JPH0888547A - 過熱保護装置付き自己消弧素子 - Google Patents
過熱保護装置付き自己消弧素子Info
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- JPH0888547A JPH0888547A JP22118194A JP22118194A JPH0888547A JP H0888547 A JPH0888547 A JP H0888547A JP 22118194 A JP22118194 A JP 22118194A JP 22118194 A JP22118194 A JP 22118194A JP H0888547 A JPH0888547 A JP H0888547A
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
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- H03K17/08122—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】過熱検出性能を損なうことなく過熱保護装置の
構成を簡素化した過熱保護装置付き自己消弧素子を提供
する。 【構成】駆動電圧ＶGSを制御端子側に受けて主回路電流
ＩD の通流を制御する自己消弧素子１が、この自己消弧
素子の過熱を検知して低減した駆動電圧を制御端子に供
給する過熱保護装置を備えたものにおいて、過熱保護装
置１０を素子インピーダンスの温度依存性が互いに異な
るハイサイド素子１１，例えばＰ- 拡散層からなる半導
体抵抗と、ローサイド素子１２，例えばポリシリコンＰ
+ 層からなる半導体抵抗の直列分圧回路として構成す
る。
構成を簡素化した過熱保護装置付き自己消弧素子を提供
する。 【構成】駆動電圧ＶGSを制御端子側に受けて主回路電流
ＩD の通流を制御する自己消弧素子１が、この自己消弧
素子の過熱を検知して低減した駆動電圧を制御端子に供
給する過熱保護装置を備えたものにおいて、過熱保護装
置１０を素子インピーダンスの温度依存性が互いに異な
るハイサイド素子１１，例えばＰ- 拡散層からなる半導
体抵抗と、ローサイド素子１２，例えばポリシリコンＰ
+ 層からなる半導体抵抗の直列分圧回路として構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主回路に過電流が流
れることにより、自己消弧素子，ことに電圧駆動型の自
己消弧素子の過熱による損傷を回避するため、過電流を
自己消弧素子の過熱状態として検知して保護動作する過
熱保護装置付きの自己消弧素子に関する。
れることにより、自己消弧素子，ことに電圧駆動型の自
己消弧素子の過熱による損傷を回避するため、過電流を
自己消弧素子の過熱状態として検知して保護動作する過
熱保護装置付きの自己消弧素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は過熱保護装置付き自己消弧素子の
第１の従来例を示す等価回路図であり、ドライブ回路９
からの駆動電圧ＶGSをゲートに受けて主回路電流ＩD の
通流を制御する自己消弧素子としてのパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１は、過熱センサとしてのサイリスタ３を例えばパワ
ーＭＯＳＦＥＴ１と同一チップ上に備え、このサイリス
タ３と、パワーＭＯＳＦＥＴ１のゲートとドライブ回路
９との間に接続された制限抵抗４とで過熱保護装置２Ａ
が構成され、主回路電流ＩD が過電流となり、内部損失
によってパワーＭＯＳＦＥＴ１が過熱状態になると、温
度依存性を有するサイリスタ３がオンしてパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１のゲート−ソース間を短絡状態とすることによ
り、パワーＭＯＳＦＥＴ１をターンオフさせて主回路電
流ＩD を遮断する過電流保護動作を行うよう構成されて
おり、サイリスタ３に流れる電流は制限抵抗４により制
限される。
第１の従来例を示す等価回路図であり、ドライブ回路９
からの駆動電圧ＶGSをゲートに受けて主回路電流ＩD の
通流を制御する自己消弧素子としてのパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１は、過熱センサとしてのサイリスタ３を例えばパワ
ーＭＯＳＦＥＴ１と同一チップ上に備え、このサイリス
タ３と、パワーＭＯＳＦＥＴ１のゲートとドライブ回路
９との間に接続された制限抵抗４とで過熱保護装置２Ａ
が構成され、主回路電流ＩD が過電流となり、内部損失
によってパワーＭＯＳＦＥＴ１が過熱状態になると、温
度依存性を有するサイリスタ３がオンしてパワーＭＯＳ
ＦＥＴ１のゲート−ソース間を短絡状態とすることによ
り、パワーＭＯＳＦＥＴ１をターンオフさせて主回路電
流ＩD を遮断する過電流保護動作を行うよう構成されて
おり、サイリスタ３に流れる電流は制限抵抗４により制
限される。
【０００３】図８は過熱保護装置付き自己消弧素子の第
２の従来例を示す等価回路図であり、過熱保護装置２Ｂ
が定電流素子５と、順電圧ＶF が負の温度依存性を持つ
ダイオード６との直列回路で構成され、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１の過熱をダイオード６が検知してその順電圧ＶF
が低下し、これによりパワーＭＯＳＦＥＴ１が過電流を
制限することにより過電流保護動作を行うよう構成され
ている。
２の従来例を示す等価回路図であり、過熱保護装置２Ｂ
が定電流素子５と、順電圧ＶF が負の温度依存性を持つ
ダイオード６との直列回路で構成され、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ１の過熱をダイオード６が検知してその順電圧ＶF
が低下し、これによりパワーＭＯＳＦＥＴ１が過電流を
制限することにより過電流保護動作を行うよう構成され
ている。
【０００４】図９は過熱保護装置付き自己消弧素子の第
３の従来例を示す等価回路図であり、過熱保護装置２Ｃ
が制限抵抗４と抵抗が正の温度依存性を有するＰＴＣサ
