KR970003185B1

KR970003185B1 - 파워트랜지스터용 과전류 보호회로

Info

Publication number: KR970003185B1
Application number: KR1019930019063A
Authority: KR
Inventors: 지히로 오까도; 마꼬또 히데시마
Original assignee: 사또 후미오; 가부시끼가이샤 도시바; 사까모또 미찌오; 도시바 에프에 시스템 엔지니어링 가부시끼가이샤
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1997-03-14
Also published as: DE69310679T2; EP0599455A2; DE69310679D1; EP0599455B1; AU663972B2; AU4749093A; CN1089043A; CN1049770C; EP0599455A3; US5485341A

Abstract

내용없음.

Description

파워트랜지스터용 과전류 보호회로

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 파워트랜지스터용 과전류 보호회로의 회로도.

제2도는 제1실시예의 동작설명도.

제3도는 제1실시예의 다른 동작설명도.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 의한 파워트랜지스터용 과전류 보호회로의 회로도.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 의한 파워트랜지스터용 과전류 보호회로의 회로도.

제6도는 쟤3실시예의 동작설명용 파형도.

제7도는 본 발명의 제4실시예에 의한 파워트랜지스터용 과전류 보호회로의 회로도.

제8도는 본 발명의 제5실시예에 의한 파워트랜지스터용 과전류 보호회로의 회로도.

제9도는 본 발명의 기술배경의 설명도.

제10도는 파워트랜지스터의 과전류 내량설명도.

제11도는 과전류 보호기능을 구비한 종래 기술의 IGBT의 설명도.

제12도는 종래기술에 대한 문제점들의 설명용 특성그래프.

제13도는 1GBT를 사용한 주회로의 동작에 있어서의 문제점들의 설명도.

본 발명은 파워트랜지스터의 과전류 보호회로에 관한 것이며, 구체적으로는 부하의 단락등으로 발생되는 과전류를 고속으로 제한하는 1GBT 또는 MOSFET 등의 전압-구동형 파워트랜지스터의 과전류 보호회로에 관한 것이다.

1GBT들(insulated gate bipolar transistors)은 전압구동형 파워트랜지스터로 널리 알려져 있다. IGBT등은 ON전압이 낮고 MOS게이트 구조로 구동전력이 적고 비교적 고속으로 스위칭하므로 그 응용분야가 급속히 넓어지고 있다. ON전압과 스위칭속도 특성들은 상반관계에 있고 이들간의 트레이드오프(trade-off)를 개량하여 더 고성능의 장치를 제공하기 위하여 중단없는 연구노력을 하고 있다.

제9도의(a)는 이들 연구에서 예측되는 제3세대 이후의 IGBT의 ON전압특성이다.

제1세대의 IGBT의 ON전압특성 A를 비교목적으로 나타냈다. 현재 사용하는 제2세대 IGBT의 특성 B도 나타냈다. 콜렉터 전류(IC)를 퍼센트(%)로 나타내고 각 IGBT의 정격전류를 100으로 하였다.

이들 특성들에서 볼 수 있는 바와같이 부하의 단락등으로 콜렉터 에미터간 전압(VCE)이 상승하면 정격전류보다도 훨씬 큰 콜렉터전류(IC)가 흐른다. 제1세대의 IGBT의 경우에는 이 과전류는 정격전압의 6∼8배이고 한편 제2새대의 IGBT의 경우에는 10∼12배의 과전류가 흐른다.

현재 연구중인 제3세대 이후의 IGBT는 ㎛ 단위의 DRAM급 패턴닝과 같은 개량을 갖는다. 이와같이 함으로써 정격전류의 15∼20배의 과전류특성(C)를 갖게 된다.

이와같이 큰 과전류로 되면 고속전류제한과 차단이 곤란하게 되고 장치의 과전류보호가 곤란하게 된다. 또 이와같은 큰 과전류로는 비록 고속전류제한과 회로차단이 된다할지라도 과도한 서자 전압이 발생되여 안전한보호가 곤란해져 장치의 과전류 보호를 곤란하게 한다.

부하단락시의 종래의 IGBT들의 보호를 이하에 설명하겠다. 제9도(b)는 IGBT들을 사용한 대표적인 주회로구성을 나타내고 있다. 이 장치에서는 DC전원(1)의 DC전압을 IGBT들(21∼26)로된 부리지형 콘버터(인버터)(2)를 사용하여 변환한 AC전압에 의해서 전동기(3)가 구동된다. 이 장치에서는 부하(전동기)의 양단자간에 단락이 발생될때에 단락전류가 정측과 부측의 IGBT를 거쳐서 흐른다. 동일 아압의 정측과 부측의 IGBT에 동시에 ON신호(노이즈나 오동작에 의한 신호가 입력된 경우에는 마찬가지로 단락 전류가 흐른다.

이 단락전류를 IGBT가 견딜 수 있는 시간 내량은 현재의 IGBT를의 경우에는 장치의 정격전압의 80%의 전압에서 10∼20㎲이다. 이것은 과전류가 검출되어 7.5∼10㎲내에 전류제한과 회로차단이 되도록 단락보호가 제공되어야 함을 의미한다.

제10도(b)는 일정한 콜렉터 에미터간 전압(VCE)하에 단락시에 흐르는 콜렉터전류(IC)와 내량시간(tw)간의 관계를 나타낸 IGBT의 단략 내량의 특성그래프이다. 그 시험회로도 제10도(a)에 나타냈다. 이 특성그래프에서 볼 수 있는 바와같이 콜랙터전류(IC)와 내량시간(tw)은 실제로 일정파워 관계를 갖고 있다. 따라서 내량시간(tw)은 부하단락 등으로 콜렉터전류(IC)가 증가되면 내량시간(tw)이 짧아지므로 고속보호동작을 필요로 한다.

따라서 부하단락으로 인한 과전류의 발생이 검출될때에 IGBT의 트랜지스터 작용을 이용하여 IGBT의 게이트전압을 낮게함으로써 단락전류를 억제함으로써 겉보기 단락내량시간을 길게하는 각종 방법이 제안되어 있다(일본국 특개소 61-251323호 공보)

제11도에 나타낸 회로는 학회(일본국 평성 4년 전기학회 전국대회 470)에서 발표된 것이며 주 IGBT(4a)의 전류를 검출하는 전류감지 IGBT(4b)를 설비하여 특정전류를 초과할때에 NLU(non latch up)회로(50)에 의해서 IGBT게이트의 전압을 저하시켜 단락전류를 억제하는 것이다.

