JPS6395724A - Ｉｇｂｔのゲ−ト駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スイッチング用半導体素子の一種であるＩ
ＧＢＴ　（Ｉｎ５ｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌ
ａｒ　ｍｏｄｅＴｒａｎｓｌｓｔｏｒ　）素子のゲート
駆動回路、特にオン動作中における短絡事故等からの保
護が可能なゲート駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

ＩＧＢＴ素子はバイポーラトランジスタの有する高耐圧
、大容量化が容易であると云う長所と、バ’７−Ｍ０８
ＦＥＴの有する高速なスイッチングが可゛能でドライブ
も容易であると云う長所と？併せもつ新しいデバイスと
して最近注目でれているもので、ＩＧＴ　、ＧＯＭＰＥ
Ｔ　、ＧＥＭＦＥＴま几はＢｉＦ−ＥＴなどの商品名で
各社がそれぞれ製品化している。

第４図にその等価回路ケ示す。すなわち、ＩＧＢＴはＰ
ＮＰトランジスタｌｌおよびＮＰＮ　トランジスタ１２
と、このＮＰＮトランジスタ１２に並列接続でれたＰＥ
ＴＬ３と、ＮＰＮトランジスタ１２のベース・エミッタ
間を短絡する短絡抵抗１４とからなり、トランジスタ１
１．１２で構成されるサイリスタ回路を内蔵している点
が特徴である。

なお、第４Ａ図にＩＧＢＴの回路記号？示す。

ま九、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＩ！！
とコレクタ電流ＩＣとの関係を第５図に示す。同図のＩ
はゲート・エミッタ間電圧（単にゲート電圧とも云う）
を一定直ＶＧＥＩ　　にした場曾、■はゲート・エミッ
タ間電圧を一定値Ｖ　ａｗ２　にした場合の飼でるる。

こ＼に、破線枠で囲まれる領域はＩＧＢＴの安全動作領
域２示し、この領域ＳＯＲｅ越えるとＩＧＢＴは破壊に
至る。したがって。

ＩＧＢＴがこの安全動作領域ＳＯＲ内で動作し得るよう
に、七の制御上行なうのが普通でるる。

〔発明が解決しようとする間１点〕 しかしながら、第５図の特性からも明らかなように、七
〇ケート・エミッタ間電圧ＶＧＥが一定でも、コレクタ
・エミッタ間電圧ＶＣＥが犬きくなると、コレクタ電流
Ｉｃは増大する傾向にある。この定め、ゲート・エミッ
タ間電圧？１−声」えばＶＧＫＩに設定してＩＧＢＴ？
駆動し九とき、何らかの原因で短絡事故が発生し、七の
コレクタ・エミッタ間電圧が大さくなると、オフ指令が
ＩＧＢＴに与えられる前にそのコレクタ電流Ｉｃ　が瞬
時に安全動作領域ＳＯＲ内越えてしまい、ＩＧＢＴ’に
被酸してしまうおそれがある。これに対し、ゲート・エ
ミッタ間電圧の制限値ｋＶａｚｚ　（＜ＶＧｖｚ　）の
如く小さく設定すれば、上記の如き短絡事故時にも安全
動作領域？越えることはないが、必要な動作電流を流す
ことができず、素子の有効利用が図れないと云う問題が
おる。

そこで、ＩＧＢＴのコレクタ・エミンタ間電圧金監視し
、これが所定の設定値？越えたらＩＧＩＢＴ金オフにし
てしまう方法が考えられる。しかし、この方法ではＩＧ
ＢＴのオン、オフの操り返し動作が多くなるため、これ
によって素子破壊が生じると云う問題がめる〇 したがって、この発明はコレクタ電流全減少させること
なく、かつオン、オフの眸ジ返し動作回１ｆｆｉ増大さ
せることなく、ＩＧＢＴの短絡事故等に対する保護が可
能なゲート駆動回路を提供すること？目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

ＩＧＢＴのターンオン時にそのコレクタ・エミッタ間に
所定値以上の電圧が印加されたとき、そのゲート電圧全
所定の制限値に低減する電圧低減回路？設ける。

〔作用〕

ＩＧＢＴのターンオン時に七のコレクタ・エミッタ間に
短絡事故等による所定値以上の電圧が掛かつたときは、
上記電圧低減回路にてＩＧＢＴのゲート電圧（ゲート・
エミッタ間電圧）を所定の制限値に低減することにより
、素子の保護ケ図る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施し１に示す７４成図でｂる。