ーミスタ７との直列回路で構成され、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１の過熱を過熱センサとしてのＰＴＣサーミスタ７が
急峻な抵抗増加により検出し、その分担電圧をコンパレ
ータ７Ａが基準電圧源７Ｂの基準電圧と比較し、その出
力電圧をインバータ７Ｃで反転してパワーＭＯＳＦＥＴ
１のゲートに加え、主回路の過電流を制限することによ
り過電流保護動作を行うよう構成されている。
３の従来例を示す等価回路図であり、過熱保護装置２Ｃ
が制限抵抗４と抵抗が正の温度依存性を有するＰＴＣサ
ーミスタ７との直列回路で構成され、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ１の過熱を過熱センサとしてのＰＴＣサーミスタ７が
急峻な抵抗増加により検出し、その分担電圧をコンパレ
ータ７Ａが基準電圧源７Ｂの基準電圧と比較し、その出
力電圧をインバータ７Ｃで反転してパワーＭＯＳＦＥＴ
１のゲートに加え、主回路の過電流を制限することによ
り過電流保護動作を行うよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】過熱保護装置付き自己
消弧素子を第１の従来例のように構成した場合、過熱を
検知してオン状態にあるサイリスタ３を定常状態に自動
復帰させるために、図１０に示すようにコンデンサ８Ａ
および抵抗８Ｂの並列回路からなる再ターンオン回路８
の付加回路部品を必要とし、これが原因で過熱保護装置
の設置スペースが増大するとともに、コスト上昇を招く
という問題がある。
消弧素子を第１の従来例のように構成した場合、過熱を
検知してオン状態にあるサイリスタ３を定常状態に自動
復帰させるために、図１０に示すようにコンデンサ８Ａ
および抵抗８Ｂの並列回路からなる再ターンオン回路８
の付加回路部品を必要とし、これが原因で過熱保護装置
の設置スペースが増大するとともに、コスト上昇を招く
という問題がある。
【０００６】また、過熱保護装置付き自己消弧素子を第
２の従来例のように構成した場合、ダイオード６の順電
圧ＶF をパワーＭＯＳＦＥＴ１の駆動電圧に相当する電
圧にまで高めるためにダイオードを直列に何段も接続す
る必要があり、これが原因で過熱保護装置の設置スペー
スが増大するとともに、コスト上昇を招くという問題が
ある。
２の従来例のように構成した場合、ダイオード６の順電
圧ＶF をパワーＭＯＳＦＥＴ１の駆動電圧に相当する電
圧にまで高めるためにダイオードを直列に何段も接続す
る必要があり、これが原因で過熱保護装置の設置スペー
スが増大するとともに、コスト上昇を招くという問題が
ある。
【０００７】さらに、過熱保護装置付き自己消弧素子を
第２の従来例のように構成した場合、過熱検出精度を高
める目的で抵抗の温度変化が急峻なＰＴＣサーミスタを
使用しているために、その出力側にコンパレータ７Ａ，
インバータ７Ｃなどの付加回路部品を必要とし、これが
原因で過熱保護装置の設置スペースが増大するととも
に、コスト上昇を招くという問題がある。
第２の従来例のように構成した場合、過熱検出精度を高
める目的で抵抗の温度変化が急峻なＰＴＣサーミスタを
使用しているために、その出力側にコンパレータ７Ａ，
インバータ７Ｃなどの付加回路部品を必要とし、これが
原因で過熱保護装置の設置スペースが増大するととも
に、コスト上昇を招くという問題がある。
【０００８】この発明の目的は、過熱検出性能を損なう
ことなく過熱保護装置の構成を簡素化した過熱保護装置
付き自己消弧素子を提供することにある。
ことなく過熱保護装置の構成を簡素化した過熱保護装置
付き自己消弧素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明によれば、駆動電圧を制御端子側に受け
て主回路電流の通流を制御する自己消弧素子が、この自
己消弧素子の過熱を検知して低減した駆動電圧を前記制
御端子に供給する過熱保護装置を備えたものにおいて、
過熱保護装置が素子インピーダンスの温度依存性が互い
に異なるハイサイド素子およびローサイド素子の直列分
圧回路からなるものとする。
めに、この発明によれば、駆動電圧を制御端子側に受け
て主回路電流の通流を制御する自己消弧素子が、この自
己消弧素子の過熱を検知して低減した駆動電圧を前記制
御端子に供給する過熱保護装置を備えたものにおいて、
過熱保護装置が素子インピーダンスの温度依存性が互い
に異なるハイサイド素子およびローサイド素子の直列分
圧回路からなるものとする。
【００１０】過熱保護装置は、直列分圧回路のハイサイ
ド素子およびローサイド素子を素子インピーダンスの温
度依存性が互いに異なる半導体抵抗、例えば、ハイサイ
ド素子をＰ- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素
子をポリシリコンＰ+ 層からなる半導体抵抗とすると良
い。過熱保護装置は、直列分圧回路のハイサイド素子お
よびローサイド素子を温度依存性が互いに異なるサーミ
スタで構成すると良い。
ド素子およびローサイド素子を素子インピーダンスの温
度依存性が互いに異なる半導体抵抗、例えば、ハイサイ
ド素子をＰ- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素
子をポリシリコンＰ+ 層からなる半導体抵抗とすると良
い。過熱保護装置は、直列分圧回路のハイサイド素子お
よびローサイド素子を温度依存性が互いに異なるサーミ
スタで構成すると良い。
【００１１】過熱保護装置は、直列分圧回路のハイサイ
ド素子を分圧抵抗、ローサイド素子を定電流素子とする
よう構成すると良い。過熱保護装置は、直列分圧回路を
デプレッション型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなるハイサイ
ド素子と、エンハンスメント型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴから
なるローサイド素子とを直列接続したレベルシフト回路
とするよう構成すると良い。
ド素子を分圧抵抗、ローサイド素子を定電流素子とする
よう構成すると良い。過熱保護装置は、直列分圧回路を
デプレッション型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなるハイサイ
