous determination. However, in the present embodiment, when the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage), the input gate voltage Vges input to the second comparator 40 is raised by the determination result latch circuit 70. It is Therefore, even if the gate voltage Vge oscillates, the input gate voltage Vges can be prevented from falling below the second reference voltage Vref2, and erroneous determination can be prevented.

時刻t13で、過電流により高くなった入力コレクタ電圧Vcesが、低下された第1基準電圧Vref1を上回り、第1比較器20の出力信号Vout1が第1状態(ハイ電圧)になり過電流の発生が検出される。そして、駆動回路210が、ゲート電圧Vgeの生成を強制的に停止している。その後、ゲート電圧Vgeが低下していき、時刻t14で、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第4状態(ロー電圧)になっている。 At time t13, the input collector voltage Vces, which has increased due to the overcurrent, exceeds the decreased first reference voltage Vref1, and the output signal Vout1 of the first comparator 20 becomes the first state (high voltage), causing overcurrent. is detected. Then, the driving circuit 210 forcibly stops generating the gate voltage Vge. After that, the gate voltage Vge decreases, and at time t14, the input gate voltage Vges falls below the second reference voltage Vref2, and the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the fourth state (low voltage).

<ターンオン期間中の短絡時の挙動>
図4に、ターンオン期間中に他の回路に短絡が生じた場合の挙動を示す。時刻t31で、オンオフ指令信号Vinがオフ状態からオン状態にされている。その後、ゲート電圧Vgeがオン電圧Vonを上回ると、コレクタ電流Icは正常に増加する。その後、ゲート電圧Vgeがミラー電圧Vmrに維持されている間に、コレクタ電圧Vceが基準電位付近まで次第に低下する。
<Behavior at short circuit during turn-on period>
FIG. 4 shows the behavior when a short circuit occurs in another circuit during the turn-on period. At time t31, the ON/OFF command signal Vin is changed from the OFF state to the ON state. After that, when the gate voltage Vge exceeds the on-voltage Von, the collector current Ic increases normally. After that, while the gate voltage Vge is maintained at the mirror voltage Vmr, the collector voltage Vce gradually decreases to near the reference potential.

その後、時刻32で、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を上回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になる。その結果、第1比較器ロック回路50による入力コレクタ電圧Vcesの低下が解除されるが、コレクタ電圧Vceが基準電圧付近まで低下しているため、入力コレクタ電圧Vcesは、基準電圧付近のままに維持されている。この時、コレクタ電圧Vceが基準電圧付近まで低下し切っていない場合でも、第1基準電圧Vref1が高いので誤判定されない。また、ターンオン時に入力コレクタ電圧Vcesにノイズ成分が生じても、誤判定されることを抑制できる。 After that, at time 32, the input gate voltage Vges exceeds the second reference voltage Vref2, and the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage). As a result, the decrease in the input collector voltage Vces caused by the first comparator lock circuit 50 is released, but since the collector voltage Vce has decreased to near the reference voltage, the input collector voltage Vces remains near the reference voltage. It is At this time, even if the collector voltage Vce has not completely decreased to the vicinity of the reference voltage, the first reference voltage Vref1 is high, so an erroneous determination is not made. Moreover, even if a noise component occurs in the input collector voltage Vces at turn-on, erroneous determination can be suppressed.

また、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になると、第1基準変更回路60により第1基準電圧Vref1が低下されている。この際、コンデンサにより応答遅れが生じている。また、第2比較器40の出力信号Vout2が第3状態(ハイ電圧)になると、判定結果ラッチ回路70により、第2比較器40に入力される入力ゲート電圧Vgesが上昇されている。 Further, when the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage), the first reference voltage Vref1 is lowered by the first reference changing circuit 60. FIG. At this time, a response delay occurs due to the capacitor. Further, when the output signal Vout2 of the second comparator 40 becomes the third state (high voltage), the input gate voltage Vges input to the second comparator 40 is raised by the determination result latch circuit 70 .

