KR102377401B1 - Apparatus for detecting short circuit of power semiconductor device and power semiconductor system - Google Patents

Apparatus for detecting short circuit of power semiconductor device and power semiconductor system Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치는, 전력 반도체 소자의 스위칭을 제어하기 위해서 상기 전력 반도체 소자의 게이트 단자에 접속된 게이트 구동부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 상기 게이트 단자 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링하기 위한 밀러 구간 감지부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 상기 밀러 구간 감지부로부터 상기 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부를 포함한다.A short circuit detection device for a power semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a gate driver connected to the gate terminal of the power semiconductor device to control switching of the power semiconductor device, and a Miller section generated during switching of the power semiconductor device. A Miller section detection unit is connected between the gate terminal and the gate driver to monitor the gate potential change in order to detect whether the power semiconductor device is switched, and receives the gate potential change signal from the Miller section detection unit when switching the power semiconductor device. It includes a control unit that determines whether a Miller section occurs and detects whether a short circuit of the power semiconductor device is present.

Description

전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치 및 전력 반도체 시스템{Apparatus for detecting short circuit of power semiconductor device and power semiconductor system}{Apparatus for detecting short circuit of power semiconductor device and power semiconductor system}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전력 전달을 스위칭하기 위한 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치 및 이를 이용한 전력 반도체 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more specifically, to a short circuit detection device of a power semiconductor device for switching power transmission and a power semiconductor system using the same.

전력 반도체 소자는 고전압과 고전류 환경에서 동작하는 반도체 소자이다. 예를 들어, 전력 반도체 소자로는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor), 전력 모스펫(Power MOSFET) 등을 들 수 있다. 이러한 전력 반도체 소자는 고전압에 대한 내압 특성이 기본적으로 요구되며, 최근에는 부가적으로 고속 스위칭 동작을 요하고 있다. Power semiconductor devices are semiconductor devices that operate in high voltage and high current environments. For example, power semiconductor devices include insulated gate bipolar transistors (IGBTs), power MOSFETs, etc. These power semiconductor devices basically require withstand voltage characteristics against high voltages, and recently, additionally require high-speed switching operations.

이러한 전력 반도체 소자는 고전력 스위칭이 필요한 분야, 예컨대 인버터 시스템에 이용되고 있다. 인버터 시스템에서 전력 반도체 소자의 반복적인 스위칭을 통해서 배터리의 직류 신호를 교류 신호로 바꾸어 모터를 구동할 수 있다. 이 경우, 시스템에서 설계한 전력 반도체 소자의 구동 전류에 따라서 신호들의 스피드가 결정되며, 이 신호들의 스피드에 따라서 전체 시스템에서 에너지 변환 효율이 결정되게 된다. 하지만, 동작 속도가 빠르면 효율적인 면에서 좋지만, 전기적인 스트레스가 가중되어 강건성에 문제가 발생하게 된다.These power semiconductor devices are used in fields that require high-power switching, such as inverter systems. In an inverter system, a motor can be driven by converting the battery's direct current signal into an alternating current signal through repetitive switching of power semiconductor devices. In this case, the speed of signals is determined according to the driving current of the power semiconductor device designed in the system, and the energy conversion efficiency of the entire system is determined according to the speed of these signals. However, although a fast operation speed is good in terms of efficiency, it increases electrical stress and causes problems with robustness.

나아가, 이러한 전력 반도체 소자는 동작 전류를 모니터링 하기 위하여 메인 동작 셀에 비해서 소정 미러링(mirroring) 비로 센서 영역에 전류 센서 셀을 형성하여 메인 동작 셀의 전류를 모니터링하고 있다.Furthermore, in order to monitor the operating current, this power semiconductor device forms a current sensor cell in the sensor area at a predetermined mirroring ratio compared to the main operating cell to monitor the current of the main operating cell.

이러한 전력 반도체 소자를 이용하는 인버터 시스템 등에서 쇼트 서킷 등의 상황 발생시, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 동작 셀 또는 전류 센서 셀의 동작 전류(ICE)를 모니터링하여 시스템에서 설계한 일정 레벨 이상의 과전류가 소정 시간(t2-t1) 흐르면 시스템을 차단하는 방식을 채택하고 있다. 하지만, 이 경우 전류 센서 셀에 의한 경제성 외에도 단락 전류에 대한 높은 레벨의 레이아웃 설계가 필요해서 소자 설계에 대한 자유도가 크게 감소할 수 있다.When a situation such as a short circuit occurs in an inverter system using such power semiconductor devices, as shown in FIG. 1, the operating current (I CE ) of the main operation cell or current sensor cell is monitored to determine whether an overcurrent exceeding a certain level designed by the system is detected. A method is adopted that blocks the system after a certain period of time (t2-t1). However, in this case, in addition to the economic efficiency of the current sensor cell, a high level layout design for short-circuit current is required, which can greatly reduce the degree of freedom in device design.

1. 일본특허공개공보 2018-050297호(2018.03.29. 공개)1. Japanese Patent Laid-open Publication No. 2018-050297 (published on March 29, 2018)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메인 동작 셀 또는 전류 센서 셀의 동작 전류를 모니터링하지 않고도 쇼트 서킷을 검출할 수 있어서 소자 설계의 자유도를 갖는 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치 및 이를 이용한 전력 반도체 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a short circuit detection device for a power semiconductor device that can detect a short circuit without monitoring the operating current of the main operating cell or current sensor cell and thus has a degree of freedom in device design, and a short circuit detection device using the same. The purpose is to provide a power semiconductor system.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치는, 전력 반도체 소자의 스위칭을 제어하기 위해서 상기 전력 반도체 소자의 게이트 단자에 접속된 게이트 구동부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 상기 게이트 단자 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링하기 위한 밀러 구간 감지부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 상기 밀러 구간 감지부로부터 상기 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부를 포함한다.A short circuit detection device for a power semiconductor device according to an aspect of the present invention for solving the above problem includes a gate driver connected to the gate terminal of the power semiconductor device to control switching of the power semiconductor device, and the power semiconductor device A Miller section detection unit connected between the gate terminal and the gate driver to monitor gate potential changes in order to detect whether the Miller section occurs during switching of the power semiconductor device, It includes a control unit that receives a potential change signal, determines whether a Miller section occurs, and detects whether the power semiconductor device has a short circuit.