NLU회로(50)의 일예를 제11도(d)에 나타냈다. 여기서 52 및 53은 저항들이고 54는 MOSFET이다. 제11도(d)에서 전류감지 IGBT(4b)의 에미터전류에 의해서 생성되는 저항(52)의 전압강하가 MOSFET(54)의 게이트 임계전압을 초과할때에 전류는 게이트저항(51)을 거쳐서 MOSFET(54)의 드레인으로 흘러 IGBT(4b)의 게이트전압을 하강시킨다. 다음 방법으로는 NLU회로(50)를 제11도(c)에 나타낸 것과같은 회로로해도 좋다. 이회로에서는 MOSFET(54)는 바이폴러트랜지스터(55)로 대치된다.

이 회로구성으로 단락전류가 제11도(c)에 나타낸 것과같이 제한될 수 있고 대략 내량시간의 겉보기 연장이 과전류시의 IGBT의 게이트전압을 하강시킴으로써 IGBT의 ON저항을 증가시킴으로써 제11도(b)에 나타낸 것과같이 달성될 수 있다.

IGBT의 단락 내량을 제11도의 종래기술의 방법으로 증카시키더라도 다음 문제점들에 처한다. 단락고장이 검출되었을때에 IGBT브리지를 구동시키기 위하여 신호를 OFF시킬 분리회로가 필요하다. 특히 단락전류를 200%정도로 제한하게 설계되어 있으므로 단락고장의 검출이 상기 과전류 검출에 의해서는 관란해진다.

또 제11도(d)의 FET(54)의 동일 드레인 전류에 대해서도 게이트저항(51)의 값(Rg)에 따라서 게이트전압이 상이하므로 전류제한치(ICL)는 게이트저항치(Rg)에 따라서 제12도에 나타낸 것과같이 변화된다.

전류제한치(ICL)의 변화에 있어서 감소는 제11도(d)의 전류검출치에 대하여 드레인전류 게인(gain)을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나 이것이 달성되는 정도에는 한계가 있다. 즉 이 게인이 과도하게 상승되면 MOSFET(54)는 아날로그 작용보다도 오히려 스위칭 작용을 행하므로 IGBT(4)의 게이트가 영(0) 가까이 하강하여 ON상태와 OFF상태간에서 IGBT의 전류가 발진한다.

따라서 Rg값을 IGBT의 스위칭 속도를 올리기 위하여 작게하면 회로전류제한치(ICL)가 상송하여 단락 내량시간이 짧아진다는 결점이 있다.

IGBT들이 병렬로 연결된 경우에는 발진 발생문제가 있다. 특히 각 IGBT의 전류제한기능의 동작레벨에 차이가 있을대에 1개의 IGBT의 전류제한기능이 동작을 개시하면 제한된 전류가 다른 IGBT로 옮겨가 그 IGBT의 전류제한기능이 동작을 개시한다. 이 반복이 IGBT들을 파손하는 일종의 발진상태를 일으킬 위험이 있다.

또 제11도(a)에 나타낸 회로의 IGBT전류제한기능의 동작이 극히 빨라도 다이오드와 역병렬연결로 IGBT가 사용될때에 다음과 같은 문제점들이 있다.

특히 제13도의 회로에 나타낸 것과같이 방전전류(iD)가 부하인덕터(3L)로부터 다이오드(21D)로 흐른다. 그리고 IGBT(24)가 ON될때에 제13도의 파형도로 나타낸 것과같이 IGBT(24)의 전류(IC)는 상층부에서 부하전류(iD)의 1.5∼2배의 흐른다.

이 전류파형의 사선친 부분은 다이오드(21D)의 리커버리전류이고 다이오드의 내전압이 높아질수록 증가되고 온도상승과 함께 증가하는 특성을 갖고 있다.

전류제한치가 이 피크전류보다도 낮으면 IGBT의 턴온손실은 현저하게 증가된다. 따라서 부하전류(iD)를 IGBT의 정격전류까지 사용한다면 피크전류는 정격전류의 200% 정도로 된다. 마진을 고려하여 정격전류의 취소 250%로 설정했다. 이것은 단락내량시간이 짧아지는 문제로 된다.

또 게이트저항치(Rg)를 스위칭 동작을 빨리하기 위해서 감소하면 정격전류의 500∼600%의 전류제한을 필요하게 되기도 하여 보호협조를 달성하기 어렵게 한다.

NLU회로가 설비된 제11도에 나타낸 것과 같은 시스템에 있어서도 전류의 피크치가 제한되어도 전류의 고속차단이 부유인덕턴스(L0)에 의해서 생성된 서지전압(-LO·dIC/dt)으로 인하여 IGBT의 안전동작을 초과하여 장치를 열화시킬 위험이 있다.

제10도(C)는 IGBT의 안전동작 영역의 예를 나타내고 있다. 전류(IC)가 증가함에 따라서 서지전압(VCEP)을 하강시킬 필요가 있다. 특히 콘버터의 용량이 증가되면 고장전류도 커지나 부유인덕탄스는 구조상 작게할수 없으므로 그만큼 서지전압이 증대되는 경향으로 된다.

따라서 서지전압을 저하시키기 위해서는 전류변화율(dIC/dt)를 낮추는 것만이 상책이다.

최종적으로 250∼500%로 제한한 전류를 구동신호를 OFF하여 차단동작을 시켜야한다. 이때에 발생된 서지전압은 -LO·dIC/dt로 결정된다. 이 서지전압이 트랜지스터의 역바이어스 안전동작 영역외를 통과하면 트랜지스터는 영구히 파손된다. 200%의 전류를 차단하는 경우에는 IGBT의 안전동작 영역은 그 정격전압의 80%정도로 저하한다.

특히 콘버터의 용량이 증대되면 부유인덕턴스(LO)도 증가되는 경향이 있어 서지전압의 상당한 증가가 있다. 이것은 스너버회로(surge absorption circuit)가 트랜지스터의 주장치보다도 큰 면적과 더 많은 원가를 차지하게 한다.

따라서 본 발명의 목적은 트랜지스터의 과전류를 과속으로 검출하여 제한할 수 있고 고신뢰성으로 과전류를 차단할 수 있는 파워트랜지스터용 과전류보호회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 트랜지스터의 과전류를 고속으로 검출하여 제한할 수 있고 그런후에 과전류 차단시에 발생되는 서지 전압을 억제하여 고신뢰도로 과전류를 차단할 수 있는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 이들 목적과 다른 목적들은 게이트회로에 의해서 발생되는 게이트구동 전압에 응답하여 주전류를 흘리기 위한 파워 트랜지스터용 과전류보호회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이 과전류보호회로는 파워트랜지스터내에 흐르는 주전류를 검출하여 이 주전류에 대응하는 검출전압을 생성하는 전류검출회로와 이 검출전압을 공급받도록 접속되어 이 검출전압이 소정치를 초과할때에 이 검출전압과 소정치와의 차에 대응하는 제어전류를 발생하는 레벨검출회로를 포함하고 있다.