時刻t33で、他の回路に短絡が生じている。半導体の伝導度が変調し切った状態であるため、ターンオン前に短絡が生じている場合よりも、コレクタ電流Icは急速に増加する。コレクタ電流Icが増加すると、電圧降下の影響により、コレクタ電圧Vceが増加する。しかし、コレクタ電流Icの増加に対して、コレクタ電圧Vceの増加は遅れている。また、入力コレクタ電圧Vcesの増加は、コンデンサによる応答遅れにより遅れている。しかし、第1基準変更回路60により第1基準電圧Vref1は既に低下されている。よって、時刻t34で、入力コレクタ電圧Vcesが、早期に第1基準電圧Vref1を上回り、第1比較器20の出力信号Vout1が第1状態(ハイ電圧)になり過電流の発生が早期に検出される。 At time t33, another circuit is short-circuited. Due to the fully modulated conductivity of the semiconductor, the collector current Ic increases more rapidly than if there was a short circuit prior to turn-on. When the collector current Ic increases, the collector voltage Vce increases due to the effect of the voltage drop. However, the increase in collector voltage Vce lags behind the increase in collector current Ic. Also, the increase in the input collector voltage Vces is delayed due to the response delay caused by the capacitor. However, the first reference voltage Vref1 has already been lowered by the first reference changing circuit 60 . Therefore, at time t34, the input collector voltage Vces quickly exceeds the first reference voltage Vref1, the output signal Vout1 of the first comparator 20 becomes the first state (high voltage), and the occurrence of overcurrent is detected early. be.

一方、時刻t33の後、過電流の影響により、ゲート電圧Vgeが変動しているが、判定結果ラッチ回路70により、入力ゲート電圧Vgesが上昇されているので、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回ることはなく、誤判定の発生を防止できる。 On the other hand, after time t33, the gate voltage Vge fluctuates due to the influence of the overcurrent. It does not fall below Vref2, and erroneous determination can be prevented.

時刻t34で、駆動回路210が、ゲート電圧Vgeの生成を強制的に停止している。その後、ゲート電圧Vgeが低下していき、時刻t35で、入力ゲート電圧Vgesが第2基準電圧Vref2を下回り、第2比較器40の出力信号Vout2が第4状態(ロー電圧)になっている。 At time t34, the driving circuit 210 forcibly stops generating the gate voltage Vge. After that, the gate voltage Vge decreases, and at time t35, the input gate voltage Vges falls below the second reference voltage Vref2, and the output signal Vout2 of the second comparator 40 is in the fourth state (low voltage).

2.実施の形態2
実施の形態2に係る保護回路1について図面を参照して説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る保護回路1の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、アクティブクランプ回路80が備えられている点が実施の形態1と異なる。図5に、アクティブクランプ回路80の概略構成図を示す。上記の実施の形態1と同じ部分は、図示を省略している。
2. Embodiment 2
A protection circuit 1 according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. Descriptions of the same components as in the first embodiment are omitted. The basic configuration of the protection circuit 1 according to the present embodiment is similar to that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in that an active clamp circuit 80 is provided. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of the active clamp circuit 80. As shown in FIG. The same parts as those in the first embodiment are omitted from the illustration.

過電流が流れている状態で、ターンオフを行うと、回路配線のインダクタンスによりコレクタ電圧Vceにサージ電圧が生じ、半導体スイッチング素子200が故障するおそれがある。 If the switch is turned off while an overcurrent is flowing, a surge voltage may occur in the collector voltage Vce due to the inductance of the circuit wiring, and the semiconductor switching element 200 may fail.

そこで、アクティブクランプ回路80は、ゲート電圧Vgeの減少が開始された後、コレクタ電圧Vceが急上昇したときに、ゲート電圧Vgeを増加させる。 Therefore, the active clamp circuit 80 increases the gate voltage Vge when the collector voltage Vce rises sharply after the gate voltage Vge starts to decrease.

この構成によれば、過電流が流れている状態で、ターンオフを開始した後、コレクタ電圧Vceの跳ね上がりよるサージ電圧が発生した時に、ゲート電圧Vgeをスイッチングのタイミングで持ち上げることで、コレクタ電流Icが流れ、これによってサージ電圧のピークがクランプされる。よって、サージ電圧により素子が故障することを抑制できる。 According to this configuration, after the turn-off is started in a state in which an overcurrent is flowing, when a surge voltage is generated due to a surge of the collector voltage Vce, the gate voltage Vge is raised at the timing of switching, thereby reducing the collector current Ic. current, which clamps the surge voltage peaks. Therefore, it is possible to suppress the failure of the element due to the surge voltage.

