JPH06209519A - 過電流保護回路 - Google Patents

過電流保護回路

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JPH06209519A
JPH06209519A JP5018106A JP1810693A JPH06209519A JP H06209519 A JPH06209519 A JP H06209519A JP 5018106 A JP5018106 A JP 5018106A JP 1810693 A JP1810693 A JP 1810693A JP H06209519 A JPH06209519 A JP H06209519A
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正晴 細田
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弘明 鷹觜
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 IGBTの素子温度に応じて保護回路を作動
させるしきい値を変化させること。 【構成】 IGBT2のケース2aの温度(素子温度)
を検出するサーミスタ3と、保護回路を作動させるしき
い値となる所定のコレクタ・エミッタ間飽和電圧データ
を書込んだメモリ6と、サーミスタ3とメモリ6のデー
タに従ってこの飽和電圧データを補正するマイコン5
と、コレクタ・エミッタ間電圧とマイコン5から出力さ
れた補正後の飽和電圧データとを比較するコンパレータ
8と、このコンパレータ8から出力される一致信号でド
ライブ入力を遮断するスイッチング回路9とで過電流保
護回路1を構成した。この構成によれば、素子温度に基
づいてコレクタ・エミッタ間飽和電圧が補正されるので
しきい値の精度が向上し、IGBTを効率良く保護する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】電力用半導体素子として用いられ
るIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)の
過電流保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】IGBTに流れるコレクタ電流を監視す
るには、直接コレクタ電流を測定する方法と、コレクタ
・エミッタ間電圧を測定し、これをコレクタ電流に変換
する方法とがある。後者はそのシステムが比較的簡単な
ことから広く用いられている。
【0003】この後者の方法によるIGBTの過電流保
護回路が特開平3−17713号公報に開示されてい
る。この回路はパワー段に用いられたIGBTのコレク
タ・エミッタ間電圧を検出し、この電圧を所定のしきい
値と比較し、しきい値を超える場合はゲート電圧を下げ
てIGBTを過電流から保護するようにしたものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、IGBT等の
トランジスタは素子温度によってコレクタ・エミッタ間
飽和電圧(以下、飽和電圧又はVce(sat)とい
う。)が変化するという特性を有する。従って、しきい
値を一定の値に設定すると精度の点で問題があった。こ
のため従来の保護回路では、温度変化分も考慮してやや
低めに(辛めに)しきい値を設定していた。そこで本発
明の目的は、素子温度の変化に応じて所定のコレクタ・
エミッタ間電圧(しきい値)を変化させる過電流保護回
路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、IGBTのコレクタ・エミッタ間電圧を検
出する電圧検出手段と、前記IGBTの素子温度を検出
する温度検出手段と、検出された温度に基づいて所定の
コレクタ・エミッタ間電圧データを補正する電圧補正手
段と、前記電圧検出手段の出力信号と前記電圧補正手段
の出力信号とを比較する比較手段と、この比較手段から
出力された一致信号に基づいて前記IGBTのゲート入
力信号を制限する信号制限手段とを設けたことを特徴と
する。
【0006】
【作用】まず、温度検出手段から出力された素子温度デ
ータに基づいて電圧補正手段は所定のコレクタ・エミッ
タ間電圧データを補正する。次に、補正された電圧デー
タと電圧検出手段から出力されたコレクタ・エミッタ間
電圧とが比較手段で比較される。もし、何らかの原因に
よりコレクタ電流が増加し、コレクタ・エミッタ間電圧
と補正後の電圧データとが一致した時は信号制限手段に
よりゲート入力信号が制限されるためIGBTに流れる
コレクタ電流も制限されIGBTは過電流から保護され
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図1は本発明に係る過電流保護回
路の要部構成図で、この過電流保護回路1は、例えばイ
ンバータ装置のスイッチング回路に用いられるものであ
る。
【0008】過電流保護回路1は、スイッチング用のI
GBT2と、このIGBT2を覆うケース2aと、この
ケース2aの表面に取着された温度検出手段としてのサ
ーミスタ3と、このサーミスタ3で検知した温度データ
をデジタル信号に変換するA/D変換器(以下、A/D
という。)4と、このA/D4から出力された温度デー
タを入力する電圧補正手段としてのマイクロコンピュー
タ(以下、マイコンという。)5と、予め設定した飽和
電圧データを記憶させるメモリ6と、IGBT2のコレ
クタ・エミッタ間電圧をデジタル信号に変換して出力す
る電圧検出手段としてのA/D7と、このA/D7から
出力されるコレクタ・エミッタ間電圧と前記マイコン5
