JPH01295520A - 絶縁ゲート素子の駆動回路 - Google Patents
絶縁ゲート素子の駆動回路Info
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- JPH01295520A JPH01295520A JP63129863A JP12986388A JPH01295520A JP H01295520 A JPH01295520 A JP H01295520A JP 63129863 A JP63129863 A JP 63129863A JP 12986388 A JP12986388 A JP 12986388A JP H01295520 A JPH01295520 A JP H01295520A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
置における主回路のスイッチング用に用いられる絶縁ゲ
ート素子(即ちゲート印加電圧の有無でオン、オフ駆動
されるパワーMO3FETなどの素子をいう、なおこの
種の絶縁ゲート素子としてはI GBTが代表的なもの
であり、従って以下ではIGBTとも呼ぶ)のゲート駆
動回路であって、主回路短絡時における短絡電流(素子
電流)の制限機能を高いノイズマージンで持つ駆動回路
に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。また論理もしくはレベル旧gh+し0−は単
に”H“1.111,1″と記すものとする。
のこの種の駆動回路を示す。同図において1は主回路に
挿入されたT GBT、44はこのIGBTIのゲート
を駆動してIGBTIを繰返し断続させる駆動回路、4
2はこのIGBTの主回路電流40を検出する電流トラ
ンスである。43は比較回路で、前記電流トランス42
を介して検出された主回路電流10が所定値を越えたと
き駆動回路44を介してIGBTIをオフさせる役割を
持つ。このように従来技術では、主回路短絡電流10が
流れた時にIGBTIを駆動するゲート電圧をいかに高
速にオフするかで主回路短絡保護を行っていた。
器43.駆動回路44を高速化せねばならないが、反面
このような回路はノイズによって誤動作しやすいという
問題点がある。 そこでこの発明の課題は負荷短絡時にI GBTに流れ
乞過大電流を、絶縁ゲート素子のゲート電圧を下げるこ
とによって抑制し、これによりICBTが破壊に至るま
での時間を長くする機能を備えたIGBTの駆動回路を
提供し、ノイズに強く。 かつそれほど高速でなくとも良い、周辺制御回路を利用
できるようにすることにある。 従って例えば前記の負荷短絡時には、このノイズに強い
周辺制御回路でI GBTのゲート電圧をオフすればよ
いようにするものである。
端子(ゲートGなど)と第1および第2の主端子(エミ
ッタEおよびコレクタCなど)とを備え、前記制御用端
子と第1の主端子との間に(ゲート駆動電源10などに
基づく)駆動電圧(ゲート電圧egなと)を加えると、
前記第1および第2の主端子間が導通状態となり、前記
駆動電圧を断つと前記主端子間が阻止状態となる絶縁ゲ
ート素子(IGBTIなど)において、 少なくとも前記主端子間の順方向電圧(ecEなど)を
含む電圧を検出する電圧検出手段を前記主端子間を結ぶ
電流路と並列の電流路内に設け、前記駆動電圧を阻止す
る極性に設けられ、かつこの駆動電圧よりも低いツェナ
電圧を持つツェナダイオード(6など)と、前記駆動電
圧を順方向とする補助トランジスタ(5など)との直列
回路を含む回路を、少なくとも前記制御用端子と第1の
主端子とを含む回路に並列に接続し、さらに前記電圧検
出手段の検出電圧を前記補助トランジスタの駆動用端子
(ベースBなど)に加え、前記主端子間の順方向電圧が
所定値を越えたとき前記補助トランジスタがオンするよ
うに構成」するか、またはさらにr前記電圧検出手段は
前記検出電圧を両端に発生する第1の抵抗(分圧抵抗3
、電圧検出抵抗31など)と分圧用の第2の抵抗(分圧
抵抗2など)との直列回路、または前記絶縁ゲート素子
と同時に駆動される可制御半導体装置(補助I G B
721など)と前記第1の抵抗との直列回路を含むも
のであり、 前記検出電圧は前記補助トランジスタの駆動用端子間電
圧(eBEなど)、または該電圧と前記ツェナ電圧との
和の電圧に抗して印加されるものである」ようにするも
のとする。
によって電圧検出手段を介し補助トランジスタがオンし
、これによりI GBTの駆動電圧がツェナダイオード
のツェナ電圧にクランプされる。 このためTGBTの主回路電流が制限されTGBTの破
壊に至るまでの時間が長くなり、さほど高速でない、つ
まりノイズに強いゲート電圧しゃ断回路を用いても主回
路短絡を保護することができる。
しての要部構成を示す回路図である。第1図において1
0はIGBTIのゲートGを駆動するための例えば15
Vの直流電源(以下ゲート駆動電源という)、8.9は
このゲート駆動電源lOの電圧を断続するための補助ト
ランジスタ、eOはIGBTIに対する駆動信号電圧で
ある。 正常時、駆動信号電圧eDが“H”のときは補助トラン
ジスタ8.9はそれぞれオフ、オンの状態となり、ゲー
ト駆動電源10の電圧が補助トランジスタ9.抵抗7を
介してIGBTIのゲートG・エミッタ8間に印加され
、IGBTIはオン状態となり、そのコレクタC・エミ
ッタ8間には図外の主回路電源と主回路負荷とを介して
コレクタ電流としての主回路電流10が流れる。 また逆に駆動信号電圧eDが“L”のときは補助トラン
ジスタ8,9.はそれぞれオン、オフの状態となり、ゲ
