JPH0770977B2 - Ｉｇｂｔの過電流保護回路 - Google Patents
Ｉｇｂｔの過電流保護回路Info
- Publication number
- JPH0770977B2 JPH0770977B2 JP20858788A JP20858788A JPH0770977B2 JP H0770977 B2 JPH0770977 B2 JP H0770977B2 JP 20858788 A JP20858788 A JP 20858788A JP 20858788 A JP20858788 A JP 20858788A JP H0770977 B2 JPH0770977 B2 JP H0770977B2
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- JP
- Japan
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- overcurrent
- circuit
- igbt
- protection circuit
- overcurrent protection
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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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- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータなどの電力変換装置に使用される
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）を短絡事
故などによって生じる過電流から保護する過電流保護回
路に関するものである。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）を短絡事
故などによって生じる過電流から保護する過電流保護回
路に関するものである。
従来、この種の過電流保護回路としてIGBTのコレクタ・
エミッタ間電圧の増大を検出することにより過電流を検
知し、ゲートしゃ断してIGBTを保護する方法が採られて
いる。
エミッタ間電圧の増大を検出することにより過電流を検
知し、ゲートしゃ断してIGBTを保護する方法が採られて
いる。
第５図はその一例を示すもので、図中１はIGBT3のゲー
ト駆動回路、２は抵抗器、４は過電流保護回路である。
この過電流保護回路４は、IGBT3のコレクタ・エミッタ
間電圧を監視する電圧監視回路５と、この電圧監視回路
５からの出力を受け、一定時間遅れで出力するタイマー
回路６と、タイマー回路６の出力でIGBT3のゲートしゃ
断を行うトランジスタ８と抵抗器７との組合せで構成さ
れる。第６図は、第５図に示す回路の各部の動作波形を
示す。
ト駆動回路、２は抵抗器、４は過電流保護回路である。
この過電流保護回路４は、IGBT3のコレクタ・エミッタ
間電圧を監視する電圧監視回路５と、この電圧監視回路
５からの出力を受け、一定時間遅れで出力するタイマー
回路６と、タイマー回路６の出力でIGBT3のゲートしゃ
断を行うトランジスタ８と抵抗器７との組合せで構成さ
れる。第６図は、第５図に示す回路の各部の動作波形を
示す。
第６図において示すように、入力信号の立下がり直前で
過電流が発生した場合は、過電流保護回路が動作する前
に、ゲートがオフとなり、従って、過電流の流れている
期間は過電流の発生タイミングによってまちまちとな
る。
過電流が発生した場合は、過電流保護回路が動作する前
に、ゲートがオフとなり、従って、過電流の流れている
期間は過電流の発生タイミングによってまちまちとな
る。
ところで、IGBT3を短絡などによって生じる過電流から
保護するには、素子が耐え得る範囲内で過電流をしゃ断
しなければならない。素子の耐量は短時間であるが、継
続時間が許容されるエネルギーによる破壊と、ラッチア
ップ耐量により決まる。後者は、最終的には熱破壊に至
るが、この原因となるラッチアップは瞬時でも電流が許
容値を越えると発生する（以下、この許容値をラッチア
ップ電流（IL）と呼ぶ。） 一方、電圧変換装置における短絡事故時にIGBT3に流れ
る電流は第７図、第８図に示すように、尖頭値に達した
後、時間の経過に伴い減少する傾向を示す。第７図中14
は直流電源、15は配線インダクタンスである。
保護するには、素子が耐え得る範囲内で過電流をしゃ断
しなければならない。素子の耐量は短時間であるが、継
続時間が許容されるエネルギーによる破壊と、ラッチア
ップ耐量により決まる。後者は、最終的には熱破壊に至
るが、この原因となるラッチアップは瞬時でも電流が許
容値を越えると発生する（以下、この許容値をラッチア
ップ電流（IL）と呼ぶ。） 一方、電圧変換装置における短絡事故時にIGBT3に流れ
る電流は第７図、第８図に示すように、尖頭値に達した
後、時間の経過に伴い減少する傾向を示す。第７図中14
は直流電源、15は配線インダクタンスである。
この電流の尖頭値（ICP）が、ラッチアップ電流ILより
も小さい場合には特別な問題はないが、ICP＞ILの場合
には過電流の発生タイミングによってはICPをしゃ断す
る場合が生じ、ラッチアップを起こし、結果として素子
が破壊するという問題がある。
も小さい場合には特別な問題はないが、ICP＞ILの場合
には過電流の発生タイミングによってはICPをしゃ断す
る場合が生じ、ラッチアップを起こし、結果として素子
が破壊するという問題がある。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、IGBTが過
電流の尖頭値をしゃ断しないようにしてIGBTのラッチア
ップを防止することができ、確実な保護が得られるIGBT
の過電流保護回路を提供することにある。
電流の尖頭値をしゃ断しないようにしてIGBTのラッチア