ド素子と、エンハンスメント型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴから
なるローサイド素子とを直列接続したレベルシフト回路
とするよう構成すると良い。
【００１２】過熱保護装置は、直列分圧回路のハイサイ
ド素子を分圧抵抗、ローサイド素子をダイオードとする
よう構成すると良い。
ド素子を分圧抵抗、ローサイド素子をダイオードとする
よう構成すると良い。
【００１３】
【作用】この発明において、過熱保護装置を素子インピ
ーダンス（抵抗値）の温度依存性が互いに異なるハイサ
イド素子およびローサイド素子の直列分圧回路で構成す
れば、過熱検出温度を例えばＴ150 ＝１５０°ｃ，その
ときの抵抗値をＲ150,常温（２５°ｃ）における抵抗値
をＲ25とした場合、抵抗の温度勾配Ｒ150 ／Ｒ25をハイ
サイド素子側で大きく, ローサイド素子側で小さく設定
することにより、過熱検出温度Ｔ150 における直列分圧
回路の分圧比を拡大することが可能となり、直列分圧回
路の分圧端子（中間接続点）に接続された自己消弧素子
のゲートに低減した駆動電圧を供給できるので、この低
減した駆動電圧によって自己消弧素子が主回路側に発生
した過電流を遮断または制限することになり、直列分圧
回路以外の付加回路を必要とせずに、自己消弧素子を過
電流から保護する過電流保護機能と、自己消弧素子に生
じた過熱状態を解消して自己消弧素子の熱暴走事故を回
避する過熱保護機能とを同時に得ることができる。
ーダンス（抵抗値）の温度依存性が互いに異なるハイサ
イド素子およびローサイド素子の直列分圧回路で構成す
れば、過熱検出温度を例えばＴ150 ＝１５０°ｃ，その
ときの抵抗値をＲ150,常温（２５°ｃ）における抵抗値
をＲ25とした場合、抵抗の温度勾配Ｒ150 ／Ｒ25をハイ
サイド素子側で大きく, ローサイド素子側で小さく設定
することにより、過熱検出温度Ｔ150 における直列分圧
回路の分圧比を拡大することが可能となり、直列分圧回
路の分圧端子（中間接続点）に接続された自己消弧素子
のゲートに低減した駆動電圧を供給できるので、この低
減した駆動電圧によって自己消弧素子が主回路側に発生
した過電流を遮断または制限することになり、直列分圧
回路以外の付加回路を必要とせずに、自己消弧素子を過
電流から保護する過電流保護機能と、自己消弧素子に生
じた過熱状態を解消して自己消弧素子の熱暴走事故を回
避する過熱保護機能とを同時に得ることができる。
【００１４】また、直列分圧回路のハイサイド素子をＰ
- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素子をポリシ
リコンＰ+ 層からなる半導体抵抗で構成すれば、過熱検
出温度Ｔ150 においてＰ- 拡散層からなる半導体抵抗の
温度勾配が、ポリシリコンＰ + 層からなる半導体抵抗の
温度勾配の約２倍となることを利用して、低減した駆動
電圧を得ることができる。
- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素子をポリシ
リコンＰ+ 層からなる半導体抵抗で構成すれば、過熱検
出温度Ｔ150 においてＰ- 拡散層からなる半導体抵抗の
温度勾配が、ポリシリコンＰ + 層からなる半導体抵抗の
温度勾配の約２倍となることを利用して、低減した駆動
電圧を得ることができる。
【００１５】直列分圧回路のハイサイド素子およびロー
サイド素子を温度依存性が互いに異なるサーミスタで構
成すれば、ハイサイド素子に急峻な正の温度勾配を有す
るＰＴＣサーミスタを，ローサイド素子に負の温度勾配
を有するＮＴＣサーミスタまたは小さい正の温度勾配を
有するＰＴＣサーミスタを用いることにより、過熱検出
温度Ｔ150 において直列分圧回路の分圧端子（中間接続
点）に接続された自己消弧素子のゲートに大幅に低減し
た駆動電圧を供給して自己消弧素子をターンオフさせ、
主回路側に発生した過電流を遮断して自己消弧素子を過
熱状態から保護する過電流保護機能および過熱保護機能
が得られる。
サイド素子を温度依存性が互いに異なるサーミスタで構
成すれば、ハイサイド素子に急峻な正の温度勾配を有す
るＰＴＣサーミスタを，ローサイド素子に負の温度勾配
を有するＮＴＣサーミスタまたは小さい正の温度勾配を
有するＰＴＣサーミスタを用いることにより、過熱検出
温度Ｔ150 において直列分圧回路の分圧端子（中間接続
点）に接続された自己消弧素子のゲートに大幅に低減し
た駆動電圧を供給して自己消弧素子をターンオフさせ、
主回路側に発生した過電流を遮断して自己消弧素子を過
熱状態から保護する過電流保護機能および過熱保護機能
が得られる。
【００１６】直列分圧回路のハイサイド素子を分圧抵
抗、ローサイド素子を定電流素子とするよう構成すれ
ば、定電流素子としての例えば定電流ダイオードが低電
流領域で電流の正の温度依存性を有することにより、定
電流素子を過熱センサに利用して分圧抵抗の分担電圧を
増加，定電流素子の分担電圧を減少させることが可能と
なり、自己消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給
して過電流の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態か
ら保護する過電流保護機能および過熱保護機能が得られ
る。
抗、ローサイド素子を定電流素子とするよう構成すれ
ば、定電流素子としての例えば定電流ダイオードが低電
流領域で電流の正の温度依存性を有することにより、定
電流素子を過熱センサに利用して分圧抵抗の分担電圧を
増加，定電流素子の分担電圧を減少させることが可能と
なり、自己消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給
して過電流の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態か
ら保護する過電流保護機能および過熱保護機能が得られ
る。
【００１７】直列分圧回路をデプレッション型Ｎch−Ｍ
ＯＳＦＥＴと、エンハンスメント型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ
とを直列接続したレベルシフト回路で構成すれば、両Ｍ