で補正された飽和電圧データとを比較する比較手段とし
てのコンパレータ8と、このコンパレータ8から出力さ
れる一致信号でオンとなる信号制限手段としてのスイッ
チング回路9と、ドライブ入力信号を増幅するアンプ1
0とにより構成され、このアンプ10の出力信号は前記
スイッチング回路9を介して前記IGBT2のゲートに
入力される。更に、前記IGBT2のコレクタは負荷抵
抗Rを介して正極側電源に接続され、エミッタは接地さ
れる。
【0009】尚、前記サーミスタ3の代りに他の温度セ
ンサを、A/D4、A/D7、コンパレータ8として従
来のIC等を、メモリ6として従来のROM等を夫々用
いることができる。又、マイコン5、スイッチング回路
9及びアンプ10も従来のIC等で構成できることはい
うまでもない。又、信号制限手段としてスイッチング回
路9を用いコンパレータ8からの一致信号でドライブ入
力信号を遮断するよう構成したが、スイッチング回路9
を用いず、例えば一致信号で前記アンプ10の入力バイ
アスレベルを変え、増幅度を下げるようにしてもよい。
【0010】次に、この回路1の動作について説明す
る。初期状態では、ドライブ信号がアンプ10及びスイ
ッチング回路9を介してIGBT2のゲートに入力さ
れ、このIGBT2には通常のコレクタ電流が流れてい
る。
【0011】まず、前記IGBT2のケース2aに取着
されたサーミスタ3により前記IGBT2の素子温度
(熱抵抗の小さいところで検出しているため、接合部の
温度に近い温度が得られる。即ち、この素子温度は接合
部温度に略等しい。)が検出され、この温度データはA
/D4でデジタル変換されマイコン5に入力される。一
方、メモリ6には基準となる飽和電圧データと接合部温
度データが予め書込まれている。例えば、図2に示すよ
うにIGBT2のVce(sat)対接合部温度特性図
から求めた10°Cにおけるコレクタ・エミッタ間飽和
電圧3.80V(同図A点)を予め前記メモリ6に書込
んでおく。マイコン5は前記A/D4から入力された温
度データに基づいて前記メモリ6に書込まれた飽和電圧
データを補正する。
【0012】例えば、接合部の温度が80℃の場合は温
度10℃での飽和電圧3.80Vに対し温度が70℃上
昇した時の電圧、即ち、4.4V(同図B点)を前記マ
イコン5で演算して求める。即ち、図2に示すIGBT
2のVce(sat)対接合部温度特性に示される各温
度に対するVce(sat)を計算する計算式が前記マ
イコン5にプログラムされている。そして計算の結果、
前記マイコン5より補正後の飽和電圧データ4.4Vが
出力され、このデータが前記コンパレータ8の一方の端
子に入力される。
【0013】一方、前記IGBT2のコレクタ・エミッ
タ間電圧は前記A/D7を介して前記コンパレータ8の
他方の端子に入力される。この電圧が例えば4.0Vだ
とすると飽和電圧4.4Vより0.4V低いため前記コ
ンパレータ8から一致信号は出力されない。今、何らか
の理由によりコレクタ電流が増加しコレクタ・エミッタ
間電圧が4.4V以上になると前記コンパレータ8から
一致信号が出力される。
【0014】そして、この一致信号は前記スイッチング
回路9に入力されドライブ入力信号を遮断する。従っ
て、コレクタ電流の増加が確認されるのと略同時にドラ
イブ信号が遮断されることから前記IGBT2に過電流
が流れるのを防止できる。
【0015】尚、前記メモリ6としてRAMを用い、書
込んだ飽和電圧を前記マイコン5に読み出してキーボー
ド等でデータを更に補正するようにすれば、過電流の検
出の精度を更に上げることが可能となる。
【0016】以上説明したようにしきい値となる飽和電
圧をIGBTの素子温度(接合部温度)に応じて変化さ
せるようにしたので、従来のようにしきい値を低めに設
定する必要がなくなり保護回路の精度を上げ、IGBT
を効率良く保護することが可能となる。又、IC等の従
来の部品で本発明を構成できるので装置の小型化にも好
適である。
【0017】
【発明の効果】温度検出手段を設けてIGBTの素子温
度を検出し、この温度に基づいて所定のコレクタ・エミ
ッタ間電圧データを補正するようにしたので過電流検出
の精度を向上させ、IGBTを効率良く保護することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る過電流保護回路の要部構成図であ
る。
【図2】コレクタ・エミッタ間飽和電圧対接合部温度特
性図である。
【符号の説明】
1・・・過電流保護回路、2・・・IGBT、3・・・サーミス
タ(温度検出手段)、4・・・A/D変換器(A/D)、
5・・・マイクロコンピュータ(電圧補正手段)、6・・・メ
モリ、7・・・A/D変換器(電圧検出手段)、8・・・コン
パレータ(比較手段)、9・・・スイッチング回路(信号
制限手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安楽 文雄 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 IGBTのコレクタ・エミッタ間電圧を
    検出する電圧検出手段と、前記IGBTの素子温度を検
    出する温度検出手段と、検出された温度に基づいて所定
    のコレクタ・エミッタ間電圧データを補正する電圧補正
    手段と、前記電圧検出手段の出力信号と前記電圧補正手
    段の出力信号とを比較する比較手段と、この比較手段か
    ら出力された一致信号に基づいて前記IGBTのゲート
    入力信号を制限する信号制限手段とを設けたことを特徴
    とする過電流保護回路。
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