JPH0231469A - 静電誘導型トランジスタ装置の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電誘導トランジスタ素子（以下ＳＩＴと称す
）に発生した短絡、開放の故障を検出し、静電誘導トラ
ンジスタ装置を保護するための保護回路に関する。

〔従来の技術〕

ＳＩＴは高周波インバータなどの高周波、大電力の電子
機器に利用されており、これらＳＩＴ装置のＳＩＴ素子
に発生した短絡、開放等の故障は、迅速、かつ確実に故
障を検出して保護機能を働かせることが必要である。

第５図に、従来用いられているＳＩＴの保護回路の一例
を示す。第５図に於て、ＳＩＴに短絡、又は開放等の故
障が発生した時の保護は、ソース側に接続した電流変成
器２によりソース電流を検出し、検出出力電圧と予め設
定されている電流値に相当する電圧とを比較回路３を用
い比較して故障の有無を判断している。ソース電流の値
が予め設定され、故障を判断する設定値以下であればＳ
ＩＴのドレーン側に直列に接続されているサイリスタ５
は導通のままであり、設定値を超えると、サイリスタ５
のゲート側のサイリスタ駆動回路４によりサイリスタ５
を遮断し、ＳＩＴに供給する電源を遮断する。ＳＩＴに
発生する短絡開放の故障は、殆んどの場合ソース側に対
し負電位となっているゲート、ソース間で発生し、ゲー
ト、ソース間に直流短絡電流が流れるものであるが、従
来例では、直接ゲート、ソース間の電流を検出して故障
を検出する手段の例はなく、ドレーン電流、即ちソース
電流による過電流保護機能はあるものの、ＳＩＴのゲー
ト、ソース間の故障を直接検出して保護回路を作動させ
る回路は見出されていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、ＳＩＴ素子の故障、即ちゲート、ソース間に
発生した短絡、又は開放の故障を、迅速、かつ確実に検
出する回路を提供し、瞬時にＳＩＴのドレーン電圧源に
直列に接続されているサイリスタのゲート側を駆動し、
サイリスタをオフとする静電誘導トランジスタ装置の保
護回路を構成するものである。

以下余白 口１発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 ＳＩＴが故障したときの現象として、ＳＩＴのゲート側
から見ると、ゲートが短絡、あるいは開放状態のいずれ
かになり、短絡、開放の故障が発生した時はＳＩＴのゲ
ート側入力波形の異常となって現われる。

ＳＩＴは、電圧駆動型の素子であり、又ノーマリオン（
ゲート電圧が零のときにドレーン電流が流れる）である
ため、ＳＩＴドレーン電流を閉動作させるためには、−
４０Ｖないし一６０Ｖの負バイアスをゲート、ソース間
に加えなくてはならないが、ＳＩＴにスイッチング信号
を入力すると、ゲート、ソース間の負バイアスはＳＩＴ
のドレーン、又はソース側に負荷がないときより約５Ｖ
少なくなる。

一方、ＳＩＴのゲート、ソース間が短絡状態で故障した
時は、更に負バイアス電圧の値は少なくなり、またＳＩ
Ｔのゲート、ソース間電圧が開放状態で故障した時は無
信号と同じような負バイアス電圧の値になる。

本発明では、ゲート、ソース間に加える負バイアス電圧
の電圧値を検出することによって、ＳＩＴのゲート、ソ
ース間の短絡、開放の故障を判断するものである。

即ち本発明は、静電誘導トランジスタ装置の保護回路に
於て、静電誘導トランジスタのゲート側駆動回路の負バ
イアス電圧を決める負側電源電圧を正常駆動時の電圧と
故障時の電圧とを電圧比較回路により検出し、故障時の
異常検出電圧により、静電誘導トランジスタのドレーン
側電源に直列に接続した回路開閉素子を開となる様に構
成したことを特徴とする静電誘導トランジスタ装置の保
護回路である。

〔作用〕

第１図は、本発明によるＳＩＴ装置の保護回路の回路ブ
ロック図を示す。

負荷を駆動するＳ　Ｉ　Ｔ　１１．１２．１３．１４は
夫々２ヶ並列に用いられており、夫々のＳＩＴはゲート
駆動回路１７に供給する負電圧を比軟検出する電圧の比
較回路３により検出し、ある設定電圧を超えた時、５Ｃ
Ｒ５のゲトーにＳＣＲを遮断する遮断信号を送るサイリ
スタ駆動回路４とにより構成されている。

〔実施例〕

第２図に本発明によるＳＩＴ装置の保護回路の一実施例
を示す。

第２図に於て、ＳＩＴを駆動するゲート駆動回路２１の
負側電源、−Ｅ１２を比較回路のウィンドコンパレータ
ＩＣＩに人力し、比較回路３の出力を５ＣＲ５を駆動す
るサイリスタ駆動回路４に入力する。