アクティブクランプ回路80は、オンになったときにゲート電圧Vgeを増加させるクランプ用の半導体スイッチング素子81を有している。クランプ用の半導体スイッチング素子81として、回路電源電圧Vccと基準電位との間に、NPN型のトランジスタ81AとPNP型のトランジスタ81Bが直列に接続されている。2つのトランジスタ81A、81Bの接続点が、半導体スイッチング素子200のゲート端子200Cに接続されている。 The active clamp circuit 80 has a semiconductor switching element 81 for clamping that increases the gate voltage Vge when turned on. As a semiconductor switching element 81 for clamping, an NPN transistor 81A and a PNP transistor 81B are connected in series between the circuit power supply voltage Vcc and the reference potential. A connection point between the two transistors 81A and 81B is connected to a gate terminal 200C of the semiconductor switching element 200. FIG.

また、アクティブクランプ回路80は、コレクタ端子200Aとクランプ用の半導体スイッチング素子81の制御端子81C(ベース端子81C)との間に直列に接続され、コンデンサであるフィードバック用コンデンサ82、アノードがコレクタ端子200A側に向いたダイオードであるターンオン動作阻止ダイオード83、及び抵抗であるベース抵抗84を有している。フィードバック用コンデンサ82として、直列に接続された2つのコンデンサ82A、82Bを有している。各コンデンサ82A、82Bに、リーク抑制用の抵抗82C、82Dが並列に接続されている。 The active clamp circuit 80 is connected in series between the collector terminal 200A and the control terminal 81C (base terminal 81C) of the semiconductor switching element 81 for clamping. It has a turn-on blocking diode 83, which is a side-facing diode, and a base resistor 84, which is a resistor. The feedback capacitor 82 has two capacitors 82A and 82B connected in series. Leak suppression resistors 82C and 82D are connected in parallel to the capacitors 82A and 82B, respectively.

図6にタイムチャートを示すように、時刻t41でターンオフを開始した後、ゲート電圧Vgeが減少していき、コレクタ電圧Vceが急上昇したとき(時刻t42)に、コレクタ電圧Vceの跳ね上がりが、フィードバック用コンデンサ82、ターンオン動作阻止ダイオード83、及びベース抵抗84を介して、クランプ用の半導体スイッチング素子81のベース端子81Cにフィードバックされることで、ベース端子-エミッタ端子間にベース電流が流れることにより、半導体スイッチング素子200のゲート端子200Cがオンしてコレクタ電流Icが流れ、コレクタ電圧Vceがクランプされる(時刻t42から時刻t43)。これにより、クランプされない場合の点線のコレクタ電圧Vceよりもサージ電圧の発生を抑制できる。時刻t43後、コレクタ電圧Vceのクランプが解除され、ゲート電圧Vge及びコレクタ電流Icが減少していく。 As shown in the time chart of FIG. 6, after starting turn-off at time t41, the gate voltage Vge decreases, and when the collector voltage Vce rises sharply (time t42), the jump of the collector voltage Vce becomes the feedback voltage. Feedback to the base terminal 81C of the semiconductor switching element 81 for clamping through the capacitor 82, the turn-on operation blocking diode 83, and the base resistor 84 causes a base current to flow between the base terminal and the emitter terminal. The gate terminal 200C of the switching element 200 is turned on, the collector current Ic flows, and the collector voltage Vce is clamped (from time t42 to time t43). As a result, the generation of surge voltage can be suppressed more than the collector voltage Vce indicated by the dotted line when clamping is not performed. After time t43, the collector voltage Vce is released from clamping, and the gate voltage Vge and collector current Ic decrease.

また、アクティブクランプ回路80は、フィードバック用コンデンサ82とターンオン動作阻止ダイオード83との接続点と基準電位との間に接続された抵抗である放電抵抗85を有している。放電抵抗85により、フィードバック用コンデンサ82を放電することができる。放電抵抗85の接続先が、高電位側の母線電位とされ、母線電圧よりも増加したサージ電圧増加分だけがクランプされてもよい。 The active clamp circuit 80 also has a discharge resistor 85 connected between the connection point between the feedback capacitor 82 and the turn-on blocking diode 83 and the reference potential. A discharge resistor 85 allows the feedback capacitor 82 to be discharged. The connection destination of the discharge resistor 85 may be set to the high potential side bus potential, and only the increment of the surge voltage higher than the bus voltage may be clamped.

オフサージ低減として用いられるゲートオフ側抵抗よりも数倍程度大きいソフト遮断抵抗を、回路から無くすことができる。 A soft cut-off resistor, which is several times larger than the gate-off side resistor used for off-surge reduction, can be eliminated from the circuit.