또 이 과전류보호회로는 이 제어전류를 공급받도록 접속되어 이 제어전류에 따라서 게이트 구동전압을 조절하여 주전류를 제한하는 전류제어회로와 이 제어전류를 공급반도록 접속되어 이 제어전류에 따라서 OFF상태로 게이트 구동전압을 제어하여 주전류를 영(0)으로 하는 구동지령제어회로를 포함하고 있다.

본 발명의 하나의 태양에 의하면 게이트 회로에 의해서 발생된 게이트구동전압에 응답하여 주전류를 흘리는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로를 구비한다. 이 과전류보호회로는 파워트랜지스터내에 흐르는 주전류를 검출하여 주전류에 대응하는 검출전압을 발생하는 전류 경출회로와 이 검출전압을 공급받도록 접속되어 이 검출전압이 소정치를 초과할때에 이 검출전압과 소정치와의 차에 대응하는 제어전류를 발생하는 레벨검출회로를 포함하고 있다.

또 이 과전류보호회로는 제어전류를 게이트 회로로부터 레벨검출회로로 바이패스시켜 게이트 구동전압을 저하시킴으로써 주전류를 제한하는 전류제어회로와 제어전류가 소정시간 계속했을 때에 폐로하여 자기보지하고 이 제어전류를 서서히 분류하고 게이트 구동전압을 저하시켜 파워트랜지스터를 강제로 OFF시키는 강제 턴오프회로를 포함하고 있다.

이 게이트구동전압은 먼지 전류 제어회로에 의해서 제어된 다음 전류제어회로와 강제 턴오프회로에 의해서 제어되어 레벨검출회로로 흐르는 제어전류가 감소되고 상기 강제 턴오프회로내의 전류분류가 증가된다. 그리고 최종적으로 이 강제턴오프회로에 의해서 원활하게 주전류가 차단된다.

트랜지스터내에 주전류가 흐를때에 전류 검줄회로는 주전류에 비례하는 검출전압을 출력한다. 이 검출전압이 레벨검출회로의 설정전압을 초과할때에 이 차에 대응하는 제어전류가 출력된다. 이 제어전류에 따라서 전류제어회로는 트랜지스터의 구동전압을 저하시켜 주전류를 억제함으로써 전류제한 제어를 행한다. 제어전류가 출력되면 구동지령제어회로가 구동전압을 OFF상태로 제어하여 트랜지스터의 주전류를 영으로 한다.

파워트랜지스터로의 과전류가 소정치를 초과할때에 이 전류에 대응하는 제어전류가 게이트 회로로부터 흘러 게이트전압을 저하시킨다.

게이트전압이 하강될때에 파워트랜지스터의 도전저항이 증가되고 전류제어루프로써 기능하여 과전류가 실제로 소정치 근방으로 유지될 수 있다. 제어전류가 흐를때에 파워트랜지스터의 구동신호가 ON상태로 보지되고, 이 구동신호에 의해서 OFF동작을 행할 수 없다. 제어전류가 소정시간동안 계속되면 강제 턴오프회로내의 소정회로가 폐로되고 자기보지가 행해진다. 그런후에 제어전류가 점점 더 소정회로로 분류된다. 이 분류된 전류의 완만한 증가로 상기 전류제어루프에 의해서 생성된 제어전류가 영일때에 강제 턴오프회로에 의해서 오픈루프로 절환되게 된다. 그런후에 게이트전압이 더 서서히 하강하고 파워트랜지스터내에 흐르는 전류가 서서히 차단된다. 제어전류가 일정시간(파워트랜지스터의 전류가 영으로 될때까지의 시간을 포함한다)동안 계속되면 구동신호는 OFF상태로 복귀되어 자기보지상태가 해제되어 초기상태로 복귀된다.

본 발명의 실시예를 동일부분 또는 대응하는 부분을 동일부호로 나타낸 첨부도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명하겠다.

본 발명의 제1실시예를 제1도에 나타냈다. 제1도(a)에서 IGBT(4)는 주전류를 제어하는 IGBT(4a)와 전류검출을 위한 감지 IGBT(4b)로 되어 있다. 그들의 각각의 게이트와 콜렉터는 병렬로 접속되어 있고 한편 그들의 에이터들은 각각 독립단자들로 구성되어 있다. AND회로(11)는 트랜지스터(12)를 구동신화(SO)에 응답하여 ON 또는 OFF시킨다.

포토컵플러(photocoupler)(13)에서는 전류가 트랜지스터(12)가 ON이냐 OFF냐에 따라서 전류가 발광다이오드내에서 흐른다. 포토컵플러(13)는 게이트전원를(19,20)에 의해서 작동되는 절연된 표토트랜지스터가 설비되어 있다. 보완접속된 트랜지스터를(14,15)은 포토컵플러(13)를 거쳐서 ON 또는 OFF된 트랜지스터(12)에 응답하여 ON 또는 OFF된다. 그들의 출력전압은 저항(34)와 콘덴서(35)로된 직렬회로와 저항(16)을 거쳐서 보완접속된 트랜지스터를(l7,18)의 게이트들로 가해져 전력증폭된다. 트랜지스터들(17,18)의 출력전압(LG)은 저항(51)을 거쳐서 IGBT들(4a,4b)의 구동전압으로써 IGBT(4a)와 IGBT(4b)의 게이트들에 가해진다. 트랜기스터(55)에서는 감자 IGBT(4b)의 에미터전류에 의해서 생성된 저항(52)의 전압강하가 베이스와 에미터간의 임계전압치를 초과할때에 전류가 베이스로 흐르기 시작하고 제1도(b)에 나타낸 것과같이 편차에 비례한 전류(12)가 콜렉터로 흐른다.

이 전류(12)는 저항(36), 포트컵플러(32) 및 다이오드(31)을 거쳐서 주로 트랜지스터들(14,15)의 에미터들로부터 그리고 보완접속된 트랜지스터들(17,18)의 베이스로부터 흐른다. 포토컵플러(32)는 전류(12)가 흐를때에 절연된 제어전원에 의해서 작동되어 이상신호(EG)를 출력하는 포트트랜지스터를 갖고 있다. 타이머(S7)는상시“1”인 신호(LK)를 출력하고 이상신호(EG)가 소정시간동안 계속 출력되면 타임업(time up)시에 출력신호(LK)를“0”으로 한다.

상기 구성에 있어서, 구동지령(SO)이“1”일때에 트랜지스터(12)는 AND회로의 출력에 의해서 ON되어 보완접속된 트랜지스터(14)를 포토컵플러(13)를 거쳐서 ON되게 한다.

그리하여 게이트전원(19)의 전압이 저항(34) 및 콘덴서(35)로된 직렬회로와 저항(16)을 거쳐서 보완 접속된 트랜지스터들(17,18)의 게이트들로 가해지고 전력증폭된다.