ＯＳＦＥＴが互いにオン抵抗の温度依存性が異なること
を利用して過熱センサとして利用することが可能であ
り、自己消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給し
て過電流の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から
保護する過電流保護機能および過熱保護機能が得られ
る。
ＯＳＦＥＴと、エンハンスメント型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ
とを直列接続したレベルシフト回路で構成すれば、両Ｍ
ＯＳＦＥＴが互いにオン抵抗の温度依存性が異なること
を利用して過熱センサとして利用することが可能であ
り、自己消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給し
て過電流の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から
保護する過電流保護機能および過熱保護機能が得られ
る。
【００１８】直列分圧回路のハイサイド素子を分圧抵
抗、ローサイド素子をダイオードとするよう構成すれ
ば、ダイオードのオン抵抗が負の温度依存性を有するの
で、過熱センサとして利用することが可能であり、自己
消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給して過電流
の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から保護する
過電流保護機能および過熱保護機能が得られる。
抗、ローサイド素子をダイオードとするよう構成すれ
ば、ダイオードのオン抵抗が負の温度依存性を有するの
で、過熱センサとして利用することが可能であり、自己
消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給して過電流
の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から保護する
過電流保護機能および過熱保護機能が得られる。
【００１９】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１の実施例になる過熱保護装置付き
自己消弧素子を示す等価回路図であり、以下従来例と同
じ参照符号を付けた部材は従来例のそれと同じ機能をも
つので、その説明を省略する。図において、駆動電圧Ｖ
GSを制御端子側に受けて主回路電流ＩD の通流を制御す
る電圧駆動型の自己消弧素子１（図の場合Ｎｃｈ−ＭＯ
ＳＦＥＴ）が、過熱保護装置１０としてハイサイド素子
１１をＰ- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素子
１２をポリシリコンＰ+ 層からなる半導体抵抗とした直
列分圧回路で構成され、この直列分圧回路１０がドライ
ブ回路９の出力電圧を受け、分圧した駆動電圧を自己消
弧素子１のゲートに供給し、例えば自己消弧素子１をス
イッチング動作させて自己消弧素子１のドレイン−ソー
ス間に流れる主回路電流ＩD をオンオフ制御するよう構
成される。
図１はこの発明の第１の実施例になる過熱保護装置付き
自己消弧素子を示す等価回路図であり、以下従来例と同
じ参照符号を付けた部材は従来例のそれと同じ機能をも
つので、その説明を省略する。図において、駆動電圧Ｖ
GSを制御端子側に受けて主回路電流ＩD の通流を制御す
る電圧駆動型の自己消弧素子１（図の場合Ｎｃｈ−ＭＯ
ＳＦＥＴ）が、過熱保護装置１０としてハイサイド素子
１１をＰ- 拡散層からなる半導体抵抗、ローサイド素子
１２をポリシリコンＰ+ 層からなる半導体抵抗とした直
列分圧回路で構成され、この直列分圧回路１０がドライ
ブ回路９の出力電圧を受け、分圧した駆動電圧を自己消
弧素子１のゲートに供給し、例えば自己消弧素子１をス
イッチング動作させて自己消弧素子１のドレイン−ソー
ス間に流れる主回路電流ＩD をオンオフ制御するよう構
成される。
【００２０】図２は図１に示す実施例になる過熱保護装
置の抵抗比−温度特性線図であり、図の縦軸には温度Ｔ
J ＝２５°ｃにおける抵抗比を１として抵抗比の温度依
存性を示してある。図において、Ｐ- 拡散層半導体抵
抗，ポリシリコンＰ+ 層半導体抵抗はいずれも温度に比
例して抵抗値が増加する正の温度依存性を示すが、前者
の温度依存性が後者のそれに比べて大きいために、過熱
検出温度Ｔ150 において両者の抵抗比は約２倍に広がる
ことになり、過熱検出温度Ｔ150 においてローサイド素
子１２の分担電圧をハイサイド素子１１の分担電圧に比
べて低減できる負の温度依存性を有する直列分圧回路が
得られる。従って、このように構成された直列分圧回路
を過熱センサとして過熱保護装置を構成すれば、過熱保
護装置１０が自己消弧素子１の過熱を検知して自己消弧
素子１のゲートに供給する駆動電圧を低減するので、自
己消弧素子がターンオフして過電流を遮断するか、ある
いは過電流の通流を制限する過電流保護動作を行うこと
になり、自己消弧素子の過熱状態を解消し、自己消弧素
子の熱破壊事故を回避する過熱保護動作を同時に行うこ
とができる。
置の抵抗比−温度特性線図であり、図の縦軸には温度Ｔ
J ＝２５°ｃにおける抵抗比を１として抵抗比の温度依
存性を示してある。図において、Ｐ- 拡散層半導体抵
抗，ポリシリコンＰ+ 層半導体抵抗はいずれも温度に比
例して抵抗値が増加する正の温度依存性を示すが、前者
の温度依存性が後者のそれに比べて大きいために、過熱
検出温度Ｔ150 において両者の抵抗比は約２倍に広がる
ことになり、過熱検出温度Ｔ150 においてローサイド素
子１２の分担電圧をハイサイド素子１１の分担電圧に比
べて低減できる負の温度依存性を有する直列分圧回路が
得られる。従って、このように構成された直列分圧回路
を過熱センサとして過熱保護装置を構成すれば、過熱保
護装置１０が自己消弧素子１の過熱を検知して自己消弧
素子１のゲートに供給する駆動電圧を低減するので、自
己消弧素子がターンオフして過電流を遮断するか、ある
いは過電流の通流を制限する過電流保護動作を行うこと
になり、自己消弧素子の過熱状態を解消し、自己消弧素