상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치에 있어서, 상기 밀러 구간 감지부는, 상기 게이트 구동부 및 상기 게이트 단자 사이에 접속된 션트 저항과, 상기 션트 저항 양단에 접속된 전위 검출부를 포함하고, 상기 전위 검출부는 상기 션트 저항 양단의 전위 신호를 상기 게이트 전위 변화 신호로 상기 제어부에 전달할 수 있다.In the short circuit detection device of the power semiconductor device, the Miller section detection unit includes a shunt resistor connected between the gate driver and the gate terminal, and a potential detection unit connected to both ends of the shunt resistor, and the potential detection unit includes A potential signal across both ends of the shunt resistor may be transmitted to the control unit as the gate potential change signal.

상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 전위 검출부로부터 전달된 상기 게이트 전위 변화 신호를 기준 신호와 비교하여 밀러 구간이 없다고 판단되면 상기 전력 반도체 소자에 쇼트 서킷이 발생된 것으로 판단할 수 있다.In the short circuit detection device of the power semiconductor device, the control unit compares the gate potential change signal transmitted from the potential detection unit with a reference signal and determines that a short circuit has occurred in the power semiconductor device when it is determined that there is no Miller section. can do.

상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 전류의 감지 전에, 상기 게이트 전위 변화 신호로부터 미리 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 발생 여부를 검출할 수 있다.In the device for detecting a short circuit of the power semiconductor device, the control unit may detect whether a short circuit of the power semiconductor device occurs in advance from the gate potential change signal before detecting the short circuit current of the power semiconductor device.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 전력 반도체 시스템은, 게이트 단자를 포함하는 전력 반도체 소자와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭을 제어하기 위해서 상기 게이트 단자에 접속된 게이트 구동부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 상기 게이트 단자 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링하기 위한 밀러 구간 감지부와, 상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 상기 밀러 구간 감지부로부터 상기 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부를 포함한다.A power semiconductor system according to one aspect of the present invention for solving the above problem includes a power semiconductor device including a gate terminal, a gate driver connected to the gate terminal to control switching of the power semiconductor device, and the power semiconductor device. A Miller section detection unit connected between the gate terminal and the gate driver to monitor gate potential changes in order to detect whether a Miller section occurs when switching the semiconductor device, and a Miller section detection section when switching the power semiconductor device. It includes a control unit that receives the gate potential change signal, determines whether a Miller section occurs, and detects whether the power semiconductor device has a short circuit.

전력 반도체 시스템 에 있어서, 상기 전력 반도체 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 포함하고, 상기 제어부는 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 단자 및 에미터 단자 사이의 쇼트 전류 감지 전에, 상기 게이트 전위 변화 신호로부터 미리 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 쇼트 서킷 발생 여부를 검출할 수 있다.In the power semiconductor system, the power semiconductor device includes an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the control unit detects a short current between the collector terminal and the emitter terminal of the insulated gate bipolar transistor from the gate potential change signal. It is possible to detect in advance whether a short circuit occurs in the insulated gate bipolar transistor.

전력 반도체 시스템 에 있어서, 상기 전력 반도체 소자는 인버터 시스템의 전력을 스위칭하기 위해서 사용될 수 있다.In a power semiconductor system, the power semiconductor device can be used to switch power of an inverter system.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자 및 전력 반도체 시스템에 의하면, 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 감지 여부로부터 쇼트 서킷 여부를 검출함으로써 소자 설계의 자유도를 늘릴 수 있다. According to the power semiconductor device and power semiconductor system according to an embodiment of the present invention as described above, the degree of freedom in device design can be increased by detecting whether a short circuit is detected from whether or not the Miller section is detected when switching the power semiconductor device.

물론 이러한 효과는 예시적인 것이고, 이러한 효과에 의해서 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, these effects are illustrative, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 종래 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출을 보여주는 타이밍 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치 및 이를 포함하는 전력 반도체 시스템을 보여주는 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 시스템을 개략적인 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 시스템 내 전력 반도체 소자를 보여주는 개략적인 회로도이다.
도 5는 도 4의 전력 반도체 소자를 보다 구체적으로 보여주는 개략적인 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 소자를 보여주기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 방법에서 밀러 구간이 발생되는 경우를 보여주는 타이밍 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 소자에서 정상 상태에서 스위칭 특성을 보여주는 타이밍 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 소자에서 쇼트 상태에서 스위칭 특성을 보여주는 타이밍 그래프이다.1 is a timing graph showing short circuit detection of a conventional power semiconductor device.
Figure 2 is a schematic block diagram showing a short circuit detection device for a power semiconductor device and a power semiconductor system including the same according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic block diagram of a power semiconductor system according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic circuit diagram showing a power semiconductor device in a power semiconductor system according to embodiments of the present invention.
Figure 5 is a schematic circuit diagram showing the power semiconductor device of Figure 4 in more detail.
Figure 6 is a circuit diagram showing a power semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a timing graph showing a case in which a Miller section occurs in the short circuit detection method of a power semiconductor device according to embodiments of the present invention.
Figure 7 is a timing graph showing switching characteristics in a steady state in a power semiconductor device according to embodiments of the present invention.
Figure 8 is a timing graph showing switching characteristics in a short circuit state in a power semiconductor device according to embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms. The examples below make the disclosure of the present invention complete, and provide those of ordinary skill in the art with the scope of the invention. It is provided to provide complete information. Additionally, for convenience of explanation, the size of at least some components may be exaggerated or reduced in the drawings. In the drawings, like symbols refer to like elements.