트랜지스터들(17,18)의 출력전압(VG)은 저항(51)을 거쳐서 IGBT를(4a,4b)의 게이트들로 가해져 IGBT를(4a,4b)를 모두 ON시킨다. 그리고 구동지령(SO)이“0”이 될때에 트랜지스터(12)는 OFF되고 포트컵플러(13)에 의해서 트랜지스터(14)가 OFF되고 트랜지스터(15)가 ON되고 트랜지스터(17)가 OFF되고 트랜지스터(18)가 ON되어 부의 바이어스전압이 IGBT들(4a,4b)의 게이트들로 가해지게 되어 IGBT들(4a,4b)을 모두 OFF시킨다. 이 경우에 저항(34)과 콘덴서(35)로된 직렬회로가 진상회로로써 작용하여 게이트전압을 과속으로 변화시킨다.

구동지령(SO)이“1”인 상태에 IGBT를(4a,4b)이 ON되어 있을때에 과전류가 IGBT(4a)내에 흐르면 IGBT(4b)의 에미터전류(I1)가 제1도(b)에 나타낸 점“a”트랜지스터(55)의 베이스-에미터간 임계전압치)를 지나 트랜지스터(55)의 콜렉터내에 전류(I2)가 흐르게 된다. 이 전류(Q2)에 의해서 생성되는 저항(16)의 전압강하는 보완접속된 트랜지스터를(17,18)의 게이트전압을 저하지켜 IGBT를(4a,4b)의 게이트전압을 감소시킨다.

제2도(a)는 IGBT의 특성 그래프이고 콜렉터 에미터간 전압(VCE)과 콜렉터전류(IC)간의 관계를 게이트전압을 변수로하여 나타내고 있다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와같이 IGBT의 콜렉터전류는 게이트전압에 응답하여 변화된다. 통상 IGBT는 그 ON전압을 작게하기 위하여 큰 게이트전압에 의해서 ON된다. 그 결과 부하단락등이 생기면 큰 과전류가 흐를수 있다.

그러나 상기 실시예에서는 과전류가 IGBT를(4a,4b)내에 흐를때에 IGBT들(4a,4b)의 게이트전압이 하강되고 IGBT(4a)의 ON전압이 상승되어 과전류가 소정 범위내로 억제된다.

제1도(b)에서 IGBT(4a)의 전류가 전류제어치가 되는 게이트전압으로 저하될때의 전류(I2)를 전류(I2L)로하고 또 이 전류(I2L)를 흘리기 위한 IGBT(4b)의 전류(I1)를 점(b)로 하면 전류(I1)가 제1도(a)에 나타낸 회로내의 전류제어루프에 의해서 점(b)에 보지되도록 제어된다.

전류제어동작을 개시하면 전류(I2L)에 의해서 포트컵플러(32)로부터 이상신호(EG)가 출력되어 타이머(33)에 의해서 계수를 개시한다. 이 전류제어작용이 소정시간 계속되면 타이머(33)는“카운트업”에 도달하고 그결과 그 출력신호(LK)가“0”으로 된다.

그리하여 AND회로(11)의 게이트를 폐로하여 구동지령(SO)이“1”상태일때에도 트랜지스터(12)는 강제로 OFF된다. 이와같이 IGBT를(4a,4b)의 게이트전압들이 부로 바이어스되어 과전류는 차단된다.

제2도(b)는 부하단락된 상태에 있어서의 구동지령(SO)이“1”로 될 경우의 타임챠트를 나타내고 있다.

시각(t1)에 구동지령(SO)은“0”으로부터“1”로 변한다. 이때에 게이트전압(VG)은 부로부터 정으로 바뀌어 IGBT들(4a,4b)이 ON된다. 단락전류가 IGBT(4a)내에 흐르기 시작하여 IGBT(4b)의 에미터전류(I1)가 급속상승하여 전류(I2)가 트랜지스터(55)의 콜렉터내에 흐르게 된다. 이것이 전류제어작용을 개시한다.

이 전류제어작용에 의해서 게이트전압(VG)이 지각(t2)에 낮은 값으로 제어되고 전류(I1)가 소정치로 제어된다. 이 상태가 소정시간동안 계속되면 시각(t3)에 타이머(33)의 출력신호(LK)가“1”로 부터“0”으로 바뀌어 게이트전압(VG)이 부로 복귀되어 그결과 IGBT들(4a,4b)의 전류들이 영으로 되고 전류(I1)가 영으로 된다.

이 실시예에 의하면 과전류가 경출되고 상술한 바와같이 고속으로 소정전류로 제한되는 동시에 이상신소가 출력된다. 이 상태가 소정시간동안 계속되면 IGBT의 구동전압을 OFF상태로 함으로써 전류를 영으로 한다. 따라서 1GBT의 신뢰성있는 과전류 보호가 달성될 수 있다.

이 실시예에서는 이상신호가 출력된후 소정시간에 전류가 영으로 된다. 이 소정시간은 노이즈등으로 인한 과전류 보호회로의 오동작을 피하기 위하여 제공된다. 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않는다. 따라서 이론적으로는 본 발명에 의한 과전류 보호회로는 소정시간이 짧거나 영이라도 양호하게 가능할 수 있다.

전류제한 동작이 행해질때에 저항(34)과 콘덴서(35)는 트랜지스터(55)의 게인(△I2/△I1)을 크게할때에 발진을 방지하는 지연회로로써 작용을 한다. 이것이 안정된 동작을 가능하게 하고 제2도(b)에 나타낸 바와같이 게이트 전압(VG)이 하강하는 시각(t2)를 지연시키도록 작용한다. 이 지연회로와 IGBT들(4a,4b)의 게이트저항(51)과 게이트에 미터간 용량에 의해서 생성된 지연회로의 작용에 의해서 전류(I1)가 전류제한치에 도달할때까지 오버슈트된다. 이 오버슈트전류(I1)가 실제 IGBT회로에 적용시키는데 있어서 편리한 작용을 한다. 특히상술한 제13도의 회로의 다이오드(21D)내로 흐르는 리커버리전류로 인한 증가량(사선친 부분)에 대한 보상작용을 행한다. 이와같이 이 실시예에서는 전류제한치가 전류제한제어루프에 의해서 생성되는 전류의 오버슈트를 적극적으로 이용함으로써 낮은 값으로 설정될 수 있다. 제1도의 저항향(34)과 콘덴서(35)는 IGBT와 역병렬로 접속된 다이오드의 리커버리 전류가 작을때에는 생략할 수 있다.

IGBT의 온도(TC)와 내량시간(tw)은 제3도(a)에 나타낸 관계에 있다. 온도(TC)가 상승됨에 따라서 내량시간(tw)은 짧아진다.

예를들면 온도가 125℃일때에 내량시간(tw)은 온도(TC)가 25℃일때의 꼭 1/2로 감소된다.