<転用例>
各実施の形態において、半導体スイッチング素子200として、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子が用いられてもよい。ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子は、高耐圧で、放熱性も良く、高速スイッチングが可能である。具体的には、SiC(シリコンカーバイド、炭化珪素)系材料、GaN(窒化ガリウム)系材料、ダイヤモンド系材料が使用されたIGBT等の半導体スイッチング素子である。SiC-IGBTは、従来のSi(シリコン)半導体からなるスイッチング素子と比べ、高速スイッチングが可能であるが、過電流に対する耐量が低いため、過電流の発生を早期に判定できることが望まれる。よって、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子が用いられる場合は、本願の保護回路1が好適である。
<Example of diversion>
In each embodiment, a switching element made of a wide bandgap semiconductor may be used as semiconductor switching element 200 . A switching element made of a wide bandgap semiconductor has a high breakdown voltage, good heat dissipation, and is capable of high-speed switching. Specifically, they are semiconductor switching elements such as IGBTs using SiC (silicon carbide, silicon carbide)-based materials, GaN (gallium nitride)-based materials, and diamond-based materials. SiC-IGBTs are capable of high-speed switching compared to conventional switching elements made of Si (silicon) semiconductors. Therefore, the protection circuit 1 of the present application is suitable when a switching element made of a wide bandgap semiconductor is used.

また、上記の各実施の形態では、コレクタ電圧Vceが入力コレクタ電圧Vcesとして第1比較器20に入力される場合を例に説明した。しかし、分割抵抗によりコレクタ電圧Vceが分圧された電圧が、入力コレクタ電圧Vcesとして第1比較器20に入力されてもよい。上記の各実施の形態では、分割抵抗によりゲート電圧Vgeが分圧された電圧が、入力ゲート電圧Vgesとして第1比較器20に入力される場合を例に説明した。しかし、ゲート電圧Vgeが分圧されずに、入力ゲート電圧Vgesとして第1比較器20に入力されてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the case where the collector voltage Vce is input to the first comparator 20 as the input collector voltage Vces has been described as an example. However, a voltage obtained by dividing the collector voltage Vce by dividing resistors may be input to the first comparator 20 as the input collector voltage Vces. In each of the embodiments described above, the case where the voltage obtained by dividing the gate voltage Vge by the dividing resistor is input to the first comparator 20 as the input gate voltage Vges has been described as an example. However, the gate voltage Vge may be input to the first comparator 20 as the input gate voltage Vges without being divided.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 While this application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may not apply to particular embodiments. can be applied to the embodiments singly or in various combinations. Accordingly, numerous variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.

1 保護回路、10 第1基準電圧生成回路、20 第1比較器、30 第2基準電圧生成回路、40 第2比較器、50 第1比較器ロック回路、50A 逆動作阻止ダイオード、50B 制限抵抗、60 第1基準変更回路、60A 反転回路、60B 基準変更抵抗、70 判定結果ラッチ回路、80 アクティブクランプ回路、81 クランプ用の半導体スイッチング素子、82 フィードバック用コンデンサ、83 ターンオン動作阻止ダイオード、84 ベース抵抗、85 放電抵抗、200 半導体スイッチング素子、200A コレクタ端子(高電位側端子)、200B エミッタ端子(低電位側端子)、200C ゲート端子(制御端子)、Vcc 回路電源電圧、Vce コレクタ電圧(高電位側端子の電圧)、Vces 入力コレクタ電圧(高電位側端子の入力電圧)、Vge ゲート電圧(制御端子の電圧)、Vges 入力ゲート電圧(制御端子の入力電圧)、Vmr ミラー電圧、Vout1 第1比較器の出力信号、Vout2 第2比較器の出力信号、Vref1 第1基準電圧、Vref2 第2基準電圧 1 protection circuit 10 first reference voltage generation circuit 20 first comparator 30 second reference voltage generation circuit 40 second comparator 50 first comparator lock circuit 50A reverse blocking diode 50B limiting resistor 60 first reference change circuit, 60A inverting circuit, 60B reference change resistor, 70 determination result latch circuit, 80 active clamp circuit, 81 semiconductor switching element for clamping, 82 feedback capacitor, 83 turn-on operation blocking diode, 84 base resistor, 85 discharge resistor, 200 semiconductor switching element, 200A collector terminal (high potential side terminal), 200B emitter terminal (low potential side terminal), 200C gate terminal (control terminal), Vcc circuit power supply voltage, Vce collector voltage (high potential side terminal voltage), Vces Input collector voltage (input voltage of high potential side terminal), Vge Gate voltage (voltage of control terminal), Vges Input gate voltage (input voltage of control terminal), Vmr Mirror voltage, Vout1 of first comparator Output signal, Vout2 Second comparator output signal, Vref1 First reference voltage, Vref2 Second reference voltage