다르게 정의되지 않는 한, 여기에 사용된 모든 용어들은 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 같은 의미로 사용된다. 도면에서, 층 및 영역의 크기는 설명을 위해 과장되었고, 따라서 본 발명의 일반적인 구조들을 설명하기 위해 제공된다. 동일한 참조 부호들은 동일한 구성 요소를 나타낸다. 층, 영역, 또는 기판과 같은 한 구성이 다른 구성 상(on)에 있다고 지칭할 때, 그것은 다른 구성의 바로 상부에 있거나 또는 그 사이에 다른 개재된 구성이 또한 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 반면에, 한 구성이 다른 구성의 “바로 위에(directly on)” 있다라고 지칭할 때는 중간 개재 구성들이 존재하지 않는다고 이해된다.Unless otherwise defined, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art. In the drawings, the sizes of layers and regions are exaggerated for illustrative purposes and thus serve to illustrate the general structures of the present invention. Identical reference signs indicate identical elements. It will be understood that when one component, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being on another component, it may be directly on top of the other component, or other intervening components may also be present. On the other hand, when one designation is referred to as being “directly on” another, it is understood that there are no intervening structures.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치(110) 및 이를 포함하는 전력 반도체 시스템(100)을 보여주는 개략적인 블럭도이다.Figure 2 is a schematic block diagram showing a short circuit detection device 110 of a power semiconductor device and a power semiconductor system 100 including the same according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 검출 장치(110)는 전력 반도체 소자(50) 내 쇼트 서킷(short circuit)을 감지 또는 검출하기 위한 장치로서, 전력 반도체 소자(50) 내 쇼트 서킷이 검?w되면, 시스템에 알람 신호를 생성하면서 시스템을 중단시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, the short circuit detection device 110 of the power semiconductor device 50 is a device for detecting or detecting a short circuit within the power semiconductor device 50. If a short circuit is detected, it can halt the system while generating an alarm signal in the system.

이 실시예에 따른 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 검출 장치(110)는 전력 반도체 소자(50)의 동작 전류를 확인하지 않고, 전력 반도체 소자(50)의 게이트 전위 또는 게이트 전류의 파형을 분석하여, 밀러 구간 발생 여부를 판단하여, 쇼트 서킷을 검출할 수 있다.The short circuit detection device 110 of the power semiconductor device 50 according to this embodiment analyzes the gate potential or gate current waveform of the power semiconductor device 50 without checking the operating current of the power semiconductor device 50. Thus, by determining whether a Miller section occurs, a short circuit can be detected.

예를 들어, 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 검출 장치(110)는 전력 반도체 소자(50)를 구동하기 위한 게이트 구동부(120), 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위한 밀러 구간 감지부(130) 및 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부(115)를 포함할 수 있다.For example, the short circuit detection device 110 of the power semiconductor device 50 detects whether a Miller section occurs when the gate driver 120 for driving the power semiconductor device 50 and the power semiconductor device 50 are switched. It may include a Miller section detection unit 130 for detecting and a control unit 115 detecting whether the power semiconductor device 50 has a short circuit.

이 실시예에 따른 전력 반도체 시스템(100)은 전력 반도체 소자(50)와 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 검출 장치(110)를 포함하는 것으로서, 예를 들어 인버터 시스템을 포함할 수 있다. The power semiconductor system 100 according to this embodiment includes a power semiconductor device 50 and a short circuit detection device 110 of the power semiconductor device 50, and may include, for example, an inverter system.

예를 들어, 전력 반도체 시스템(100)은 전력 반도체 소자(50)를 구동하기 위한 게이트 구동부(120), 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위한 밀러 구간 감지부(130) 및 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부(115)를 포함할 수 있다.For example, the power semiconductor system 100 includes a gate driver 120 for driving the power semiconductor device 50, a mirror section detection unit 130 for detecting whether a mirror section occurs when switching the power semiconductor device 50. ) and a control unit 115 that detects whether the power semiconductor device 50 is short circuited.

예를 들어, 전력 반도체 시스템(100)에서, 전력 반도체 소자(50)는 인버터 시스템의 전력을 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 인버터 시스템은 배터리의 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 데 이용될 수 있고, 전력 반도체 소자(50)는 이러한 전력 변환 스위치로 이용될 수 있다.For example, in the power semiconductor system 100, the power semiconductor device 50 may switch power of an inverter system. For example, an inverter system can be used to convert direct current (DC) power from a battery into alternating current (AC) power, and the power semiconductor device 50 can be used as a power conversion switch.

예를 들어, 이러한 전력 반도체 시스템(100) 내 전력 반도체 소자(50)는 메인 셀 영역 및 센서 영역을 포함하는 반도체층을 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 전력 반도체 소자(50)는 웨이퍼(wafer), 칩(chip) 또는 다이(die) 구조를 포함할 수 있다. For example, the power semiconductor device 50 in the power semiconductor system 100 may be implemented using a semiconductor layer including a main cell region and a sensor region. This power semiconductor device 50 may include a wafer, chip, or die structure.