子の熱破壊事故を回避する過熱保護動作を同時に行うこ
とができる。
【００２１】また、このように構成された過熱保護装置
１０は直列分圧回路以外の付加回路部品を必要としない
ため構成を簡素化できるとともに、Ｐ- 拡散層からなる
半導体抵抗およびポリシリコンＰ+ 層半導体抵抗を自己
消弧素子１と同じ半導体プロセスによって自己消弧素子
１と同じチップ上に作り込むことが可能であり、自己消
弧素子の過熱を早期に精度よく検知して過熱保護および
過電流保護を行えるとともに、自己消弧素子の大型化を
招くことなく過熱保護装置付き自己消弧素子を経済的に
も有利に提供できる利点が得られる。さらに、実施例に
なる過熱保護装置付き自己消弧素子は、これ自体を過電
流保護スイッチとして負荷電流の開閉に使用すれば、ヒ
ューズを用いずに負荷回路の電気機器で発生する短絡電
流や過電流を遮断し、電気機器の損傷を防止できる利点
が得られる。
１０は直列分圧回路以外の付加回路部品を必要としない
ため構成を簡素化できるとともに、Ｐ- 拡散層からなる
半導体抵抗およびポリシリコンＰ+ 層半導体抵抗を自己
消弧素子１と同じ半導体プロセスによって自己消弧素子
１と同じチップ上に作り込むことが可能であり、自己消
弧素子の過熱を早期に精度よく検知して過熱保護および
過電流保護を行えるとともに、自己消弧素子の大型化を
招くことなく過熱保護装置付き自己消弧素子を経済的に
も有利に提供できる利点が得られる。さらに、実施例に
なる過熱保護装置付き自己消弧素子は、これ自体を過電
流保護スイッチとして負荷電流の開閉に使用すれば、ヒ
ューズを用いずに負荷回路の電気機器で発生する短絡電
流や過電流を遮断し、電気機器の損傷を防止できる利点
が得られる。
【００２２】図３はこの発明の第２の実施例になる過熱
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置２０をハイサイド素子２１およびローサイド
素子２２が温度依存性が互いに異なるサーミスタからな
る直列分圧回路で構成した点が前述の実施例と異なって
いる。例えば、ハイサイド素子２１に素子インピーダン
スが急峻な正の温度勾配を有するＰＴＣサーミスタを，
ローサイド素子２２に負の温度勾配を有するＮＴＣサー
ミスタまたは小さい正の温度勾配を有するＰＴＣサーミ
スタを用いることにより、過熱検出温度Ｔ150 において
直列分圧回路の分圧端子（中間接続点）に接続された自
己消弧素子のゲートに大幅に低減した駆動電圧を供給し
て自己消弧素子をターンオフさせ、主回路側に発生した
過電流を遮断して自己消弧素子を過熱状態から保護する
ことが可能であり、前述の実施例におけると同様の効果
が得られる。
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置２０をハイサイド素子２１およびローサイド
素子２２が温度依存性が互いに異なるサーミスタからな
る直列分圧回路で構成した点が前述の実施例と異なって
いる。例えば、ハイサイド素子２１に素子インピーダン
スが急峻な正の温度勾配を有するＰＴＣサーミスタを，
ローサイド素子２２に負の温度勾配を有するＮＴＣサー
ミスタまたは小さい正の温度勾配を有するＰＴＣサーミ
スタを用いることにより、過熱検出温度Ｔ150 において
直列分圧回路の分圧端子（中間接続点）に接続された自
己消弧素子のゲートに大幅に低減した駆動電圧を供給し
て自己消弧素子をターンオフさせ、主回路側に発生した
過電流を遮断して自己消弧素子を過熱状態から保護する
ことが可能であり、前述の実施例におけると同様の効果
が得られる。
【００２３】図４はこの発明の第３の実施例になる過熱
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置３０を分圧抵抗からなるハイサイド素子３１
と、定電流素子からなるローサイド素子３２の直列分圧
回路で構成した点が前述の各実施例と異なっており、定
電流素子３２としての例えば定電流ダイオードが低電流
領域で電流が正の温度依存性（抵抗の負の温度依存性）
を示すことにより、定電流素子を過熱センサに利用して
分圧抵抗の分担電圧を増加，定電流素子の分担電圧を減
少させることが可能であり、自己消弧素子のゲートに低
減した駆動電圧を供給して過電流の通流を制限し、自己
消弧素子を過熱状態から保護する機能が得られるととも
に、前述の実施例におけると同様の効果が得られる。
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置３０を分圧抵抗からなるハイサイド素子３１
と、定電流素子からなるローサイド素子３２の直列分圧
回路で構成した点が前述の各実施例と異なっており、定
電流素子３２としての例えば定電流ダイオードが低電流
領域で電流が正の温度依存性（抵抗の負の温度依存性）
を示すことにより、定電流素子を過熱センサに利用して
分圧抵抗の分担電圧を増加，定電流素子の分担電圧を減
少させることが可能であり、自己消弧素子のゲートに低
減した駆動電圧を供給して過電流の通流を制限し、自己
消弧素子を過熱状態から保護する機能が得られるととも
に、前述の実施例におけると同様の効果が得られる。
【００２４】図５はこの発明の第４の実施例になる過熱
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置４０をデプレッション型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ
からなるハイサイド素子４１と、エンハンスメント型Ｎ
ch−ＭＯＳＦＥＴからなるローサイド素子４２とを主回
路側で直列接続してレベルシフト回路を構成した点が前
述の各実施例と異なっており、両ＭＯＳＦＥＴのオン抵
抗の温度依存性が互いに異なることを利用して過熱セン
サとして利用することが可能であり、自己消弧素子のゲ
ートに低減した駆動電圧を供給して過電流の通流を制限
し、自己消弧素子を過熱状態から保護できるとともに、
前述の各実施例におけると同様の効果が得られる。
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置４０をデプレッション型Ｎch−ＭＯＳＦＥＴ
からなるハイサイド素子４１と、エンハンスメント型Ｎ
ch−ＭＯＳＦＥＴからなるローサイド素子４２とを主回