ップを防止することができ、確実な保護が得られるIGBT
の過電流保護回路を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するため、IGBTに過電流が流れ
たことを検知する過電流検知手段と、該検知手段の出力
を受け、少なくとも前記IGBTのコレクタ電流がラッチア
ップ電流値まで減少するのに要する時間のパルス幅を持
つ信号を送出するワンショット回路を設け、過電流が生
じた場合には、前記信号によって強制的にIGBTを導通さ
せた後に、過電流を遮断することを要旨とするものであ
る。
たことを検知する過電流検知手段と、該検知手段の出力
を受け、少なくとも前記IGBTのコレクタ電流がラッチア
ップ電流値まで減少するのに要する時間のパルス幅を持
つ信号を送出するワンショット回路を設け、過電流が生
じた場合には、前記信号によって強制的にIGBTを導通さ
せた後に、過電流を遮断することを要旨とするものであ
る。
本発明によれば、過電流の発生を検知した後、一定期間
入力信号とは無関係に強制的にIGBTを導通させて、過電
流の尖頭値をしゃ断しないようにすることにより、IGBT
がしゃ断する際のコレクタ電流をラッチアップ電流以下
とすることができる。
入力信号とは無関係に強制的にIGBTを導通させて、過電
流の尖頭値をしゃ断しないようにすることにより、IGBT
がしゃ断する際のコレクタ電流をラッチアップ電流以下
とすることができる。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明のIGBTの過電流保護回路の第１実施例を
示す回路図で、前記従来例を示す第５図と同じく、図中
３はIGBT、１はそのゲート駆動回路、２は抵抗器、４は
過電流保護回路を示す。
示す回路図で、前記従来例を示す第５図と同じく、図中
３はIGBT、１はそのゲート駆動回路、２は抵抗器、４は
過電流保護回路を示す。
本実施例において、過電流保護回路４は、電圧監視回路
９と立上り検出回路10との組合せによるIGBT3に過電流
が流れたことを検知する手段と、この立上り検出回路10
の出力を受け所定の幅のパルス、すなわち、少なくとも
前記IGBTのコレクタ電流がラッチアップ電流値まで減少
するのに要する時間のパルス幅のパルスをゲート駆動回
路１へ出力するワンショット回路11とからなる。このう
ち、立上り検出回路10は入力信号が“H"レベルの期間中
に電圧監視回路９の立上りエッジ（VCEが所定の値をこ
えたことを意味する）を検出することにより、過電流を
検知し、その出力に信号を送出するものである。
９と立上り検出回路10との組合せによるIGBT3に過電流
が流れたことを検知する手段と、この立上り検出回路10
の出力を受け所定の幅のパルス、すなわち、少なくとも
前記IGBTのコレクタ電流がラッチアップ電流値まで減少
するのに要する時間のパルス幅のパルスをゲート駆動回
路１へ出力するワンショット回路11とからなる。このう
ち、立上り検出回路10は入力信号が“H"レベルの期間中
に電圧監視回路９の立上りエッジ（VCEが所定の値をこ
えたことを意味する）を検出することにより、過電流を
検知し、その出力に信号を送出するものである。
ワンショット回路11は、立上がり検出回路10の出力を受
けて所定の幅のパルスをゲート駆動回路１へ出力するも
のである。
けて所定の幅のパルスをゲート駆動回路１へ出力するも
のである。
第２図はこの第１図回路の各部の動作波形を示すもの
で、立上がり検出回路10がＣに示すように過電流検出を
表わす出力信号をワンショット回路11へ送り、ワンショ
ット回路11はこれを受けてｄに示すようにゲート駆動回
路１に出力“H"の所定幅のパルスを送出するときに、ゲ
ート駆動回路１は入力信号ａの有無とは無関係にワンシ
ョット回路11の出力が前記“H"の期間はIGBT3を導通さ
せる。このようにすることにより、入力信号の立下がり
直前で過電流が生じた場合でも、所定の期間だけIGBT3
を導通させ、過電流の尖頭値をしゃ断しないようにする
ことができる。
で、立上がり検出回路10がＣに示すように過電流検出を
表わす出力信号をワンショット回路11へ送り、ワンショ
ット回路11はこれを受けてｄに示すようにゲート駆動回
路１に出力“H"の所定幅のパルスを送出するときに、ゲ
ート駆動回路１は入力信号ａの有無とは無関係にワンシ
ョット回路11の出力が前記“H"の期間はIGBT3を導通さ
せる。このようにすることにより、入力信号の立下がり
直前で過電流が生じた場合でも、所定の期間だけIGBT3
を導通させ、過電流の尖頭値をしゃ断しないようにする
ことができる。
第３図は本発明の第２実施例を示すもので、過電流保護
回路４におけるIGBT3に過電流が流れたことを検知する
手段としては、IGBT3のコレクタ側に設ける電流検出器1
2と過電流検出回路13とで構成し、IGBT3に流れる電流を
電流検出器12で検出し、過電流検出回路13で過電流の有
無を判別するようにした。
回路４におけるIGBT3に過電流が流れたことを検知する
手段としては、IGBT3のコレクタ側に設ける電流検出器1
2と過電流検出回路13とで構成し、IGBT3に流れる電流を
電流検出器12で検出し、過電流検出回路13で過電流の有
無を判別するようにした。
前記第１実施例と同じくワンショット回路11は過電流検
出信号を受けて所定時間軸の駆動信号を発生し、入力信
号の状態とは無関係にゲート駆動回路１を介してIGBT3
を導通させる。
出信号を受けて所定時間軸の駆動信号を発生し、入力信
号の状態とは無関係にゲート駆動回路１を介してIGBT3
を導通させる。
第４図はこの第３図回路の各部の動作波形を示すもの
で、IGBT3を流れる電流Icが所定のレベル（図示のIOC）
を超えると、過電流検出回路13から検出信号ｂが送出さ
れる。これをトリガとしてワンショット回路11から所定
のパルス幅T1のパルスが駆動回路へ与えられ、この結果
