JPH06233519A - 半導体素子の保護回路 - Google Patents

半導体素子の保護回路

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JPH06233519A
JPH06233519A JP3281893A JP3281893A JPH06233519A JP H06233519 A JPH06233519 A JP H06233519A JP 3281893 A JP3281893 A JP 3281893A JP 3281893 A JP3281893 A JP 3281893A JP H06233519 A JPH06233519 A JP H06233519A
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幸一 岡村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体の過電流保護と同時にスイッチングに
伴う発熱からの保護を行う。 【構成】 半導体素子1の電流が保護レベルに達したこ
とを示す検出信号を出力する比較器4と、前記検出信号
に基づき半導体素子1をオフさせる駆動回路5と、前記
検出信号が一定時間内に設定回数以上出力された場合
に、半導体素子1を継続的にオフさせる制御信号を駆動
回路5に対し出力する駆動停止制御回路6とを備える。
駆動停止制御回路6は、比較器4の検出信号を計数する
カウンタ62と、そのカウントアップ信号を一定時間保
持するフリップフロップ63と、カウンタ62をカウン
ト開始からカウントアップ信号が出力されるまでの時間
よりも長い周期でリセットする発振器61とを備え、フ
リップフロップ63の出力信号に基づいて駆動回路5に
対する制御信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力変換器等に用いら
れる半導体素子を過電流から保護するための保護回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】図5はこの種の保護回路の従来技術を示
している。図において、1はスイッチング動作する半導
体素子、2は半導体素子1を流れる電流を検出する電流
検出器、3は保護レベル設定器、4は電流検出器2によ
る電流検出値が設定器3による保護レベルに達した場合
に検出信号を出力する比較器、5は前記検出信号が入力
される半導体素子1の駆動回路である。
【0003】この動作を説明すると、電流検出値が増加
していって図6にaで示すように保護レベルに達する
と、比較器4から検出信号が出力され、駆動回路5は半
導体素子1を瞬時にオフする。このオフ期間は、スイッ
チング期間の終期まで継続される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、短
期間の半導体素子1の保護は可能であるが、このような
保護状態が長期間にわたって継続し、その間、半導体素
子1が多数回スイッチングされると、このスイッチング
による半導体素子1の発熱によってその保護が不可能に
なる。このため、従来では、半導体素子1が図7の安全
動作領域(SOA)におけるA点まで使用可能な能力を
有しているにも関わらず、ある程度の余裕を見込んでA
´点で使用するようにしているので、素子の能力を十分
に利用できないという問題を生じていた。
【0005】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、過電流保護ばか
りでなく熱的保護も可能にし、素子の能力を十分に発揮
できるようにした半導体素子の保護回路を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、スイッチング動作する半導体素子の電流
が保護レベルに達した際に検出信号を出力する比較器
と、前記検出信号に基づき半導体素子をオフさせる駆動
回路とを備えた半導体素子の保護回路において、前記検
出信号が一定時間内に設定回数以上出力された場合に、
半導体素子を継続的にオフさせる制御信号を駆動回路に
対し出力する駆動停止制御回路を備えたものである。
【0007】なお、前記駆動停止制御回路は、比較器の
検出信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカ
ウントアップ信号を一定時間保持するフリップフロップ
と、前記カウンタをカウント開始からカウントアップ信
号が出力されるまでの時間よりも長い周期でリセットす
る発振器とを備え、前記フリップフロップの出力信号に
基づいて駆動回路に対する制御信号を生成することが望
ましい。
【0008】
【作用】本発明によれば、半導体素子を流れる電流が保
護レベルに達した回数が駆動停止制御回路による設定回
数を越えると、前記制御回路から駆動回路に対する制御
信号が出力され、駆動回路は半導体素子を継続的にオフ
させる。前記設定回数を素子の定格等を考慮して決定し
ておけば、スイッチングに伴う半導体素子の発熱を防止
することができ、素子の熱的保護が図られる。
【0009】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1はこの実施例の構成を示すもので、図5と同一
の構成要素には同一の符号を付して詳述を省略し、以
下、異なる部分を中心に説明する。すなわちこの実施例
では、比較器4からの検出信号が駆動停止制御回路6に
入力され、この駆動停止制御回路6から出力される制御
信号が駆動回路5に入力されている。
【0010】前記駆動停止制御回路6は、比較器4から
の検出信号が一定時間T内に設定回数以上出力されたら