同図において、ｌはオンオフ指令器、２はゲート駆動回
路、３はＩＧＢＴで６る。なお、ゲート駆動回路２はバ
ッファアンプ２１．抵抗２２ａ　、２２ｂ　＊２２ｃ、
　ＮＰＮ　　トランジスタ２３お工びツェナーダイオー
ド２４工Ｖ構成される。

ＩＧＢＴ３はオンオフ指令器２からの指令により、ゲー
ト駆動回路２と介してターンオンまたはターンオフされ
る。指令器２から列えはオン指令が与エラれると、バッ
ファアンプ２１および抵抗２２ａを介して所定の電圧が
ＩＧＢＴ３のゲートに印加され、これによってＩＧＢＴ
はターンオンする。ター７オン状懇ではＩＧＢＴ３のコ
レクタ・エミッタ間電圧は低く、したがってトランジス
タ２３はオフのま＼でるる。すなわち、ＩＧＢＴ３のコ
レクタ・エミッタ間には抵抗２２ｂお工び２２ｃが接続
され。

この抵抗２２ｂ　、　２２ｃの接続点Ｐにトランジスタ
２３のベースが接続されているが、ＩＧＢＴ３のオン時
にはこの接続点Ｐの電位が低い穴め、トランジスタ２３
は導通しない。

一方、短絡事故等が発生してＩＧＢＴのコレクタ・エミ
ッタ間に所定値以上の電圧が加わると、点Ｐの電位が上
昇するｔめトランジスタ２３が導通する。これにより、
ＩＧＢＴ３のゲート・エミッタ間にはトランジスタ２３
を介してツェナーダイオード２４か挿入されることにな
り、ゲートφエミンタ間電圧（ゲート電圧）はツェナー
電圧で決する一定のレベルに制限される。

このときのコレクタ・エミッタ間電圧とゲート・エミッ
タ間電圧との関係？示すのが第２図でろり、こ＼ではゲ
ート・エミッタ間電圧値が最初はＶＧＫＩでりったもの
が、短絡事故等の発生にょ９Ｖ　ＧＫ２にまで低減式Ａ
　友１１Ｈｊが示されている。なお、同図のＶｔｈけツ
ェナーダイオード２４のしきい直電圧を示す。

ｔａ、第２図の如く電圧制限１行なうことにょり、コレ
クタ・エミッタ間電圧に対するコレクタ電流の変化は第
３図の実線■の如くなり、その結果、安全領域５ＯＲｋ
越えるおそれを無くすことができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ＩＧＢＴのターンオン時にそのコレ
クタ・エミッタ間に短絡事故等による所定値以上の電圧
が掛かったときけ、そのゲート電圧を所定値に制限する
ようにしたので、ＩＧＢＩ−その安全動作領域内で動作
はせることが可能となり、安全性全確保し得る利点がも
たらされる。また。

以上の如き保ｍ’ｔＩＧＢＴ？ターンオフさせることな
く行なうようＫしているので、繰り返し動作による素子
破壊が低減されるばかりでなく、過電流検出を確実に行
なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はこの
発明の詳細な説明するためのコレクタ・エミッタ間電圧
対ゲート・エミクタ間電圧特性？示す特性図、第３図は
同じくこの発明の詳細な説明する友めのコレクターエミ
ッタ間電圧対コレクタ＠ｔＡｆ、特性を示す特性図、第
４図はＩＧＢＴ’に示す等価回路図、ｇＪＡ図はＩＧＢ
Ｔ′に示す回路記号図、第５図はＩＧＢＴの安全動作領
域を説明する次めの特性図である。 符号説明 ｌ・・・オフオフ指令器、２・・・ゲート駆動回路、３
・・・ＩＧＢＴ、１１・・・ＰＮＰトランジスタ、１２
　、２３・・・ＮＰＮ　トランジスタ、１３・・・ＦＥ
Ｔ、Ｌ４・・・短絡抵抗、２１・・・バンファアンプ、
２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃ・・・抵抗、２４・・
・ツェナーダイオード。 代理人　弁理士　　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　　松　崎　　　清 第１図 第２図 ｖＣＥ　　　− 第３図 第４図　　　　第４Ａ図 エミ・７り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＩＧＢＴをターンオンまたはターンオフさせるためのゲ
   ート駆動回路において、 該ＩＧＢＴのオン時にそのコレクタ・エミッタ間に所定
   値以上の電圧が印加されたとき、そのゲート電圧を所定
   の制限値に低減する電圧低減回路を設けてなることを特
   徴とするＩＧＢＴのゲート回路。