예를 들어, 메인 셀 영역에는 복수의 전력 반도체 트랜지스터들(power semiconductor transistors, PT)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전력 반도체 트랜지스터(PT)는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 또는 전력 모스펫(power MOSFET)을 포함할 수 있다. IGBT는 게이트 전극, 에미터 전극(emitter electrode) 및 컬렉터 전극(collector electrode)을 포함할 수 있다. 이하에서는 전력 반도체 소자(100)로 IGBT를 예로 설명한다.For example, a plurality of power semiconductor transistors (PT) may be formed in the main cell region. For example, a power semiconductor transistor (PT) may include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a power MOSFET. The IGBT may include a gate electrode, an emitter electrode, and a collector electrode. Hereinafter, IGBT will be described as an example of the power semiconductor device 100.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 시스템(100) 내 전력 반도체 소자(50)를 보여주는 개략적인 회로도이고, 도 5는 도 4의 전력 반도체 소자(50)를 보다 구체적으로 보여주는 개략적인 회로도이다.Figure 4 is a schematic circuit diagram showing the power semiconductor device 50 in the power semiconductor system 100 according to embodiments of the present invention, and Figure 5 is a schematic diagram showing the power semiconductor device 50 of Figure 4 in more detail. This is a circuit diagram.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 시스템(100) 내 전력 반도체 소자(50)를 보여주는 개략적인 회로도이다.4 and 5 are schematic circuit diagrams showing the power semiconductor device 50 in the power semiconductor system 100 according to embodiments of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전력 반도체 소자(50)는 외부와 연결을 위한 복수의 단자들을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the power semiconductor device 50 may include a plurality of terminals for connection to the outside.

예를 들어, 전력 반도체 소자(50)는 전력 반도체 트랜지스터들(PT)의 에미터 전극에 연결되는 에미터 단자(69), 전력 반도체 트랜지스터들(PT)의 켈빈 에미터 전극에 연결되는 켈빈 에미터 단자(66), 전력 반도체 트랜지스터들(PT)의 게이트 전극과 연결되는 게이트 단자(62), 전류를 모니터링하기 위한 전류 센서 트랜지스터들(ST)과 연결되는 전류 센서 단자(64), 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서(TC)와 연결되는 온도 센서 단자들(67, 68) 및/또는 전력 반도체 트랜지스터들(PT) 및 전류 센서 트랜지스터들(ST)의 컬렉터 전극과 연결되는 컬렉터 단자(61)를 포함할 수 있다For example, the power semiconductor device 50 has an emitter terminal 69 connected to the emitter electrode of the power semiconductor transistors (PT), and a Kelvin emitter connected to the Kelvin emitter electrode of the power semiconductor transistors (PT). Terminal 66, gate terminal 62 connected to the gate electrode of power semiconductor transistors (PT), current sensor terminal 64 connected to current sensor transistors (ST) for monitoring current, monitoring temperature. It may include temperature sensor terminals 67, 68 connected to the temperature sensor TC and/or a collector terminal 61 connected to the collector electrodes of the power semiconductor transistors PT and current sensor transistors ST. can

온도 센서(TC)는 온도 센서 단자들(67, 68)과 연결된 정션 다이오드(junction diode)를 포함할 수 있다. 정션 다이오드는 적어도 하나의 n형 불순물 영역과 적어도 하나의 p형 불순물 영역의 접합 구조, 예컨대 P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조, N-P-N 접합 구조 등을 포함할 수 있다. 본 구조는 전력 반도체 소자(50) 내에 온도 센서(TC)가 내장된 구조를 예시적으로 설명하고 있으나, 이 실시예의 변형된 예에서 온도 센서(TC)가 생략될 수도 있다.The temperature sensor TC may include a junction diode connected to the temperature sensor terminals 67 and 68. The junction diode may include a junction structure of at least one n-type impurity region and at least one p-type impurity region, such as a P-N junction structure, a P-N-P junction structure, or an N-P-N junction structure. This structure exemplarily describes a structure in which the temperature sensor TC is built into the power semiconductor device 50, but the temperature sensor TC may be omitted in a modified example of this embodiment.

전력 반도체 트랜지스터(PT)는 에미터 단자(69)와 컬렉터 단자(61) 사이에 접속되고, 전류 센서 트랜지스터(ST)는 전류 센서 단자(64)와 컬렉터 단자(61) 사이에 전력 반도체 트랜지스터(PT)와 일부 병렬적으로 접속된다. 전류 센서 트랜지스터(ST)의 게이트 전극과 전력 반도체 트랜지스터(PT)의 게이트 전극은 소정의 저항을 개재하여 게이트 단자(62)에 공유로 연결된다.The power semiconductor transistor (PT) is connected between the emitter terminal 69 and the collector terminal 61, and the current sensor transistor (ST) is connected between the current sensor terminal 64 and the collector terminal 61. ) and is partially connected in parallel. The gate electrode of the current sensor transistor (ST) and the gate electrode of the power semiconductor transistor (PT) are commonly connected to the gate terminal 62 through a predetermined resistance.

전류 센서 트랜지스터(ST)는 전력 반도체 트랜지스터(PT)와 실질적으로 같은 구조로 형성되며, 다만 소정의 비로 축소되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 전류 센서 트랜지스터(ST)의 출력 전류를 모니터링함으로써 전력 반도체 트랜지스터(PT)의 출력 전류를 간접적으로 모니터링할 수 있게 된다.The current sensor transistor (ST) is formed to have substantially the same structure as the power semiconductor transistor (PT), but may be reduced to a predetermined ratio. Accordingly, it is possible to indirectly monitor the output current of the power semiconductor transistor (PT) by monitoring the output current of the current sensor transistor (ST).

