JPH0786577A - トランジスタの保護装置 - Google Patents

トランジスタの保護装置

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JPH0786577A
JPH0786577A JP22536193A JP22536193A JPH0786577A JP H0786577 A JPH0786577 A JP H0786577A JP 22536193 A JP22536193 A JP 22536193A JP 22536193 A JP22536193 A JP 22536193A JP H0786577 A JPH0786577 A JP H0786577A
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JP
Japan
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transistor
gate
igbt
overcurrent
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP22536193A
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English (en)
Inventor
Shigeki Yamakawa
茂樹 山川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタの保護装置において、過電流遮
断までに要する時間を短く、かつサージ電圧を低くす
る。 【構成】 通常時、ゲート駆動回路(21)により、ゲート
絶縁形バイポーラトランジスタ(IGBT(7))のゲー
トを制御し、IGBT(7)は高速でターンオン又はター
ンオフする。IGBT(7)のコレクタ電圧が大になると
過電流と判断して、放電用トランジスタ(24)をターンオ
ンする。これで、充電回路(22)で充電されているコンデ
ンサ(23)の電荷を、IGBT(7)の電荷と共に放電させ
ることにより、ゲート電圧の立下りを緩やかにするとと
もに、過電流遮断動作開始までの時間を短くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電圧駆動形のトラン
ジスタの過電流を検出してこれを保護する装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図4は例えば、「電子技術1991年8
月号」(日刊工業新聞社、p37)に示された従来のト
ランジスタの保護装置の回路図である。図4において、
(1)はオン/オフする駆動信号、(2)はANDゲート、
(3)はANDゲート(2)に接続されゲート駆動信号伝達用
ホトカプラ(4)に接続されたトランジスタ、(5)はホトカ
プラ(4)の出力側に接続された高速ゲート駆動回路、(6)
は同じく低速ゲート駆動回路である。
【0003】(7)は電圧駆動形トランジスタの一種であ
るゲート絶縁形バイポーラトランジスタ(以下IGBT
という)、(8)はIGBT(7)のゲートに接続されたゲー
ト抵抗、(9)はホトカプラ(4)の出力側に接続された遅延
回路、(10)はIGBT(7)のコレクタ側及び遅延回路(9)
に接続されたコレクタ電圧検出回路、(11)はコレクタ電
圧検出回路(10)により駆動される駆動回路切換スイッ
チ、(12)はコレクタ電圧検出回路(10)に接続された故障
検出回路で、その出力側はANDゲート(2)に接続され
ている。
【0004】従来のトランジスタの保護装置は上記のよ
うに構成され、通常時、故障検出回路(12)の出力は
「H」になっている。これで、駆動信号(1)はANDゲ
ート(2)、トランジスタ(3)及びホトカプラ(4)を通じ
て、高速ゲート駆動回路(5)及び低速ゲート駆動回路(6)
に伝達される。通常時は、駆動回路切換スイッチ(11)は
高速ゲート駆動回路(5)側に投入されている。
【0005】したがって、駆動信号(1)は、ゲート抵抗
(8)を通じてIGBT(7)のゲートにバイアスを高速に印
加し、IGBT(7)はターンオン又はターンオフする。
また、駆動信号(1)のオン信号は遅延回路(9)により一定
時間遅らされた後、コレクタ電圧検出回路(10)を起動
し、IGBT(7)のコレクタ・エミッタ電圧を検出す
る。
【0006】この電圧が一定値以上であると、故障検出
回路(12)はIGBT(7)のコレクタ電流が過大であると
判断し、その出力は「L」となる。これで、ANDゲー
ト(2)の出力は「L」となり、ホトカプラ(4)の出力も
「L」となり、IGBT(7)のゲート電圧を降下させ、
IGBT(7)はターンオフする。一方、コレクタ電圧検
出回路(10)が動作すると、駆動回路切換スイッチ(11)は
低速ゲート駆動回路(6)に切り換えられ、IGBT(7)の
ゲート電圧の立下りを緩やかにして、di/dtによる