駆動回路5に対して制御信号を出力し、駆動回路5の動
作を停止させるように構成されている。なお、上記一定
時間Tや設定回数は、保護する半導体素子1の定格等に
応じて適宜設定される。
【0011】次に、この実施例の概略的な動作を図2を
参照しつつ説明する。図2に示すごとく、半導体素子1
の電流が保護レベルに達すると、比較器4からの検出信
号により駆動回路5が半導体素子1をオフさせる。上記
検出信号は駆動停止制御回路6にも入力されているの
で、この検出信号が設定回数以上入力されると、駆動停
止制御回路6から制御信号が出力され、駆動回路5の動
作を停止させる。これにより、以後は半導体素子1のス
イッチング動作が停止し、電力変換器の運転を停止す
る。
【0012】図3は上記実施例の詳細なブロック図であ
る。図において、比較器4の反転入力端子には電流検出
器2が接続され、非反転入力端子には保護レベル設定器
3が接続されている。駆動停止制御回路6は、比較器4
からの検出信号がクロックとして入力されるカウンタ6
2と、このカウンタ62にリセット信号を入力する発振
器61と、カウンタ62のカウントアップ信号が入力さ
れるフリップフロップ63とから構成されている。
【0013】また、駆動回路5は、図示されていない信
号発生回路からの駆動信号と、比較器4からの検出信号
と、フリップフロップ63の反転出力信号とが入力され
るアンド回路51を備えている。そして、アンド回路5
1から出力される駆動信号が半導体素子1に加えられて
いる。
【0014】この動作を、図4を参照しつつ説明する。
まず、半導体素子1を流れる電流が保護レベルに達する
たびに比較器4から検出信号が出力され、この信号はカ
ウンタ62によりカウントされる。カウンタ62を、一
定時間T内にカウント値がnを越えたらカウントアップ
するように構成し、カウント値nを半導体素子1の熱的
保護の限界値を考慮して設定して置く。また、カウンタ
62は、前記一定時間Tよりも長い周期で出力される発
振器61からの信号によりリセットされるようになって
いる。
【0015】図4に示すごとく、半導体素子1を流れる
電流が保護レベルに達した回数が比較的少なくカウント
値n´がnに達しない場合(n´<n)には、カウンタ
62がカウントアップせず、カウンタ62は発振器61
の出力信号により一定周期でリセットされている。この
間、フリップフロップ63の出力信号は“High”レ
ベルであり、比較器4の出力信号は半導体素子1を流れ
る電流が保護レベルより小さければ“High”レベ
ル、大きければ“Low”レベルであるため、図4にお
ける電流に等しいオン、オフのタイミングでアンド回路
51から駆動信号が出力される。
【0016】半導体素子1を流れる電流が保護レベルに
達する回数が多くなり、例えば時間Ta(<T)でカウ
ント値がnを越えると、カウンタ62がカウントアップ
し、フリップフロップ63がこのカウントアップ信号を
保持する。これにより、フリップフロップ63の出力信
号は反転してアンド回路51に“Low”レベルの信号
が入力されるため、駆動信号は出力されなくなり、電力
変換器はその運転を停止する。
【0017】なお、本発明が適用される半導体素子は、
図示するようなトランジスタ以外にサイリスタであって
も良い。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体素
子を流れる電流が保護レベルに達したことを示す検出信
号が一定時間内に設定回数以上となったら素子を継続的
に停止させるため、従来のように素子の能力を一部無駄
にして使用する配慮を不要にして、半導体素子の過電流
保護のみならず、スイッチングに伴う発熱からも保護す
ることができる。このため、素子定格の低減、電力変換
器等の小形軽量化、低価格化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す回路ブロック図で
ある。
【図2】実施例の動作説明図である。
【図3】実施例の詳細な構成を示す回路ブロック図であ
る。
【図4】図3の動作説明図である。
【図5】従来の技術を示す回路ブロック図である。
【図6】従来の技術の動作説明図である。
【図7】半導体素子の安全動作領域の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体素子 2 電流検出器 3 保護レベル設定器 4 比較器 5 駆動回路 6 駆動停止制御回路 51 アンド回路 61 発振器 62 カウンタ 63 フリップフロップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング動作する半導体素子の電流
    が保護レベルに達した際に検出信号を出力する比較器
    と、前記検出信号に基づき半導体素子をオフさせる駆動
    回路とを備えた半導体素子の保護回路において、 前記検出信号が一定時間内に設定回数以上出力された場
    合に、半導体素子を継続的にオフさせる制御信号を駆動
    回路に対し出力する駆動停止制御回路を備えたことを特
    徴とする半導体素子の保護回路。
  2. 【請求項2】 駆動停止制御回路は、 比較器の検出信号をカウントするカウンタと、 このカウンタのカウントアップ信号を一定時間保持する
    フリップフロップと、 前記カウンタをカウント開始からカウントアップ信号が
    出力されるまでの時間よりも長い周期でリセットする発
    振器とを備え、 前記フリップフロップの出力信号に基づいて駆動回路に
    対する制御信号を生成する請求項1記載の半導体素子の
    保護回路。
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