따라서 트랜지스터(55)의 입계전압이 온도상승에 따라서 감소되는 특성을 이용하여 제3도(b)에 나타낸 것과같이 겉보기 단락 내량시간을 IGBT의 온도상승에 수반하여 단락전류를 저하(전류제한치)시키고 IGBT의 온도에 가까운 위치(예를를면 에미터본딩 위치가 바람직하나 그로부터 조금 떨어진 절연패드위치도 좋다)에 바이폴러 트랜지스터(55)를 배치함으로써 겉보기 단락 내량시간을 연장시킬 수 있다.

제3도(c)는 MOSFET가 트랜지스터(55)로써 사용되고 온도에 영향받지 않고 일정 전류를 제공하는 경우를 나타내고 있다. 그러나 이 경우에도 제3도에 나타낸 것과같은 특성이 IGBT의 온도에 가까운 위치에 저항(52)을 배치하고 정의 온도계수의 저항을 사용함으로써 달성될 수 있다.

IGBT(4a)와 IGBT(4b)가 각각 별개의 점으로 구성된 경우에는 IGBT(4b)의 게이트전압이 저항(52)의 전압강하만큼 낮아지고 IGBT(4a)내에 흐르는 주전류와 IGBT(4b)내에 흐르는 검출된 전류간에 비례관계가 얻어지지 않는다는 것을 주목해야 하겠다. 이런 경우에 전류제한 동작이 행해질때에 저항(52)의 전압강하를 매칭시키는 양만큼 IGBT(4b)의 입계전압을 낮게 설정함으로써 전류제한 동작범위내에 있는 검출된 전류와 주전류간에 비례관계를 성립하도록 하여도 좋다.

제4도는 본 발명의 제2실시예를 나타내고 제4도(a)는 주유니트들의 배치를 나타내고 제4도(b)는 동작설명을 위한 파형도이다.

게이트전압(VG)이 IGBT의 부하단락 상태에서 구동지령이 가해지는 시각(t1)에 부로부터 정으로 될때에 단락전류가 IGBT내에 흐르고 단락전류에 비례한 검출전류(I1)가 흐른다. 그 결과 다이오드(31)와 제나다이오드(44)를 거쳐서 트랜지스터(55)의 콜렉터내에 전류(I2)가 흘러 전압강하가 저항(16)에 생겨 단락전류가 전류제한치로 억제되는 시각(t2)에 게이트전압(VG)을 하강시킨다. 또 전류제한 동작 개시와 동시에 전류가 저항들(37,38)을 거쳐서 흘러 트랜지스터(39)를 ON시켜 지연회로(40)의 개시동작을 개시하도록 한다.

소정시간 경과후의 시각(U)에 제어신호(C)가 지연회로(40)로부터 출력되어 저항(41)을 거쳐서 MOSFET(43)의 게이트로 정의 전압을 가하도록 한다. 콘덴서(42)는 MOSFET(43)의 게이트에 설비되어 있다. MOSFET(43)의 게이트전압은 지연시간후에 상승한다. MOSFET(43)는 시각(t4)에 서서히 도통을 개시하여 그결과 IGBT의 게이트전압이 영보다도 조금 높은 값까지 하강한다. 이에 의해서 IGBT전류도 영으로 서서히 감소되고 그 검출전류(I1)도 도시한 바와같이 영까지 서서히 감소된다.

포토컵플러(32)는 MOSFET(43)내에 흐르는 전류에 의해서 작동되어 이상신호(EG)를 출력한다. 이 신호(EG)는 구동지령의 출력을 차단하도록 하여 시각(t5)에 게이트전압(VG)이 부로 바이어스된다.

이 제2실시예에서는 과전류가 소정시간동안 계슥된 후에 서서히 감소되므로 서지전압이 낮은 값을 갖을 수있게 한다.

제너다이오드(44)는 게이트전압이 과도히 하강하지 않도록 제한동작을 행할 목적만으로 설비된 젓을 주목해야 하겠다. 따라서 그것은 저항으로 대치하거나 생략할 수 있다.

또 오버슈트의 양을 조절하기 위한 지연회로를 그 위치에 증폭회로등을 설비함으로써 트랜지스터(55)의 후단에 추가시킬 수 있다.

또 본 발명에 의하면 IGBT들(4a,4b), 저항(52) 및 트랜지스터(55)와 저항(56)으로 구성된 레벨검출부가 단일 패키지내에 수납된 IGBT모듈을 채용해도 좋다. 이 IGBT모듈을 사용함으로써 레이아웃과 주회로의 적용에 관한 고도의 자유도가 제공될 수 있다. 이 IGBT모듈들이 병렬로 접속되어 사용되면 병렬로 접속된 모든 IGBT들의 게이트전압을 억제하도록 가장 빨리 작동되는 레벨검출부의 출력신호를 사용함으로써 과전류보호가 제공되게 할 수 있다.

이와같이 과전류보호가 대용량의 장치가 사용될떼에도 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명의 제3실시예를 제5도에 나타냈다. 제5도에서 IGBT(4A)는 통상 부하를 거쳐서 DC전원에 접속되어있다. 그러나 이 실시예에서는 부하가 단락되었을때에의 보호를 고려하므로 부하임피던스가 영인 경우를 도시하였다. 트랜지스터(12A)와 저항(13A)으로된 에미터 플로워회로가 구성되고 IGBT(4A)의 에미터측의 전류의 일부가 저항(11A)에 의해서 전압으로 변환된다.

IGBT(4A)의 게이트구동회로에 있어서 DC전원들(14A,15A)은 구동원이다. IGBT(4A)의 게이트구동이 증폭기(17A)에 의해서 증폭된 구동신호를 사용하여 저항(18A)을 거쳐서 트랜지스터들(32A,33A)의 베이스들을 구동하여 얻은 정 및 부의 게이트구동전압들에 의해서 게이트저항(34A)을 거쳐서 행해진다. 이 구동신호는 포트컵플러(16A)에 의해서 절연된다. IGBT(4A)의 에미터는 DC전원들(14A,15A)의 직렬접속점의 전위에 있으므로 트랜지스터(32A)가 ON될때에 게이트 구동전압은 정이고 트랜지스터(33A)가 ON될때에 게이트 구동전압이 부로된다.

저항(18A)이 포로컵플러의 반광다이오드와 다이오드(20A)를 거쳐서 트랜지스터(12A)의 콜렉터측에 접속된다. 다이오드(20a)의 캐소드측이 저항(21A)을 거쳐서 트랜지스터(23A)의 베이스에 접속되어 있다. 그리고 저항(22A)이 트랜지스터(23A)의 에미터와 베이스간에 접속된다. 트랜기스터(23A)의 에미터는 DC전원(14A)의 정축에 접속된다. 콘덴서(25A)는 트랜지스터(23A)의 콜렉터로부터 저항(24A)을 거쳐서 충전된다. 저항(24A)과 콘덴서(25A)의 접속점이 트랜지스터(26A)의 베이스에 접석된다. 트랜지스터(26A)의 에미터는 DC전원들(14A,15A)의 직렬 접속정과 저항(27A)을 거쳐서 콘덴서(25A)의 다른단에 접속된다. 트랜지스터(26A)의 콜렉터는 다이오드(20A)의 케소드에 접속된다.