路側で直列接続してレベルシフト回路を構成した点が前
述の各実施例と異なっており、両ＭＯＳＦＥＴのオン抵
抗の温度依存性が互いに異なることを利用して過熱セン
サとして利用することが可能であり、自己消弧素子のゲ
ートに低減した駆動電圧を供給して過電流の通流を制限
し、自己消弧素子を過熱状態から保護できるとともに、
前述の各実施例におけると同様の効果が得られる。
【００２５】図６はこの発明の第５の実施例になる過熱
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置５０を分圧抵抗からなるハイサイド素子５１
と、ダイオードからなるローサイド素子５２の直列分圧
回路で構成した点が前述の各実施例と異なっており、ダ
イオード５２の順方向電圧が負の温度依存性を有するの
で、過熱センサとして利用することが可能であり、自己
消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給して過電流
の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から保護する
機能が得られるとともに、前述の各実施例におけると同
様の効果が得られる。
保護装置付き自己消弧素子を示す等価回路図であり、過
熱保護装置５０を分圧抵抗からなるハイサイド素子５１
と、ダイオードからなるローサイド素子５２の直列分圧
回路で構成した点が前述の各実施例と異なっており、ダ
イオード５２の順方向電圧が負の温度依存性を有するの
で、過熱センサとして利用することが可能であり、自己
消弧素子のゲートに低減した駆動電圧を供給して過電流
の通流を制限し、自己消弧素子を過熱状態から保護する
機能が得られるとともに、前述の各実施例におけると同
様の効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】この発明は前述のように、過熱保護装置
を素子インピーダンスの温度依存性が互いに異なるハイ
サイド素子およびローサイド素子の直列分圧回路として
構成した。その結果、直列分圧回路を過熱センサとして
利用して自己消弧素子の過熱を早期に精度よく検出し、
自己消弧素子の駆動電圧を低減して過電流を遮断または
制限することが可能となり、従来技術で必要とした付加
回路部品を排除して過熱保護装置の構成を簡素化できる
ので、自己消弧素子の大型化を招くことなく自己消弧素
子の過熱保護および過電流保護できる過熱保護装置を備
えた自己消弧素子を経済的にも有利に提供できる利点が
得られる。さらに、実施例になる過熱保護装置付き自己
消弧素子は、これ自体を過電流保護スイッチとして利用
できるので、ヒューズを用いずに負荷回路の電気機器で
発生する短絡電流を遮断し、電気機器の損傷を防止でき
る利点も得られる。
を素子インピーダンスの温度依存性が互いに異なるハイ
サイド素子およびローサイド素子の直列分圧回路として
構成した。その結果、直列分圧回路を過熱センサとして
利用して自己消弧素子の過熱を早期に精度よく検出し、
自己消弧素子の駆動電圧を低減して過電流を遮断または
制限することが可能となり、従来技術で必要とした付加
回路部品を排除して過熱保護装置の構成を簡素化できる
ので、自己消弧素子の大型化を招くことなく自己消弧素
子の過熱保護および過電流保護できる過熱保護装置を備
えた自己消弧素子を経済的にも有利に提供できる利点が
得られる。さらに、実施例になる過熱保護装置付き自己
消弧素子は、これ自体を過電流保護スイッチとして利用
できるので、ヒューズを用いずに負荷回路の電気機器で
発生する短絡電流を遮断し、電気機器の損傷を防止でき
る利点も得られる。
【図１】この発明の第１の実施例になる過熱保護装置付
き自己消弧素子を示す等価回路図
き自己消弧素子を示す等価回路図
【図２】図１に示す実施例になる過熱保護装置の抵抗比
−温度特性線図
−温度特性線図
【図３】この発明の第２の実施例になる過熱保護装置付
き自己消弧素子を示す等価回路図
き自己消弧素子を示す等価回路図
【図４】この発明の第３の実施例になる過熱保護装置付
き自己消弧素子を示す等価回路図
き自己消弧素子を示す等価回路図
【図５】この発明の第４の実施例になる過熱保護装置付
き自己消弧素子を示す等価回路図
き自己消弧素子を示す等価回路図
【図６】この発明の第５の実施例になる過熱保護装置付
き自己消弧素子を示す等価回路図
き自己消弧素子を示す等価回路図
【図７】過熱保護装置付き自己消弧素子の第１の従来例
を示す等価回路図
を示す等価回路図
【図８】過熱保護装置付き自己消弧素子の第２の従来例
を示す等価回路図
を示す等価回路図
【図９】過熱保護装置付き自己消弧素子の第３の従来例
を示す等価回路図
を示す等価回路図
【図１０】過熱保護装置付き自己消弧素子の第１の従来
例に再ターンオン回路を付加した等価回路図
例に再ターンオン回路を付加した等価回路図
１ 自己消弧素子（Ｎｃｈ−ＭＯＳＦＥＴ） ２ 過熱保護装置 ３ サイリスタ ４ 制限抵抗 ５ 定電流素子 ６ ダイオード ７ ＰＴＣサーミスタ ８ 再ターンオン回路 ９ 駆動電源（ドライブ回路） １０ 過熱保護装置（直列分圧回路） １１ ハイサイド素子（Ｐ- 拡散層からなる半導体抵
抗） １２ ローサイド素子（ポリシリコンＰ+ 層からなる
半導体抵抗） ２０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ２１ サーミスタ（ＰＴＣサーミスタ） ２２ サーミスタ（ＮＴＣサーミスタ） ３０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ３１ 分圧抵抗 ３２ 定電流素子 ４０ 過熱保護装置（レベルシフト回路） ４１ デプレッション型Ｎｃｈ−ＭＯＳＦＥＴ ４２ エンハンスメント型Ｎｃｈ−ＭＯＳＦＥＴ ５０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ５１ 分圧抵抗 ５２ ダイオード ＩD 主回路電流（過電流） Ｔ150 過熱検出温度
抗） １２ ローサイド素子（ポリシリコンＰ+ 層からなる