에미터 단자(69)는 전력 반도체 트랜지스터들(PT)의 접지 단자로 기능하고, 켈빈 에미터 단자(66)는 게이트 단자(62)의 드라이버부에 대한 접지 단자로 기능할 수 있다. 전류 센서 단자(64)에 접속된 센싱 저항의 센싱 전압을 읽으면 전류 센서 단자(64)로 흐르는 전류의 양을 계산할 수 있다.The emitter terminal 69 may function as a ground terminal of the power semiconductor transistors (PT), and the Kelvin emitter terminal 66 may function as a ground terminal for the driver portion of the gate terminal 62. By reading the sensing voltage of the sensing resistor connected to the current sensor terminal 64, the amount of current flowing into the current sensor terminal 64 can be calculated.

도 2, 도 4 및 도 5를 같이 참조하면, 게이트 구동부(120)는 전력 반도체 소자(50)의 스위칭을 제어하기 위하여 전력 반도체 소자(50)의 게이트 단자(62)에 접속될 수 있다.Referring to FIGS. 2, 4, and 5 together, the gate driver 120 may be connected to the gate terminal 62 of the power semiconductor device 50 to control the switching of the power semiconductor device 50.

밀러 구간 감지부(130)는 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 게이트 단자(62) 및 게이트 구동부(120) 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링할 수 있다.The Miller section detection unit 130 may be connected between the gate terminal 62 and the gate driver 120 to monitor changes in gate potential in order to detect whether the Miller section occurs during switching of the power semiconductor device 50.

제어부(115)는 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 밀러 구간 감지부(130)로부터 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 여부를 검출할 수 있다.The control unit 115 may receive a gate potential change signal from the Miller section detection unit 130 when switching the power semiconductor device 50, determine whether the Miller section occurs, and detect whether the power semiconductor device 50 has a short circuit. there is.

예를 들어, 밀러 구간 감지부(130)는, 게이트 구동부(120) 및 게이트 단자 사이(62)에 접속된 션트 저항(Rs)과 전위 검출부(125)를 포함할 수 있다. 전위 검출부(135)는 션트 저항(Rs) 양단에 접속되어, 션트 저항(Rs) 양단의 전위 신호를 게이트 전위 변화 신호로 제어부(115)에 전달할 수 있다.For example, the Miller section detection unit 130 may include a shunt resistor (Rs) and a potential detection unit 125 connected between the gate driver 120 and the gate terminal 62. The potential detection unit 135 is connected to both ends of the shunt resistor (Rs) and can transmit the potential signal at both ends of the shunt resistor (Rs) as a gate potential change signal to the control unit 115.

예를 들어, 제어부(115)는 전위 검출부(135)로부터 전달된 게이트 전위 변화 신호를 기준 신호와 비교하여 밀러 구간이 없다고 판단되면 전력 반도체 소자(50)에 쇼트 서킷이 발생된 것으로 판단할 수 있다.For example, the control unit 115 compares the gate potential change signal transmitted from the potential detection unit 135 with the reference signal, and if it is determined that there is no Miller section, it may be determined that a short circuit has occurred in the power semiconductor device 50. .

나아가, 제어부(115)는 전력 반도체 소자의(50) 쇼트 전류의 감지 전에, 게이트 전위 변화 신호로부터 미리 전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 발생 여부를 검출할 수 있다.Furthermore, the control unit 115 may detect whether a short circuit of the power semiconductor device 50 has occurred in advance from the gate potential change signal before detecting the short circuit current of the power semiconductor device 50.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 반도체 시스템(100)을 개략적인 블럭도이다. 도 3의 전력 반도체 시스템(100)은 도 2의 전력 반도체 시스템(100)에서 게이트 드라이버(120)의 구성을 보다 구체화한 것일 수 있다.Figure 3 is a schematic block diagram of a power semiconductor system 100 according to another embodiment of the present invention. The power semiconductor system 100 of FIG. 3 may be a more specific configuration of the gate driver 120 in the power semiconductor system 100 of FIG. 2 .

도 3 내지 도 5를 같이 참조하면, 게이트 드라이버(120)는 구동 집적회로(driver IC, 122), 전원 스위칭부(124) 및 수동소자부(126)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5 , the gate driver 120 may include a driving integrated circuit (driver IC) 122, a power switching unit 124, and a passive element unit 126.

예를 들어, 구동 집적회로(122)는 제어부(115)로부터 구동 신호를 인가받을 수 있고, 이에 따라 전원 스위칭부(124)로 스위칭 신호를 출력할 수 있다. 제어부(115)로부터 구동 신호가 수신되면, 구동 집적회로(122)는 전원 스위칭부(124)로 턴-온(turn-on) 전압을 출력할 수 있다.For example, the driving integrated circuit 122 may receive a driving signal from the control unit 115 and output a switching signal to the power switching unit 124 accordingly. When a driving signal is received from the control unit 115, the driving integrated circuit 122 may output a turn-on voltage to the power switching unit 124.

전원 스위칭부(124)는 전원(Vcc)과 접지부 사이에 연결된 2개의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자들(Q1, Q2)은 NMOS 트랜지스터일 수 있고, 이 경우 전원 스위칭부(124)로부터 출력되는 턴-온 전압은 NMOS 트랜지스터들을 켜기 위한 하이 레벨 전압일 수 있다.The power switching unit 124 may include two switching elements (Q1, Q2) connected between a power source (Vcc) and a ground unit. For example, the switching elements Q1 and Q2 may be NMOS transistors, and in this case, the turn-on voltage output from the power switching unit 124 may be a high level voltage for turning on the NMOS transistors.