Claims (10)

高電位側端子、低電位側端子、及び制御端子を備え、前記制御端子に印加される電圧の増減に応じて前記高電位側端子と前記低電位側端子との間の導通をオンオフする半導体スイッチング素子において前記高電位側端子及び前記低電位側端子との間の過電流の発生を検出する保護回路であって、
第1基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、
入力された前記高電位側端子の電圧が前記第1基準電圧を上回ったとき、過電流の発生を表す第1状態の出力信号を出力し、入力された前記高電位側端子の電圧が前記第1基準電圧を下回ったとき、過電流の未発生を表す第2状態の出力信号を出力する第1比較器と、
第2基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、
入力された前記制御端子の電圧が前記第2基準電圧を上回ったとき、第3状態の出力信号を出力し、入力された前記制御端子の電圧が前記第2基準電圧を下回ったとき、第4状態の出力信号を出力する第2比較器と、
前記第2比較器の出力信号が前記第4状態であるとき、前記第1比較器に入力される前記高電位側端子の電圧を、前記第1基準電圧未満に低下させる第1比較器ロック回路と、
前記第2比較器の出力信号が前記第3状態であるとき、前記第1基準電圧を低下させる第1基準変更回路と、
を備えた保護回路。
A semiconductor switching device comprising a high potential side terminal, a low potential side terminal, and a control terminal, and turning on and off conduction between the high potential side terminal and the low potential side terminal according to an increase or decrease in voltage applied to the control terminal. A protection circuit for detecting the occurrence of overcurrent between the high potential side terminal and the low potential side terminal in the element,
a first reference voltage generation circuit that generates a first reference voltage;
When the input voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage, outputting an output signal in the first state indicating the occurrence of overcurrent, and outputting the input voltage of the high potential side terminal when the input voltage of the high potential side terminal exceeds the first reference voltage. a first comparator that, when falling below one reference voltage, outputs an output signal in a second state indicating that no overcurrent has occurred;
a second reference voltage generation circuit that generates a second reference voltage;
outputting an output signal in a third state when the input voltage of the control terminal exceeds the second reference voltage; and outputting a fourth state output signal when the input voltage of the control terminal is lower than the second reference voltage. a second comparator that outputs a state output signal;
A first comparator lock circuit for lowering the voltage of the high potential side terminal input to the first comparator below the first reference voltage when the output signal of the second comparator is in the fourth state. When,
a first reference changing circuit that reduces the first reference voltage when the output signal of the second comparator is in the third state;
protection circuit with
前記第1基準電圧生成回路は、分割抵抗により回路電源電圧を分圧して、前記第1基準電圧を生成し、
前記第2比較器は、前記第3状態の出力信号としてハイ電圧の出力信号を出力し、前記第4状態の出力信号としてロー電圧の出力信号を出力し、
前記第1基準変更回路は、前記第2比較器の出力信号のハイ/ローを反転する反転回路と、前記反転回路の出力端子と前記分割抵抗の中間箇所との間に接続される抵抗である基準変更抵抗と、を有している請求項1に記載の保護回路。
The first reference voltage generation circuit divides a circuit power supply voltage with a dividing resistor to generate the first reference voltage,
the second comparator outputs a high voltage output signal as the output signal in the third state and outputs a low voltage output signal as the fourth state output signal;
The first reference changing circuit is an inverting circuit that inverts high/low of the output signal of the second comparator, and a resistor connected between the output terminal of the inverting circuit and an intermediate point of the dividing resistor. 2. The protection circuit of claim 1, comprising a reference changing resistor.
前記第2比較器は、前記第3状態の出力信号としてハイ電圧の出力信号を出力し、前記第4状態の出力信号としてロー電圧の出力信号を出力し、
前記第1比較器ロック回路は、前記第1比較器における前記高電位側端子の電圧の入力端子と前記第2比較器の出力端子との間に接続され、アノードが前記第1比較器側に接続されたダイオードである逆動作阻止ダイオードを有している請求項1又は2に記載の保護回路。
the second comparator outputs a high voltage output signal as the output signal in the third state and outputs a low voltage output signal as the fourth state output signal;
The first comparator lock circuit is connected between the voltage input terminal of the high potential side terminal of the first comparator and the output terminal of the second comparator, and the anode is connected to the first comparator side. 3. A protection circuit as claimed in claim 1 or 2, comprising a reverse blocking diode which is a connected diode.