IGBT3のゲート・エミッタ間電圧VGEは図示のようにな
り、過電流検出後T1期間導通した後IGBT3がオフする。
従って、過電流の尖頭値（ICP）をしゃ断することはな
く、ラッチアップを防止できる。
で、IGBT3を流れる電流Icが所定のレベル（図示のIOC）
を超えると、過電流検出回路13から検出信号ｂが送出さ
れる。これをトリガとしてワンショット回路11から所定
のパルス幅T1のパルスが駆動回路へ与えられ、この結果
IGBT3のゲート・エミッタ間電圧VGEは図示のようにな
り、過電流検出後T1期間導通した後IGBT3がオフする。
従って、過電流の尖頭値（ICP）をしゃ断することはな
く、ラッチアップを防止できる。
なお、図中ではIGBT3のオフ状態ではVGEを負電圧として
いるが、VGEは場合によっては0vでもよい。
いるが、VGEは場合によっては0vでもよい。
以上述べたように本発明のIGBTの過電流保護回路は、一
定期間、入力信号とは無関係に強制的にIGBTを導通させ
ることによりIGBTがしゃ断する際のコレクタ電流のラッ
チアップ電流以下とすることができ、確実な保護が得ら
れるものである。
定期間、入力信号とは無関係に強制的にIGBTを導通させ
ることによりIGBTがしゃ断する際のコレクタ電流のラッ
チアップ電流以下とすることができ、確実な保護が得ら
れるものである。
第１図は本発明のIGBTの過電流保護回路の第１実施例を
示すブロック回路図、第２図は同上動作波形図、第３図
は第２実施例を示すブロック回路図、第４図は同上動作
波形図、第５図は従来例を示すブロック回路図、第６図
は同上動作波形図、第７図は短絡事故時の模擬回路図、
第８図はその時の素子の電圧、電流波形図である。 １……ゲート駆動回路、２……抵抗器 ３……IGBT、４……過電流保護回路 ５……電圧監視回路、６……タイマー回路 ７……抵抗器、８……トランジスタ ９……電圧監視回路、10……立上がり検出回路 11……ワンショット回路、12……電流検出器 13……過電流検出回路、14……直流電源 15……配線インダクタンス
示すブロック回路図、第２図は同上動作波形図、第３図
は第２実施例を示すブロック回路図、第４図は同上動作
波形図、第５図は従来例を示すブロック回路図、第６図
は同上動作波形図、第７図は短絡事故時の模擬回路図、
第８図はその時の素子の電圧、電流波形図である。 １……ゲート駆動回路、２……抵抗器 ３……IGBT、４……過電流保護回路 ５……電圧監視回路、６……タイマー回路 ７……抵抗器、８……トランジスタ ９……電圧監視回路、10……立上がり検出回路 11……ワンショット回路、12……電流検出器 13……過電流検出回路、14……直流電源 15……配線インダクタンス
Claims (1)
- 【請求項１】IGBTに過電流が流れたことを検知する過電
流検知手段と、 該検知手段の出力を受け、少なくとも前記IGBTのコレク
タ電流がラッチアップ電流値まで減少するのに要する時
間のパルス幅を持つ信号を送出するワンショット回路を
設け、 過電流が生じた場合には、前記信号によって強制的にIG
BTを導通させた後に、過電流を遮断することを特徴とす
るIGBTの過電流保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20858788A JPH0770977B2 (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Ｉｇｂｔの過電流保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20858788A JPH0770977B2 (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Ｉｇｂｔの過電流保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257011A JPH0257011A (ja) | 1990-02-26 |
| JPH0770977B2 true JPH0770977B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=16558660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20858788A Expired - Lifetime JPH0770977B2 (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | Ｉｇｂｔの過電流保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770977B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6154921A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-19 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 高弾性率アセタ−ル・コポリマ−成形材料 |
| JP2734208B2 (ja) * | 1991-01-24 | 1998-03-30 | 三菱電機株式会社 | 電流形インバータ |
| CN102445647B (zh) * | 2011-10-10 | 2013-07-17 | 保定天威集团有限公司 | 一种igbt脉冲校验方法 |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20858788A patent/JPH0770977B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257011A (ja) | 1990-02-26 |
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