ート駆動電源10はIGBTIのゲート回路から切離さ
れると同時に、IGBTIのゲートG・エミッタ8間は
抵抗7.補助トランジスタ8を介して短絡され、IGB
TIはオフ状態となる。このようにして駆動信号電圧e
DによりIGBTlは繰返し断続され主回路負荷に必要
な電流ioが流れるようにする。 ところでIGBTIのコレクタC・エミッタ8間に挿入
された分圧抵抗2と3およびIGBTIのゲー)′G・
エミッタ8間に挿入されたツェナダイオード6と補助ト
ランジスタ5は主回路短絡保護のために本発明において
新たに付加されたものである。 即ち主回路電流10が正常値であるときは、IGBTI
のコレクタ・エミッタ間電圧ecEは小さく、この電圧
ecEを分圧抵抗2.3を介して分圧した該抵抗3間の
電圧、従って補助トランジスタ5のベースB、エミッタ
E間の電圧eBEも充分小さく補助トランジスタ5はオ
フのままである。これによりツェナダイオード6も不導
通のままで、IGBTIのゲートG・エミッタ8間電圧
(以下ゲート電圧と略す)egはこのツェナダイオード
6等によって何等の影響も受けず、IGBTIはほぼゲ
ート駆動電源10の電圧(この例では約15v)に等し
い充分大きいゲート電圧egによって駆動され、そのコ
レクタ・エミッタ電圧ec[!も充分小さい値になり得
る。 しかし主回路短絡により主回路電流10が過大となった
ときは、IGBTIのコレクタ・エミッタ電圧ecEも
大になり、従って補助トランジスタ5のベース・エミッ
タ電圧eBEも大になってこのトランジスタ5がオン状
態に切換わる。これによりIGBTIのゲート電圧eg
はツェナダイオード6のツェナ電圧(この例では約TV
)に制限される。これにより主回路の過大電流i0はI
GBTlのゲート電圧egの低下に比例して低減され、
IGBTIの破壊に至るまでの時間を長くすることがで
きる。従って第5図のような構成の、さほど高速でない
ゲート電圧オフ回路を用いても、充分、主回路短絡保護
を行うことができる。 次に第2図、第3図は第1図の回路にさらに、IC;B
TIのオフ時のいわゆるdv/dtによる誤ったクーン
オン(但しこのVはこの例ではコレクタ・エミッタ電圧
ecEに相当する)を防止するために、このIGBTI
のオフ時(つまり補助トランジスタ8がオン、同9がオ
フの時)にIGBTlのゲートGとエミッタ8間に逆バ
イアス電圧(この例では3〜4V)が加わるように、逆
バイアス電源11を挿入した回路例である。 但し第2図のダイオード4は補助トランジスタ5、ツェ
ナダイオード6を介しての逆バイアス電源11からの回
り込み防止用のダイオードである。 次に第4図はIGBTIの両端電圧eCEを抵抗分圧手
段と異なる手段で検出する実施例であり、21は小電流
容量の補助用絶ゲート素子としての補助I GBT、3
1は前記の分圧抵抗3に代わる電圧検出抵抗である。そ
してこの補助I G B T21と電圧検出抵抗31と
の直列回路は、その抵抗31側の端子がIGBTIのエ
ミッタ已に接続される形でIGBTIと並列に接続され
、かつIGBTIおよび21の各ゲートGは互いに結合
されて一括駆動されるようになっている。 また第4図ではツェナダイオード6は補助トランジスタ
5のエミッタE側に挿入されている。 この回路ではIGBTIのオン時には補助IGBT21
もオン状態にあり、主回路電流i01の1部が抵抗31
に流れて電圧ecEの部分電圧が抵抗31の両端に表れ
る。 そして主回路電流+01が増加し、抵抗31の両端に発
生する電圧が、ツェナダイオード6のツェナ電圧と補助
トランジスタ5のベースB・エミッタ8間電圧eBHと
の和よりも高くなった時、補助トランジスタ5はオン状
態となり、IGBTIのゲート電圧egは、はぼツェナ
ダイオード6のツェナ電圧まで降下する。この作用によ
ってI GBTlの主端子間に流れる電流10を押え、
IGBTlの電力破壊を防止することができる。 この第4図の回路では電圧検出抵抗31によって生ずる
ジュール熱は第1図ないし第3図の分圧抵抗2のそれよ
り小さくできるメリットがある。 なお以上の各実施例において補助トランジスタ5はFE
Tであってもよく、さらにT G B Tl、21はM
OSFET、さらにBi−MOSであってもよい。 また第4図においてIGBTIと補助IGBT21とは
、lチップ上に構成されていても、また別チップであっ
ても良い。
と並列にツェナダイオードと補助トランジスタとの直列
回路を設け、絶縁ゲート素子の主端子間電圧を検出する
電圧検出手段を介して、該主端子間電圧が所定値を越え
たとき前記補助トランジスタをオンし、絶縁ゲート素子
のゲート電圧を前記ツェナダイオードによって、より小
さい値に制限することとしたので、絶縁ゲート素子に過
大電流と、過大電圧とが同時に加わった時に絶縁ゲート
素子が破壊に至るまでの時間を(絶縁ゲート素子自身が
持つ電流制限機能を活用し、過大電流を低い値に押さえ
て)長くすることができ、従って周辺制御回路の応答速
度を高める必要がなく、つまりはノイズに強いゲート電
圧しゃ断回路を利用することができる。
要部構成を示す回路図、第5図は従来の駆動回路である
。 1.21:絶縁ゲート素子、(1: IGBT、21:
補助IGBT) 、2,3 :分圧抵抗、31:電圧検
出抵抗、4:回り込み防止ダイオード、5,8゜9:補
助トランジスタ、6:ツェナダイオード、7:抵抗、1
0:ゲート駆動電源、11:逆バイアス電源。 オIFIA オ 2図 第3図 第4図 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)制御用端子と第1および第2の主端子とを備え、前