５ＩＴＩは、前記のようにノーマリオン素子のため、５
ＩＴＩをオフ動作させるためにはゲートＧ、ソースＳ間
のゲートにある一定の負のバイアス電圧を加え使用され
る。ＡＣ２００Ｖを整流したドレーン、ソース間ドレー
ン電圧が２８０Ｖないし２７０■の時、ゲート、ソース
間に加える負バイアス電圧は、通常は、−４０Ｖ位であ
る。ゲート側駆動回路（以下駆動回路と称す）に於て、
ＳＩＴのゲートに入力のスイッチング電圧が印加されて
いない時は駆動回路２１には電流が流れないため駆動回
路用電源２２の電圧降下は生じず、駆動回路内の負バイ
アス電圧は一４０Ｖのままである（第３図ｂｌ。

ｂ２）。

駆動回路に入力信号のスイッチング電圧を入力し、ＳＩ
Ｔのゲート、ソース間に信号を入力すると駆動電流が流
れるため駆動回路用電源に電圧降下が生じ、負バイアス
電圧が小さくなる（第３図ｂｌ、　ｂ２）。そして、Ｓ
ＩＴがゲート側から見て、短絡状態で故障している時は
、ゲート入力抵抗が小さくなるため更に駆動電流が流れ
、電圧降下が大きくなる（第３図ｃｌ、ｃ２）。また、
ＳＩＴがゲート側から見て開放状態で故障している時は
、ゲート電流が流れないので（ａｌ、　ａ２）のように
−４０Ｖのままであり、ＳＩＴを並列接続して一方が故
障した場合にも（ｄｉ、　ｄ２）のように電圧は正常な
動作のときの第３図ｂｌ、　ｂ２の値に対し電圧の値は
大きくなる。本発明は、このようなゲート側駆動回路に
加える負バイアス電圧の値を比較回路３により比較、判
断してＳＩＴの故障を検出する。

比較回路３には、上限、下限を設定出来るウィンドコン
パレータを用いており、第２図に於てＶＲＨは上限、Ｖ
ＲＬは下限値を設定する電圧である。

第４図に比較回路３の設定電圧例を示す。負バイアス−
ＥＩ２が故障によってＶＲＨｌＶＲＬのいずれかを超え
ると、コンパレータが動作して、サイリスタ駆動回路４
に＋５ｖの直流信号を送り、サイリスタ（ＳＣＲ）５に
よって、ＳＩＴのドレーン直流電圧を遮断する。サイリ
スタを遮断するサイリスタを遮断回路は、通常用いられ
る回路方式のいずれでもよい。

負バイアス電圧の検出に加え、正バイアスの検出も行う
ことが出来、更に信頼生が高くなる。なお、本発明に於
て、比較回路３の上限、下限の比軟電圧ＶＲＨ，ＶＲＬ
の電圧値は、駆動回路２１の直流電源２２の内部抵抗や
、直流電源２２に供給するＡＣ電源電圧ｅ１の安定度に
よっても決められる。

ハ０発明の効果 本発明によれば、ＳＩＴの故障を検出する回路に於て、
ＳＩＴ駆動回路のゲート、ソース間の負バイアス電圧の
値をある設定電圧値と比較することにより迅速、かつ確
実に故障を検出することが出来、ＳＩＴはもちろん、そ
の周辺部品も保護することが出来る。

また、本発明はＳＩＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴなどの電
圧駆動型の半導体素子の故障検出回路にも応用出来るこ
とは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による静電誘導トランジスタ装置の保
護回路のブロック図。 第２図は本発明の一実施例を示す回路図。 第３図は、ＳＩＴのゲート信号波形と、駆動回路用電源
電圧のＳＩＴの各故障状態に於ける電圧値を示しており
、第４図は設定値の一例である。 ａｌ、ａ２は入力信号がＯｌまたはゲートソース間開放
の故障の時、又はＳＩＴの負荷が開放の時、ｂｌ、　ｂ
２はゲート側に入力信号があり、正常に動作している時
、ｃｌ、ｃ２は、ゲート、ソース間が短絡ノ故障ノ時、
ｄｉ、　ｄ２は、ＳＩＴを並列接続して駆動するとき一
方が短絡故障を生じているときの電圧値を示す。 第５図は従来のＳＩＴ装置の保護回路の概略を示す回路
図。 １、１１．１２．１３．１４・・・静電誘導トランジス
タ（ＳＩＴ）。 ２・・・電流変成器。 ３・・・比較回路。 ４・・・サイリスタ駆動回路。 ５・・・サイリスタ（ＳＣＲ）。 ６・・・負荷側コンデンサ。 ７・・・負荷。 １７、２１・・・ゲート側駆動回路。 ２２・・・ゲート側駆動回路用電源。 −Ｅ１２・・・負バイアス。 十Ｅ１．・・・正バイアス。 ＩＣＩ・・・ウィンドコンパレータ。 特許出願人　東北金属工業株式会社 第３図 （ａＺ） ＯＶ−−−−−−−−−−−− ＯＶ−−−−−−−− Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、静電誘導トランジスタ装置の保護回路に於て、静電
   誘導トランジスタのゲート側駆動回路の負バイアス電圧
   を決める負側電源電圧を、正常駆動時の電圧と故障時の
   電圧とを電圧比較回路により検出し、故障時の異常検出
   電圧により、静電誘導トランジスタのドレーン側電源に
   直列に接続した回路開閉素子を開となる様に構成したこ
   とを特徴とする静電誘導トランジスタ装置の保護回路。