다이오드(2A)는 콘덴서(25A)와 병렬로 접속되므로 과도한 역전압이 트랜지스터(26A)에 가해질 수 없다. 트랜지스터(26A)의 베이스로부터 저항(29A)과 다이오드(30A)를 거쳐서 트랜지스터는(32A,33A)의 베이스들에 접속된다. 또 트랜지스터(26A)의 베이스는 저항(31A)을 거쳐서 DC전원(15A)의 부측에 접속된다.

포트컵플러의 광검출트랜지스터(35A)와 저항(36A)이 직렬로 접속된다. 전류가 포트컵플러의 발광다이오드(19A)내에 흐를때에 이 직렬회로를 거쳐서 고장검출회로(37A)에 의해서 그것이 검출된다. 고장검출회로(37A)의 출력신호(V37)가 PWM회로(pulse with modulation signal)를 생성하여 보지회로(38A)에 의해서 보지된다. PWM신호는 차단회로(39A)를 거쳐서 포토컵플러(16A)로 입력된다. 고장검출회로(37A)의 출력신호(V37)는 타이머회로(40A)를 거쳐서 차단회로(39A)를 작동시키도록 접속된다.

상기 구성의 이 실시예의 작용을 제6도를 참조하여 설명하겠다. PWM신호가“1”로 되면 포토컵플러(16A)는 차단회로(39A)의 출력전압(V39)에 의해서 구동된다. 이때에 트랜지스터(33A)는 OFF되고 트랜지스터(32A)는 증폭기(17A)와 저항(18A)을 거쳐서 ON된다. 게이트구동전압(VG)은 부로부터 정으로 절환된다.

정의전압이 IGBT(4A)의 게이트에 가해질때에 IGBT(4A)는 ON된다. 부하가 단락된 상태에서 DC전원(1A)이 IGBT(4A)의 콜렉터와 에미터간에 가해져 IGBT를 ON시킨다. 따라서 그 내부저항이 저하된다. 이 현상이 생기면 IGBT(4A)의 콜렉터전류(IC)는 급슥히 상승되고 그 상승경사가 이 회로의 부유인덕턴스(LO)에 의해서 제한된다.

이 전류의 일부가 저항(11A)에 의해서 전압신호로써 검출된다. 그리고 시각(t2)에 이 검출된 전압이 트랜지스터(12A)의 베이스와 에이터간의 임계전압치를 초과하는 점으로부터 전류(IC)의 증가량에 비례하는 전류(I2)가 트랜지스터(12A)의 콜렉터로 흐른다.

이 전류(I2)는 저항(18A), 포트컵플러(l9A) 및 다이오드(20A)로 된 회로를 흘러 저항(18A)의 전압강하를 증가시켜 게이트구동전압(VG)이 하강을 개시한다.

한편 전류(I2)의 일부가 저항들(22A,21A)로 된 회로로 분류되어 시각(t3b)에 트랜지스터(23A)가 ON되고 저항(24A)을 거쳐서 콘덴서(25A)의 충전을 개시하는 전압을 출력한다. 이 충전전압(VC)은 부측으로부터 정측을 향하여 상승된다. 그리고 시각(t4)에 트랜지스터(26A)의 베이스에미터 임계전압치를 초과한다. 트랜지스터(26A) 및 저항(27A)의 에미터 플로워작용으로 인하여 시각(t4)에 트랜지스터(26A)는 VC의 임계전압치를 초과하는 부분에 비례하는 전류를 전류(I3)로써 흘린다. 또 전류(I3)가 흐를때에 트랜지스터(23A)가 자기보지되므로 전류(I2)가 영이 되더라도 이 상태가 보지된다.

시각(t2∼t4)기간에는 IGBT(4A)의 전류(IC)가 일정치를 초과하여 전류(I2)가 흐를때에 IGBT(4A)의 게이트전압이 저하되어 IGBT(4A)의 ON저항을 증가시켜 전류(IC)를 감소시킨다. 이와같이 제어루프동작이 행해져 단락전류가 실제로 일정치로 제어된다.

다음에 시각(t4∼t6)기간에는 점차로 증가하는 전류(I3)가 외란으로써 입력된다. 전류(I3)가 증가되는 만큼 전류(I2)는 감소되어 밸런스가 달성되고 시각(t6)에 전류(I2)가 영이 된다. 이 시각(t4∼t6)기간은 일정 전류제어와 강제로 게이트전압을 저하시켜 IC를 저하시키는 강제 턴오프제어가 중첩되어 있는 기간이다. 그리하여 일정 IC제어루프의 동작으로 이 기간에 전류(IC)가 약간 감소된다.

다음에 시각(t6)에 전류(I2)는 영이 된다. 시각(t6)이후에 저항(18A)의 전압강하는 전류(I3)의 증가에 따라 증가되어 전압(VG)이 완만(기간(t4∼t6)동안보다는 상당히 빠르게)하게 하강한다. 따라서 전류(IC)도 비교적부드럽게 차단되어 시각(t7)에 완전히 차단된다. 따라서 IGBT(4A)의 콜렉터와 에미터간의 서지전압을 작게할수 있다. 이와같이 과전류 상태가 시각(t4)후에 계속되면 IGBT(4A)가 안전동작 영역내에서 신뢰성 높게 완전히 차단될 수 있다.

이 회로는 시각(t4)에 도달하기 전에 과전류 상태가 해제되고 전류(I2)가 영이되면 트랜지스터(23A)가 OFF되어 콘덴서전압(VC)이 저항(31A)에 의해서 방전되게 구성되어 있다. 이것은 브리지접속시의 반대상의 다이오드 리커버리전류등의 단시간의 과전류나 노이즈로 인한 트랜지스터의 자기보지때문에 IGBT(4A)가 OFF되는 것을 피할 목적이다.

다음에 시각(t5)에 PWM신호가 OFF되지만 포트컵플러(19)가 전류(I2)+전류(I3)를 검출한다. 포트컵플러(16A)의 신호(V39)는 고장검출회로(37A)와 포트컵플러(35A)를 거친 보지회로(S7A)에 의해서 보지된다.

타이머회로(40)는 구동신호(V39)를 IGBT의 전류(IC)가 부드럽게 차단되는 시각(t7)보다 늦은 시각(t8)에 차단회로(39)에 의해서 OFF되어 전압(VG)를 급속하게 부의 전압으로 하는 동시에 다이오드(30A)와 저항(29A)에 의해서 콘덴서(25A)로 역바이어스가 가해진다. 따라서 포토컵플러(l9A)의 전류는 영으로 되고 고장신호(V37)가 리세트된다.