수동 소자부(126)는 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다. 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)은 서로 병렬 연결되고, 제 1 다이오드(D1)는 제 1 저항(R1)에 직렬 연결되고, 제 2 다이오드(D2)는 제 2 저항(R2)에 직렬 연결될 수 있다. 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)는 서로 반대 방향으로 병렬 접속될 수 있다.The passive element unit 126 may include a first resistor (R1), a second resistor (R2), a first diode (D1), and a second diode (D2). The first resistor (R1) and the second resistor (R2) are connected in parallel with each other, the first diode (D1) is connected in series with the first resistor (R1), and the second diode (D2) is connected to the second resistor (R2). can be connected in series. The first diode (D1) and the second diode (D2) may be connected in parallel in opposite directions.

이에 따르면, 게이트 드라이버(120)는 제어부(115)의 구동 신호에 따라서, 전력 반도체 소자(50)의 게이트 단자(62)에 턴-온 전압 또는 턴-오프 전압을 출력할 수 있다.According to this, the gate driver 120 may output a turn-on voltage or a turn-off voltage to the gate terminal 62 of the power semiconductor device 50 according to the driving signal of the control unit 115.

전력 반도체 소자(50)의 쇼트 서킷 검출 장치(110)는 게이트 드라이버(120)에 의한 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 동작 시 게이트 단자(62)로 흐르는 게이트 전류의 변화에 따른 게이트 단자(62)의 게이트 전위 변화를 모니터링할 수 있다.The short circuit detection device 110 of the power semiconductor device 50 detects the gate terminal 62 according to a change in the gate current flowing to the gate terminal 62 during the switching operation of the power semiconductor device 50 by the gate driver 120. Changes in gate potential can be monitored.

도 6을 참조하면, 쇼트 서킷이 발생되지 않은 경우 전력 반도체 소자(60)의 스위칭 동작 시 신호 파형에서 밀러 구간(miller plateau)이 발생되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that when a short circuit does not occur, a Miller plateau occurs in the signal waveform during the switching operation of the power semiconductor device 60.

첫 번째 구간(A)에서, 전력 반도체 소자(50)의 게이트-에미터간 기생 커패시터(CGE)가 충전되면서, 게이트 전류(IG)가 가장 큰 값을 보이고, 게이트-에미턴간 전위(VGE)가 상승된다.In the first section (A), as the parasitic capacitor (C GE ) between the gate and emitter of the power semiconductor device 50 is charged, the gate current (I G ) shows the largest value, and the potential between the gate and emitter (V GE ) rises.

두 번째 구간(B)에서, 게이트-에미턴간 전위(VGE)가 유지되고, 게이트 전류(IG)는 게이트-컬렉터간 기생 커패시터(CGC)를 방전시키는 데 사용되며, 게이트 전류(IG)는 이상적으로 같은 값으로 유지된다.In the second period (B), the gate-to-emitter potential (V GE ) is maintained, the gate current (I G ) is used to discharge the gate-to-collector parasitic capacitor (C GC ), and the gate current (I G ) is ideally kept at the same value.

이와 같이, 게이트-에미턴간 전위(VGE)와 게이트 전류(IG)가 유지되는 구간을 밀러 구간이라고 부른다.In this way, the section in which the gate-emitter potential (V GE ) and gate current (I G ) are maintained is called the Miller section.

세 번째 구간(C)에서, 시스템에서 요청하는 게이트-에미턴간 전위(VGE)가 될 때까지 게이트-에미터간 기생 커패시터(CGE)가 충전될 수 있다. 게이트-에미터간 기생 커패시터(CGE)가 충전되가면 시간이 지남에 따라서 게이트 전류(IG)는 감소될 수 있다.In the third section (C), the gate-to-emitter parasitic capacitor (C GE ) may be charged until the gate-to-emitter potential (V GE ) requested by the system is reached. As the gate-emitter parasitic capacitor (C GE ) is charged, the gate current (I G ) may decrease over time.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 시스템(100)에서 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 쇼트 서킷 검출 장치(110)를 통한 전기적인 신호의 측정 결과를 통해서 쇼트 서킷 검출 결과를 보여준다.Below, the short circuit detection results are shown through the measurement results of electrical signals through the short circuit detection device 110 when switching the power semiconductor device 50 in the power semiconductor system 100 according to embodiments of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 소자에서 정상 상태에서 스위칭 특성을 보여주는 타이밍 그래프이다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 반도체 소자에서 쇼트 상태에서 스위칭 특성을 보여주는 타이밍 그래프이다.Figure 7 is a timing graph showing switching characteristics in a steady state in a power semiconductor device according to embodiments of the present invention. Figure 8 is a timing graph showing switching characteristics in a short circuit state in a power semiconductor device according to embodiments of the present invention.

도 7을 참조하면, 정상 상태의 스위칭 동작의 경우, 스위칭 시 게이트-에미턴간 전위(VGE)간 전위가 밀러 구간을 보여줌에 따라서, 쇼트 서킷 검출 장치(110) 내 밀러 구간 감지부(130)에서 측정된 게이트 전위 변화 신호(Vshunt)에도 밀러 구간에 대응되는 신호의 변화가 관측되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, in the case of a switching operation in a normal state, as the potential between the gate-emitter potential (V GE ) shows a Miller section during switching, the Miller section detection unit 130 in the short circuit detection device 110 It can be seen that a change in the signal corresponding to the Miller section is also observed in the gate potential change signal (V shunt ) measured in .