半導体抵抗） ２０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ２１ サーミスタ（ＰＴＣサーミスタ） ２２ サーミスタ（ＮＴＣサーミスタ） ３０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ３１ 分圧抵抗 ３２ 定電流素子 ４０ 過熱保護装置（レベルシフト回路） ４１ デプレッション型Ｎｃｈ−ＭＯＳＦＥＴ ４２ エンハンスメント型Ｎｃｈ−ＭＯＳＦＥＴ ５０ 過熱保護装置（直列分圧回路） ５１ 分圧抵抗 ５２ ダイオード ＩD 主回路電流（過電流） Ｔ150 過熱検出温度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/78 Ｈ０３Ｋ 17/567 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１ Ｋ 9184−5Ｋ Ｈ０３Ｋ 17/56 Ｃ
Claims (7)
- 【請求項１】駆動電圧を制御端子側に受けて主回路電流
の通流を制御する自己消弧素子が、この自己消弧素子の
過熱を検知して低減した駆動電圧を前記制御端子に供給
する過熱保護装置を備えたものにおいて、過熱保護装置
が素子インピーダンスの温度依存性が互いに異なるハイ
サイド素子およびローサイド素子の直列分圧回路からな
ることを特徴とする過熱保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項２】直列分圧回路のハイサイド素子およびロー
サイド素子が素子インピーダンスの温度依存性が互いに
異なる半導体抵抗からなることを特徴とする請求項１記
載の過熱保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項３】ハイサイド素子がＰ- 拡散層からなる半導
体抵抗、ローサイド素子がポリシリコンＰ+ 層からなる
半導体抵抗であることを特徴とする請求項２記載の過熱
保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項４】ハイサイド素子およびローサイド素子が互
いに温度依存性が異なるサーミスタであることを特徴と
する請求項１記載の過熱保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項５】ハイサイド素子が分圧抵抗、ローサイド素
子が定電流素子であることを特徴とする請求項１記載の
過熱保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項６】直列分圧回路がデプレッション型ｎch−Ｍ
ＯＳＦＥＴからなるハイサイド素子と、エンハンスメン
ト型ｎch−ＭＯＳＦＥＴからなるローサイド素子とを直
列接続したレベルシフト回路からなることを特徴とする
請求項１記載の過熱保護装置付き自己消弧素子。 - 【請求項７】ハイサイド素子が分圧抵抗、ローサイド素
子がダイオードであることを特徴とする請求項１記載の
過熱保護装置付き自己消弧素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22118194A JP3265849B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 過熱保護装置付き自己消弧素子 |
| EP95306342A EP0702455A3 (en) | 1994-09-16 | 1995-09-11 | Overheating protection device for self-switching component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22118194A JP3265849B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 過熱保護装置付き自己消弧素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888547A true JPH0888547A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3265849B2 JP3265849B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=16762754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22118194A Expired - Lifetime JP3265849B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 過熱保護装置付き自己消弧素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0702455A3 (ja) |
| JP (1) | JP3265849B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008099388A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ駆動装置 |
| JP2010283395A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-12-16 | Sharp Corp | Ｌｅｄ駆動回路 |
| JP2011003728A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2011228706A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | 可変ゲート電界効果トランジスタ（ｆｅｔ）及びこのｆｅｔを備える電気電子装置 |
| JP2012029430A (ja) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Mitsubishi Electric Corp | インバータ式電源装置及び照明器具 |
| JP5201268B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2013-06-05 | 富士電機株式会社 | 半導体駆動装置 |