이 실시예에 의하면 단락시의 안전동작 시간은 IGBT일정전류제어 루프구성을 채용함으로써 단락전류를 1/4∼1/5로 저하시킴으로써 연장될 수 있다. 이 일정전류제어루프로부터 강제턴오프루프로의 원활한 절환을 하여 이어서 게이트전압을 서서히 저하시킴으로써 IGBT의 전류변화율이 저하된다. 그결과 서지전압이 저하되고 IGBT의 안전동작영역내에서 신뢰성높게 전류차단을 달성할 수 있다.

이 과전류가 흐르는 기간은 게이트구동신호가 보지되고 고장전류가 고속차단되지 않도록 설계되어 있다. 이것은 콘버터 용량이 커질때에 부유 인덕턴스의 감소없이 전류치가 증가하므로 서지전압이 커지는 것을 방지하는데 특히 유효하다.

본 발명은 상세히 설명한 제3실시예의 구성에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 제3실시예내의 대응회로와 동일기능을 각각 실행하는 소수의 회로블록을 갖는 회로에 의해서 실시될 수 있다.

그 하나의 실시예인 본 발명의 제4실시예를 제7도에 나타냈다. 제5도와 공통인 부분를의 설명은 생략한다. 이 실시예에서는 IGBT(4A)의 게이트구동을 위한 DC전원(14A)에 정의전압만 사용된다.

또 IGBT(4A)의 전류검출을 위해서는 구전류를 분류하지 않고 IGBT(4A)의 내부전위를 직접 검출한다. 홀전류기(Hall current device)등을 사용하여 전류를 검출하는 경우에도 이 작용은 같다.

또 트랜지스터(12A)의 콜렉터전류(I1)의 검출시에 작동하는 타임딜레이(42A)와 이 타임딜레이후 자기보지를 행하는 보지회로(43A)를 거쳐서 검증회로(gradual-increase circuit)(44A)를 설비함으로써 전류(I3)는 증가된다. 이 점증회로(44A)는 증폭기(17A)의 출력이 영이 되었을때에 리세팅회로(45A)에 의해서 리세트된다.

상술한 바와같이 세4실시예는 세3실시예와 동일기능을 하므로 그 기능의 설명은 생략한다.

제8도는 본 발명의 제5실시예를 나타내고 있다. 제8도에서 제5도의 회로에 추가된 부분들은 다이오드(50A), 저항(51A), 재너다이오드(52A), 저항(53A), 트랜지스터(54A), 저항(55A), 트랜지스터(56A) 및 저항(57A)이다.

다음에 이 실시예의 동작을 이하에 설명한다. 트랜지스터(12A)의 베이스와 에미터의 다이오드 특성은 저항(11A)과 직렬로 접속된 다이오드(50A)에 의해서 캔슬된다. 전류(IC)에 비례하는 전류(I5)가 트랜지스터(12A)의 콜랙터로 흐른다. 전류(I5)에 의해서 생기는 저항(51A)의 전압강하가 제너다이오드(52A)의 전압과 트랜지스터(54A)의 베이스와 에미터간 전압을 초과할때에 전류(I4)가 트랜지스터(54A)와 저항(53A)의 에미터 폴로워작용에 의해서 트랜지스터(54A)의 콜렉터를 거쳐서 흐른다. 전류(I4)에 의한 저항(55A)의 전압강하는 저항(57A)과 트랜지스터(56A)로된 에미터 폴로워 회로를 전류(I2)가 트랜지스터(56A)의 콜렉터로 흐르게 한다.

트랜지스터(56A)의 콜렉터로 흐르는 전류(I2)는 제5도내의 트랜지스터(12A)의 콜렉터로 흐르는 전류(I2)와 동일한 기능을 한다. 따라서 이 실시예의 작용설명은 생략한다.

이 실시예에서 과전류에 대한 보호레밸을 외부로부터 제너다이오드(52A)의 브레키다운 전압을 변화시킴으로써 용이하게 변화시킬 수 있다.

상기한 것은 파워트랜지스터가 IGBT인 경우에 대한 것이지만 MOSFET등의 트랜지스터 작용을 갖는 전압구동장치에 대해서도 적용될 수 있다.

본 발명에 의하면 부하단락등으로 인한 과전류가 트랜지스터내에 흐르고 이것이 검출되고 소정전류로 고속으로 제한된다. 이 상태가 소정시간동안 계속되면 트랜지스터의 구동전압을 OFF상태로 함으로써 전류가 영이된다. 따라서 트랜지스터의 신뢰성있는 과전류보호를 달성할 수 있다.

또 파워트랜지스터내에 흐르는 주전류가 제2트랜지스터에 의해서 검출되면 주전류에 대한 전류제한영역내에서 비례관계가 개선될 수 있다. 또 주회로의 레이아웃의 자유도가 증가되어 과전류 보호 장치가 대용량으로 될때에도 트랜지스터를 병렬로 접속함으로써 용이하게 달성될 수 있다. 또 신뢰성 있는 과전류보호가 트랜지스터 온도가 상승될 때에도 역시 달성될 수 있고 과전류차단시에 생성되는 서지전압을 억재함으로써 더욱 신뢰도가 높은 보호기능이 달성된다.

또 본 발명에 의하면 자동제어루프가 설비되어 파워트랜지스터내에 흐르는 전류가 소정치를 초과하면 게이트전압이 저하되어 파워트랜지스터의 전류가 제한된다. 또 이 제한작용이 일정시간 이상 계속되면 이것을 검출하고 보지함으로써 게이트전압을 서서히 감소시켜 이 전류를 부드럽게 차단하는 제어회로가 더 제공된다.

이 일련의 동작중에 게이트구동신호를 보지하고 트랜지스터의 단락 내량시간을 연장하는 동시에 서지전압을 저하시키면서 전류를 부드럽게 차단하는 안전영역내에서의 신뢰성이 높은 동작을 가능하게 하는 파워트랜지스터용 과전류보호회로를 제공할 수 있다.

본 발명의 각종 개변이 상기 기술에 의하여 가능함이 명백하다. 따라서 첨부 청구범위내에서 본 발명을 상기 특정지워 설명한것 이외의 방법으로 실시가능함을 알아야 하겠다.