반면, 도 8을 참조하면, 쇼트 서킷 상태의 스위칭 동작의 경우, 스위칭 시 게이트-에미턴간 전위(VGE)간 전위가 밀러 구간을 보이지 않음에 따라서, 쇼트 서킷 검출 장치(110) 내 밀러 구간 감지부(130)에서 측정된 게이트 전위 변화 신호(Vshunt)에도 밀러 구간에 대응되는 신호의 변화가 관측되지 않는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 8, in the case of a switching operation in a short circuit state, the potential between the gate-emitter potential (V GE ) does not show a Miller section during switching, so the Miller section is detected in the short circuit detection device 110. It can be seen that no change in the signal corresponding to the Miller section is observed in the gate potential change signal (V shunt ) measured in the unit 130.

도 7 및 도 8을 비교해 보면, 정상 상태의 경우 게이트 전위 변화 신호(Vshunt)가 밀러 구간에 대응하여 신호가 감소하다가 다시 유지되는 구간을 거친 후 감소함에 반해서, 쇼트 서킷 상태의 경우 게이트 전위 변화 신호(Vshunt)가 유지되는 구간 없이 연속적으로 감소하는 것을 알 수 있다.Comparing Figures 7 and 8, in the normal state, the gate potential change signal (V shunt ) decreases in response to the Miller section and then decreases after passing through the maintained section, while in the case of a short circuit state, the gate potential change It can be seen that the signal (V shunt ) decreases continuously without a maintained section.

따라서, 밀러 구간 감지부(130)에서 게이트 전위 변화 신호(Vshunt)를 측정하여, 기준 신호와 비교하거나 또는 해당 신호를 분석함으로써, 전력 반도체 소자(50) 내 쇼트 서킷 발생 여부를 검출할 수 있다.Therefore, it is possible to detect whether a short circuit occurs in the power semiconductor device 50 by measuring the gate potential change signal (V shunt ) in the Miller section detection unit 130 and comparing it with a reference signal or analyzing the signal. .

쇼트 서킷이 발생된 상태에서 전력 반도체 소자(60)의 스위칭 시, 컬렉터-에미터간 동작 전류(ICE)는 설정된 임계 값 이상으로 흐를 수 있다. 이 경우, 종래에 따르면 컬렉터-에미터간 동작 전류(ICE)가 소정 설정 시간 이상 흐른 후에 이러한 쇼트 전류를 감지할 수 있다.When switching the power semiconductor device 60 in a state where a short circuit occurs, the operating current (I CE ) between the collector and emitter may flow above a set threshold value. In this case, according to the related art, this short current can be detected after the collector-emitter operating current (I CE ) flows for more than a predetermined set time.

하지만, 본 발명에 따르면, 밀러 구간 감지부(130) 내 션트 저항(Rs) 양단에서 게이트 전위 변화를 모니터링 하여 밀러 구간 발생 여부를 판단하게 되며, 밀러 구간이 없는 경우 쇼트 서킷이 발생된 것으로 빠르게 검출할 수 있다.However, according to the present invention, the occurrence of the Miller section is determined by monitoring the gate potential change at both ends of the shunt resistance (Rs) in the Miller section detection unit 130, and if there is no Miller section, it is quickly detected that a short circuit has occurred. can do.

예를 들어, 밀러 구간 발생 여부는, 밀러 구간 감지부(130)로부터 전달받은 게이트 전위 변화 신호를 쇼트 서킷이 발생되지 않은 정상적인 기준 게이트 전위 변화 신호와 비교하여, 상이 시 밀러 구간이 발생된 것으로 판단할 수 있다.For example, the occurrence of the Miller section is determined by comparing the gate potential change signal received from the Miller section detection unit 130 with a normal reference gate potential change signal in which no short circuit occurs, and when different, it is determined that the Miller section has occurred. can do.

다른 예로, 밀러 구간 발생 여부는, 밀러 구간 감지부(130)로부터 전달받은 게이트 전위 변화 신호를 해석하여 밀러 구간이 있는지를 독자적으로 판단할 수도 있다.As another example, the occurrence of the Miller section may be independently determined by analyzing the gate potential change signal received from the Miller section detection unit 130.

따라서, 게이트 전류 또는 게이트 전위 신호로부터 밀러 구간 발생을 검출하면, 컬렉터-에미터간 동작 전류(ICE)가 소정 시간 흐르기 전에, 즉 쇼트 전류가 감지 되기 전에, 초기에 쇼트 서킷 발생 여부를 판단할 수 있다.Therefore, if the occurrence of a Miller section is detected from the gate current or gate potential signal, it is possible to determine whether a short circuit has occurred initially before the operating current (I CE ) between the collector and emitter flows for a predetermined time, that is, before the short current is detected. there is.

이에 따르면, 전력 반도체 소자(50)로 쇼트 전류가 거의 흐르기 전 또는 흐르기 시작함과 동시에 쇼트 서킷 발생 여부를 빠르게 판단하여, 전력 반도체 시스템(100)을 제어할 수 있다. 따라서, 쇼트 전류가 흐르면서 전력 반도체 소자(50) 또는 다른 소자에 소손이 발생되는 것을 방지할 수 있다.According to this, it is possible to control the power semiconductor system 100 by quickly determining whether a short circuit occurs before or at the same time as the short current flows to the power semiconductor device 50. Accordingly, it is possible to prevent damage to the power semiconductor device 50 or other devices while a short current flows.