サージ電圧を低減する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のト
ランジスタの保護装置では、IGBT(7)のコレクタ・
エミッタ電圧が一定値以上であると、高速ゲート駆動回
路(5)を低速ゲート駆動回路(6)に切り換えるようにして
いるが、この切換えの際に、高速ゲート駆動回路(5)を
確実に遮断してから、低速ゲート駆動回路(6)を投入す
る必要があるため、IGBT(7)のゲート電圧を降下さ
せるまでの時間を必要以上に長くし、ひいてはコレクタ
電流が更に過大になってしまうという問題点がある。
【0008】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、過電流遮断までに要する時間が短く、か
つサージ電圧を低くすることができるようにしたトラン
ジスタの保護装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明に
係るトランジスタの保護装置は、ゲート駆動回路に接続
された電圧駆動形の被保護トランジスタの過電流が検出
されると被保護トランジスタをターンオフさせる保護装
置において、充電回路に接続されたコンデンサと、この
コンデンサとゲート駆動回路との間に接続され、上記過
電流が検出されると動作してコンデンサを放電させる放
電用トランジスタとを備えたものである。
【0010】また、第2の発明に係るトランジスタの保
護装置は、第1の発明の被保護トランジスタを有し、正
電源に抵抗を介して接続されたコンデンサと、このコン
デンサとゲート駆動回路との間に接続され被保護トラン
ジスタの過電流が検出されると動作してコンデンサを放
電させる放電用トランジスタとを備えたものである。
【0011】また、第3の発明に係るトランジスタの保
護装置は、第1の発明の被保護トランジスタを有し、コ
ンデンサと、このコンデンサとゲート駆動回路との間に
接続され被保護トランジスタの過電流が検出されると動
作してコンデンサを放電させる放電用トランジスタと、
この放電用トランジスタに逆並列に接続されたダイオー
ドとを備えたものである。
【0012】
【作用】この発明の第1〜第3の発明においては、被保
護トランジスタの過電流が検出されると、あらかじめ充
電されているコンデンサを、過電流検出時に動作する放
電用トランジスタを通じて放電させるようにしたため、
コンデンサの電荷と被保護トランジスタの電荷は、ゲー
ト駆動回路を通じて放電される。
【0013】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の第1の発明の一
実施例を示す回路図であり、従来装置と同様の部分は同
一符号で示す(以下の実施例も同じ)。図1において、
(21)はホトカプラ(4)の出力側に接続されたゲート駆動
回路で、出力側はゲート抵抗(8)を介して被保護トラン
ジスタ(実施例ではIGBT)(7)のゲートに接続されて
いる。
【0014】(22)は充電回路、(23)は充電回路(22)とI
GBT(7)のエミッタ側に接続されたコンデンサ、(24)
はコレクタがIGBT(7)のベースに、エミッタがコン
デンサ(23)に接続され、ベースがコレクタ電圧検出回路
(10)に接続された放電用トランジスタである。
【0015】次に、実施例1の動作を説明する。駆動信
号(1)がゲート駆動回路(21)に伝達され、IGBT(7)を
ターンオン又はターンオフするとともに、コレクタ電圧
検出回路(10)でIGBT(7)の過電流を検出すること
は、従来装置と同様である。なお、コンデンサ(23)は充
電回路(22)によって、IGBT(7)のオン時のほぼゲー
ト電圧に等しくなるように充電されている。
【0016】通常時、放電用トランジスタ(24)はオフし
ており、コンデンサ(23)の電荷は変化せず、IGBT
(7)は高速でターンオン又はターンオフされる。コレク
タ電圧検出回路(10)がIGBT(7)の過電流を検出する
と、放電用トランジスタ(24)を直ちにターンオンさせる
とともに、故障検出回路(12)を通じて既述のようにIG
BT(7)のゲート電圧を低下させる。放電用トランジス
タ(24)のターンオンの際、ゲート駆動回路(21)はIGB
T(7)のゲート電荷に加えて、コンデンサ(23)の電荷を
も引き抜く必要があるためIGBT(7)のゲート電圧の
立下りは緩やかになり、サージ電圧が抑制される。
【0017】このようにして、ゲート駆動部には、従来
装置のような切換部がなく、放電用トランジスタ(24)を
ターンオンするだけであるので、過電流遮断動作開始ま
での時間短縮が可能となる。
【0018】実施例2.図2はこの発明の第2の発明の
一実施例を示す回路図である。この実施例は、図1の充
電回路(22)として、正電源+Vに接続された抵抗(26)を
用いるものである。実施例2の動作も実施例1と同様で
あり、実施例1と同様の効果がある。