前記第2基準電圧は、ミラー電圧より大きく、且つ回路電源電圧より小さい電圧に対応する電圧に設定され、前記ミラー電圧は、過電流の未発生のときに、前記制御端子の電圧を増加させた後、前記高電位側端子と前記制御端子との間のミラー容量が充電されている間の前記制御端子の電圧である請求項1から3のいずれか一項に記載の保護回路。 The second reference voltage is set to a voltage corresponding to a voltage greater than the mirror voltage and less than the circuit power supply voltage, and the mirror voltage increases the voltage of the control terminal when no overcurrent occurs. 4. The protection circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage of the control terminal is the voltage of the control terminal while the Miller capacitance between the high potential side terminal and the control terminal is being charged. 前記第2比較器の出力信号が前記第3状態であるときに、前記第2比較器に入力される前記制御端子の電圧を上昇させ、前記第2比較器の判定結果にヒステリシスを持たせる判定結果ラッチ回路を備えた請求項1から4のいずれか一項に記載の保護回路。 When the output signal of the second comparator is in the third state, the voltage of the control terminal input to the second comparator is increased to provide hysteresis to the determination result of the second comparator. 5. A protection circuit as claimed in any one of claims 1 to 4, comprising a result latch circuit. 前記第2比較器は、前記第3状態の出力信号としてハイ電圧の出力信号を出力し、前記第4状態の出力信号としてロー電圧の出力信号を出力し、
前記判定結果ラッチ回路は、前記第2比較器の出力端子と前記第2比較器の前記制御端子の電圧の入力端子との間に接続された抵抗であるフィードバック抵抗を有している請求項5に記載の保護回路。
the second comparator outputs a high voltage output signal as the output signal in the third state and outputs a low voltage output signal as the fourth state output signal;
6. The determination result latch circuit has a feedback resistor connected between the output terminal of the second comparator and the input terminal for the voltage of the control terminal of the second comparator. Protection circuit described in .
前記制御端子の電圧の減少が開始された後、前記高電位側端子の電圧が急上昇したときに、前記制御端子の電圧を増加させるアクティブクランプ回路を備えた請求項1から6のいずれか一項に記載の保護回路。 7. An active clamp circuit for increasing the voltage of the control terminal when the voltage of the high potential side terminal rises sharply after the voltage of the control terminal starts to decrease. Protection circuit described in . 前記アクティブクランプ回路は、
オンになったときに前記制御端子の電圧を増加させるクランプ用の半導体スイッチング素子と、
前記高電位側端子と前記クランプ用の半導体スイッチング素子の制御端子との間に直列に接続され、コンデンサであるフィードバック用コンデンサ、アノードが前記高電位側端子側に接続されたダイオードであるターンオン動作阻止ダイオード、抵抗であるベース抵抗、及び前記フィードバック用コンデンサと前記ターンオン動作阻止ダイオードとの間の接続点と基準電位との間に接続された抵抗である放電抵抗と、
を有している請求項7に記載の保護回路。
The active clamp circuit is
a clamping semiconductor switching element that increases the voltage of the control terminal when turned on;
a feedback capacitor connected in series between the high-potential side terminal and the control terminal of the semiconductor switching element for clamping, and a turn-on operation blocking block whose anode is a diode connected to the high-potential side terminal side; a diode, a base resistor that is a resistor, and a discharge resistor that is a resistor connected between a connection point between the feedback capacitor and the turn-on operation blocking diode and a reference potential;
8. The protection circuit of claim 7, comprising:
前記半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子である請求項1から8のいずれか一項に記載の保護回路。 9. The protection circuit according to claim 1, wherein the semiconductor switching element is a switching element made of a wide bandgap semiconductor. 請求項1から9のいずれか一項に記載の前記保護回路と、
前記半導体スイッチング素子と、
を備えた電力変換装置。
The protection circuit according to any one of claims 1 to 9;
the semiconductor switching element;
A power converter with
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018186691A (en) 2017-04-27 2018-11-22 富士電機株式会社 Device of driving semiconductor element
JP2021180564A (en) 2020-05-14 2021-11-18 株式会社デンソー Drive circuit for switch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084173A (en) 2000-09-11 2002-03-22 Mitsubishi Electric Corp Power semiconductor device and overcurrent protection circuit
JP2014117044A (en) 2012-12-07 2014-06-26 Toyota Motor Corp Over current detection device and semiconductor driving apparatus with the same
JP2018186691A (en) 2017-04-27 2018-11-22 富士電機株式会社 Device of driving semiconductor element
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