| US8502478B2 (en) | 2010-04-19 | 2013-08-06 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Variable gate field-effect transistor and electrical and electronic apparatus including the same |
| JP2014053634A (ja) * | 2013-10-30 | 2014-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2014187543A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
| JP2021526319A (ja) * | 2018-07-19 | 2021-09-30 | ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｒｅ Ｅｕｒｏｐｅ Ｂ．Ｖ． | パワー半導体モジュール、マスク、測定方法、コンピュータソフトウェア、及び記録媒体 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5723916A (en) * | 1996-05-17 | 1998-03-03 | Delco Electronics Corporation | Electrical load driving device including load current limiting circuitry |
| JP3599575B2 (ja) * | 1998-10-12 | 2004-12-08 | 株式会社日立製作所 | 電圧駆動型半導体装置の温度検出回路とそれを用いる駆動装置及び電圧駆動型半導体装置 |
| US6340878B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-01-22 | Motorola, Inc. | Silicon equivalent PTC circuit |
| CN108112135B (zh) * | 2018-01-26 | 2023-10-27 | 广州汗马电子科技有限公司 | Led灯具及其电源电路 |
| US11579645B2 (en) * | 2019-06-21 | 2023-02-14 | Wolfspeed, Inc. | Device design for short-circuitry protection circuitry within transistors |
| DE102019135762B4 (de) * | 2019-12-23 | 2021-07-22 | Infineon Technologies Austria Ag | Kurzschlussschutzstruktur in MOS-Gated-Leistungsbauelementen |
| FR3140988A1 (fr) * | 2022-10-17 | 2024-04-19 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Circuit de protection contre les surchauffes |
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| US4207538A (en) * | 1978-08-29 | 1980-06-10 | Rca Corporation | Temperature compensation circuit |
| JPS55164320A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Temperature detecting circuit |
| JPS59224172A (ja) * | 1983-06-03 | 1984-12-17 | Hitachi Ltd | 半導体回路装置における破壊防止回路 |
| JPS62260420A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-12 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 集積ｎｍｏｓ回路装置 |
| KR910007657B1 (ko) * | 1989-05-23 | 1991-09-30 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 온도검출회로 |
| IT1248100B (it) * | 1991-04-30 | 1995-01-05 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositivo per la protezione termica di circuiti includenti componenti di potenza |
| JPH0832361A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 保護装置付き増幅回路 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22118194A patent/JP3265849B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-11 EP EP95306342A patent/EP0702455A3/en not_active Withdrawn
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Also Published As
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|---|---|
| EP0702455A3 (en) | 1997-09-24 |
| EP0702455A2 (en) | 1996-03-20 |
| JP3265849B2 (ja) | 2002-03-18 |
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