記制御用端子と第1の主端子との間に駆動電圧を加える
と、前記第1および第2の主端子間が導通状態となり、
前記駆動電圧を断つと前記主端子間が阻止状態となる絶
縁ゲート素子において、少なくとも前記主端子間の順方
向電圧を含む電圧を検出する電圧検出手段を前記主端子
間を結ぶ電流路と並列の電流路内に設け、 前記駆動電流を阻止する極性に設けられ、かつこの駆動
電圧よりも低いツェナ電圧を持つツェナダイオードと、
前記駆動電圧を順方向とする補助トランジスタとの直列
回路を含む回路を、少なくとも前記制御用端子と第1の
主端子とを含む回路に並列に接続し、さらに 前記電圧検出手段の検出電圧を前記補助トランジスタの
駆動用端子に加え、 前記主端子間の順方向電圧が所定値を越えたとき前記補
助トランジスタがオンするように構成してなることを特
徴とする絶縁ゲート素子の駆動回路。 2)特許請求の範囲第1項に記載の駆動回路において、 前記電圧検出手段は前記検出電圧を両端に発生する第1
の抵抗と分圧用の第2の抵抗との直列回路、または前記
絶縁ゲート素子と同時に駆動される可制御半導体装置と
前記第1の抵抗との直列回路を含むものであり、 前記検出電圧は前記補助トランジスタの駆動用端子間電
圧、または該電圧と前記ツェナ電圧との和の電圧に抗し
て印加されるものである、 ことを特徴とする絶縁ゲート素子の駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63129863A JPH0756937B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-05-27 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63-7691 | 1988-01-18 | ||
JP769188 | 1988-01-18 | ||
JP63129863A JPH0756937B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-05-27 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4253342A Division JPH0767073B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01295520A true JPH01295520A (ja) | 1989-11-29 |
JPH0756937B2 JPH0756937B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=26342025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63129863A Expired - Lifetime JPH0756937B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-05-27 | 絶縁ゲート素子の駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0756937B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176872A (ja) * | 2011-04-25 | 2011-09-08 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体回路、インバータ回路および半導体装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61251323A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Toshiba Corp | 静電誘導形自己消弧素子のゲ−ト駆動回路 |
JPS61261920A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-20 | Toshiba Corp | 導電変調型mosfetの過電流保護回路 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63129863A patent/JPH0756937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61251323A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Toshiba Corp | 静電誘導形自己消弧素子のゲ−ト駆動回路 |
JPS61261920A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-20 | Toshiba Corp | 導電変調型mosfetの過電流保護回路 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176872A (ja) * | 2011-04-25 | 2011-09-08 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体回路、インバータ回路および半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0756937B2 (ja) | 1995-06-14 |
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