【0019】実施例3.図3はこの発明の第3の発明の
一実施例を示す回路図である。この実施例は、図1の充
電回路(22)に代えて、放電用トランジスタ(24)にダイオ
ード(28)を逆並列に接続し、これを充電回路としたもの
である。すなわち、ゲート駆動回路(21)が電源投入後、
初めてIGBT(7)に順バイアスを印加する際に、ダイ
オード(28)を通じてコンデンサ(23)が充電される。過電
流検出の際の動作を既述のとおりである。
【0020】また、上記各実施例では、IGBT(7)の
コレクタ電圧により過電流を検出するものを示したが、
他の電流センサを用いてもよい。また、被保護トランジ
スタとしてIGBT(7)を用いるものとしたが、MOS
電界効果トランジスタを用いる場合にも適用可能であ
る。この場合、上記実施例の「エミッタ」は「ソース」
に、「コレクタ」は「ドレイン」にそれぞれ対応する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第1〜
第3の発明では、被保護トランジスタの過電流を検出す
ると、あらかじめ充電されているコンデンサを、過電流
検出時に動作する放電用トランジスタを通じて放電させ
るようにしたので、コンデンサの電荷と被保護トランジ
スタの電荷は、ゲート駆動回路を通じて放電され、ゲー
ト電圧の立下りの緩やかにすることができるとともに、
過電流遮断動作開始までの時間を短縮することができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す回路図。
【図2】この発明の実施例2を示す回路図。
【図3】この発明の実施例2を示す回路図。
【図4】従来のトランジスタの保護装置を示す回路図。
【符号の説明】
7 被保護トランジスタ(IGBT) 10 コレクタ電圧検出回路 12 故障検出回路 21 ゲート駆動回路 22 充電回路 23 コンデンサ 24 放電用トランジスタ 26 抵抗 28 ダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】実施例3.図3はこの発明の第3の発明の
一実施例を示す回路図である。この実施例は、図1の充
電回路(22)に代えて、放電用トランジスタ(24)にダイオ
ード(28)を逆並列に接続し、これを充電回路としたもの
である。すなわち、ゲート駆動回路(21)が電源投入後、
初めてIGBT(7)に順バイアスを印加する際に、ダイ
オード(28)を通じてコンデンサ(23)が充電される。過電
流検出の際の動作既述のとおりである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート駆動回路に電圧駆動形の被保護ト
    ランジスタのゲートを接続し、この被保護トランジスタ
    の過電流が検出されると上記被保護トランジスタをター
    ンオフさせる保護装置において、充電回路に接続された
    コンデンサと、このコンデンサと上記ゲート駆動回路と
    の間に接続され上記過電流が検出されると動作して上記
    コンデンサを放電させる放電用トランジスタとを備えた
    ことを特徴とするトランジスタの保護装置。
  2. 【請求項2】 ゲート駆動回路に電圧駆動形の被保護ト
    ランジスタのゲートを接続し、この被保護トランジスタ
    の過電流が検出されると上記被保護トランジスタをター
    ンオフさせる保護装置において、正電源に抵抗を介して
    接続されたコンデンサと、このコンデンサと上記ゲート
    駆動回路との間に接続され上記過電流が検出されると動
    作して上記コンデンサを放電させる放電用トランジスタ
    とを備えたことを特徴とするトランジスタの保護装置。
  3. 【請求項3】 ゲート駆動回路に電圧駆動形の被保護ト
    ランジスタのゲートを接続し、この被保護トランジスタ
    の過電流が検出されると上記被保護トランジスタをター
    ンオフさせる保護装置において、コンデンサと、このコ
    ンデンサと上記ゲート駆動回路との間に接続され上記過
    電流が検出されると動作して上記コンデンサを放電させ
    る放電用トランジスタと、この放電用トランジスタに逆
    並列に接続されたダイオードとを備えたことを特徴とす
    るトランジスタの保護装置。
JP22536193A 1993-09-10 1993-09-10 トランジスタの保護装置 Pending JPH0786577A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184984A1 (en) * 2000-02-25 2002-03-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power module
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