전술한 본 발명의 실시예들에 따른 쇼트 서킷 검출 장치(110) 및 이를 포함하는 전력 반도체 시스템(100)에 따르면, 전력 반도체 소자(50)의 게이트 단자(62)에 션트 저항(Rs)을 부가한 후 게이트 전류 또는 게이트 전위 변화를 모니터링함으로써, 전력 반도체 소자(50)의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 판단할 수 있어서 시스템의 동작 안정성을 높일 수 있다.According to the short circuit detection device 110 according to the embodiments of the present invention described above and the power semiconductor system 100 including the same, a shunt resistance (Rs) is added to the gate terminal 62 of the power semiconductor device 50. By monitoring the change in gate current or gate potential, it is possible to determine whether a Miller period occurs during switching of the power semiconductor device 50, thereby increasing the operational stability of the system.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

50: 전력 반도체 소자
100: 전력 반도체 시스템
110: 쇼트 서킷 검출 장치
115: 제어부
120: 게이트 드라이버
130: 밀러 구간 감지부50: Power semiconductor device
100: Power semiconductor system
110: Short circuit detection device
115: control unit
120: gate driver
130: Miller section detection unit

Claims (7)

전력 반도체 소자의 스위칭을 제어하기 위해서 상기 전력 반도체 소자의 게이트 단자에 접속된 게이트 구동부;
상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 상기 게이트 단자 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링하기 위한 밀러 구간 감지부; 및
상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 상기 밀러 구간 감지부로부터 상기 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부;를 포함하고
상기 제어부는 상기 게이트 전위 변화 신호를 기준 신호와 비교하여 밀러 구간이 없다고 판단되면 상기 전력 반도체 소자에 쇼트 서킷이 발생된 것으로 판단하고,
상기 제어부는 상기 전력 반도체 소자의 동작 전류가 흐르기 전에, 상기 게이트 전위 변화 신호로부터 미리 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 발생 여부를 검출하고,
상기 동작전류는 상기 전력 반도체 소자의 컬렉터 단자 및 에미터 단자 간의 전류인
전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치.A gate driver connected to the gate terminal of the power semiconductor device to control switching of the power semiconductor device;
A Miller section detection unit connected between the gate terminal and the gate driver to monitor gate potential changes in order to detect whether a Miller section occurs during switching of the power semiconductor device; and
A control unit that receives the gate potential change signal from the Miller section detection unit when switching the power semiconductor device, determines whether the Miller section occurs, and detects whether a short circuit of the power semiconductor device is included;
The control unit compares the gate potential change signal with a reference signal and, if it is determined that there is no Miller section, determines that a short circuit has occurred in the power semiconductor device,
The control unit detects whether a short circuit of the power semiconductor device occurs in advance from the gate potential change signal before the operating current of the power semiconductor device flows,
The operating current is the current between the collector terminal and the emitter terminal of the power semiconductor device.
Short circuit detection device for power semiconductor devices. 제 1 항에 있어서,
상기 밀러 구간 감지부는,
상기 게이트 구동부 및 상기 게이트 단자 사이에 접속된 션트 저항; 및
상기 션트 저항 양단에 접속된 전위 검출부;를 포함하고,
상기 전위 검출부는 상기 션트 저항 양단의 전위 신호를 상기 게이트 전위 변화 신호로 상기 제어부에 전달하는,
전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 검출 장치.According to claim 1,
The Miller section detection unit,
a shunt resistor connected between the gate driver and the gate terminal; and
It includes a potential detection unit connected to both ends of the shunt resistor,
The potential detector transmits the potential signal at both ends of the shunt resistor to the control unit as the gate potential change signal,
Short circuit detection device for power semiconductor devices. 삭제delete 삭제delete 게이트 단자를 포함하는 전력 반도체 소자;
상기 전력 반도체 소자의 스위칭을 제어하기 위해서 상기 게이트 단자에 접속된 게이트 구동부;
상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 밀러 구간 발생 여부를 감지하기 위해서 상기 게이트 단자 및 상기 게이트 구동부 사이에 접속되어 게이트 전위 변화를 모니터링하기 위한 밀러 구간 감지부; 및
상기 전력 반도체 소자의 스위칭 시 상기 밀러 구간 감지부로부터 상기 게이트 전위 변화 신호를 전달받아 밀러 구간 발생 여부를 판단하여 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 여부를 검출하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 게이트 전위 변화 신호를 기준 신호와 비교하여 밀러 구간이 없다고 판단되면 상기 전력 반도체 소자에 쇼트 서킷이 발생된 것으로 판단하고,
상기 제어부는 상기 전력 반도체 소자의 동작 전류가 흐르기 전에, 상기 게이트 전위 변화 신호로부터 미리 상기 전력 반도체 소자의 쇼트 서킷 발생 여부를 검출하고,
상기 동작 전류는 상기 전력 반도체 소자의 컬렉터 단자 및 에미터 단자 간의 전류인
전력 반도체 시스템.A power semiconductor device including a gate terminal;
A gate driver connected to the gate terminal to control switching of the power semiconductor device;
A Miller section detection unit connected between the gate terminal and the gate driver to monitor changes in gate potential in order to detect whether a Miller section occurs during switching of the power semiconductor device; and
A control unit that receives the gate potential change signal from the Miller section detection unit when switching the power semiconductor device, determines whether the Miller section occurs, and detects whether the power semiconductor device has a short circuit;
The control unit compares the gate potential change signal with a reference signal and, if it is determined that there is no Miller section, determines that a short circuit has occurred in the power semiconductor device,
The control unit detects whether a short circuit of the power semiconductor device occurs in advance from the gate potential change signal before the operating current of the power semiconductor device flows,
The operating current is the current between the collector terminal and the emitter terminal of the power semiconductor device.
Power semiconductor system. 제 5 항에 있어서,
상기 전력 반도체 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)를 포함하는,
전력 반도체 시스템.According to claim 5,
The power semiconductor device includes an insulated gate bipolar transistor (IGBT),
Power semiconductor system. 제 5 항에 있어서,
상기 전력 반도체 소자는 인버터 시스템의 전력을 스위칭하기 위해서 사용되는,
전력 반도체 시스템.According to claim 5,
The power semiconductor device is used to switch power of the inverter system,
Power semiconductor system.
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