Claims

게이트회로의 게이트구동전압에 응답하여 주전류를 흘리는 파위트랜지스터용 과전류 보호회로에 있어서, 상기 파워트랜지스터내에 흐르는 상기 주전류를 검출하여 상기 주전류에 대응하는 검출전압을 생성하는 전류검출수단, 상기 검출전압을 공급받도록 접속되어 상기 검출전압이 소정치를 초과할때에 상기 검출전압과 상기 소정치와의 차에 대응하는 제어전류를 생성하는 레벨검출수단, 상기 제어전류를 공급받도록 접속되어 상기 제어전류에 따라서 상기 게이트구동 전압을 조절하여 상기 주전류를 제한하는 전류제어수단, 및 상기 제어전류를 공급받도록 접속되어 상기 제어전류에 따라서 상기 게이트구동 전압을 OFF상태로 제어하고 상기 주전류를 OFF상태로 제어하여 상기 주전류를 영으로 하는 구동지령제어수단을 구비한 파위트랜지스터용 과전류보호회로.
제1항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 상기 차에 비례하는 값인 상기 제어전류를 생성하고, 상기 전류제어수단이 상기 게이트회로로부터의 상기 제어전류를 상기 검출수단으로 바이패스하여 상기 게이트구동전압을 저하시킴으로써 상기 주전류를 제한하고 상기 전류제어수단이 상기 게이트구동 전압을 저하시킴으로써 상기 주전류가 제한되는 시간을 지연시키는 안정화회로를 더 포함하고, 상기 안전화회로가 저항과 콘텐서로된 직렬회로를 포함하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 구동지령제어수단이 상기 제어전류에 따라서 이상신호를 발생하고 상기 이상신호가 발생된후의 소정 시간에 상기 게이트구동전압을 상기 OFF상태로 제어함으로써 상기 주전류를 영으로 하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 전류검출수단이 저항과 전압구동형 트랜지스터를 포함하고 그 게이트와 콜렉터가 상기 파워트랜지스터의 게이트 및 콜렉터에 각각 접속되고, 상기 저항이 상기 전압구동형 트랜지스터의 에미터에 접속되어 상기 전압구동형 트랜지스터의 상기 에미터에서 상기 검출전압을 발생하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제4항에 있어서 상기 전류검출수단은 상기 전압구동형 트랜지스터의 상기 게이트의 임계전압치가 상기파워트랜지스터의 상기 게이트의 임계전압치보다도 낮게 설정되는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제4항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 트랜지스터를 포함하고 그 베이스가 상기 검출전압을 공급받도록 접속되고 상기 레벨검출수단에 있어서의 상기 소정치가 상기 트랜지스터의 베이스의 입체전압치에 상당하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 전류검출수단과 상기 레벨검출수단이 단일 패키지내에 상기 파워트랜지스터와 함께 수납되어 있는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 레벨검출수단에 있어서의 상기 소정치가 상기 파워트랜지스터의 온도에 따라서 저하되도록 결정되는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 제어전류를 공급받도록 접속되어 상기 제어전류가 소정 시간동안 계속 생성될때에 상기 게이트 구동전압을 서서히 저하시켜 상기 주전류를 영으로 하는 전류차단수단을 더 포함하는 파워트랜지스터용 과전류보호장치.
게이트회로에 의해서 발생되는 게이트 구동전압에 따라서 주전류를 흘리는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로에 있어서, 상기 파워트랜지스터내에 흐르는 상기 주전류를 검출하여 상기 주전류에 대응하는 검출전압을 발생하는 전류검출수단 상기 검출전압을 공급받도록 접속되고 상기 검출전압이 상기 소정치를 초과할때에 상기 검출전압과 상기 소정치와의 차에 대응하는 제어전류를 발생하는 레벨 검출수단, 상기 게이트회로로부터의 상기 제어전류를 상기 레벨검출수단으로 바이패싱하여 상기 게이트구동전압을 저하시킴으로써 상기 제어전류를 제한하는 전류제어수단, 상기 제어전류가 소정시간 계속 흐를때에 폐로하여 자기보지하고 상기 제어전류를 점증적으로 분류하여 상기 게이트구동전압을 저하시켜 상기 파워트랜지스터를 OFF시키는 강제턴오프수단을 구비하고 상기 게이트구동전압이 먼저 상기 전류제어수단에 의해서 제어되고 상기 전류제어수단에 의해서 제어된 다음 상기 레벨검출수단으로 흐르는 상기 제어전류를 감소시키고 상기 강재턴오프수단에 분류되는 전류를 증가시키는 강제턴오므수단에 의해서 제어되고 마지막으로 상기 강제턴오프수단에 의해서 상기 주전류를부드럽게 차단하는 파워트랜지스터용 과전류 보호장치.
제10항에 있어서, 상기 파워트랜지스터를 위한 구동지령과 상기 제어전류를 공급받도록 접속되어 상기 제어전류를 공급받을때에 상기 구동지령의 상태를 보지하고 상기 제어전류가 일정시간계속될때에 상기 구동지령을 OFF상태로 하는 구동지령 제어수단을 더 포함하는 파워트랜지스터용 과전류보호회로.
제11항에 있어서, 상기 강제턴오프수단이 상기 구동지령제어수단에 접속되어 강제턴오프수단의 상기 자기보지가 상기 OFF상태의 구동지령에 의해서 리세트되는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제10항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 상기 차에 비례하는 값의 상기 제어전류를 발생하는 파워트랜지스터용 과전류보호회로.
제10항에 있어서, 상기 전류검출수단이 저항 및 전압구동형 트랜지스터, 상기 파워 트랜지스터의 게이트 및 콜렉터에 각각 접속된 게이트 및 콜렉터를 포함하고 상기 저항이 상기 전압 구동형 트랜지스터의 에미터에 접속되어서 상기 전압구동형 트랜지스터의 상기 에미터에서 상기 접출전압을 발생하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제14항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 트랜지스터, 상기 검출전압을 공급받도록 접속된 베이스를 포함하고 상기 레벨검출수단에 있어서 상기 소정치가 상기 트랜지스터의 베이스의 임계전압에 상당하는 파워트랜지스터용 과전류 보호장치.
제10항에 있어서, 상기 전류검출수단이 저항과 다이오드로된 직렬회로와 전압구동형 트랜지스터, 파워트랜지스터의 게이트 및 콜렉터에 각각 접속된 게이트 및 콜렉터를 포함하고 상기 전압구동형 트랜지스터의 상기 에미터에서 상기 접출전압을 발생하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제16항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 트랜지스터와 상기 검출전압을 공급받도록 접속된 베이스를 포함하고 상기 레벨검출수단에 있어서의 상기 소정치가 상기 트랜지스터의 베이스의 임계전압치에 상당하는 파워트랜지스터용 과전류 보호회로.
제10항에 있어서, 상기 전류검출수단과 상기 레벨검출수단이 단일 패키지내에 상기 파워트랜지스터와 함께 수납되는 파워트랜지스터용 과전류보호회로.
제10항에 있어서, 상기 레벨검출수단에 있어서의 상기 소정치가 상기 파워트랜지스터의 온도에 따라서 저하되게 정해지는 파워트랜지스터용 과전류보호회로.
제10항에 있어서, 상기 레벨검출수단이 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 에미터와 직렬로 접속된 제너다이오의 상기 검출전압을 공급받도록 접속된 상기 트랜지스터의 베이스를 포함하고 상기 레벨검출수단에 있어서의 상기 소정치가 상기 트랜지스터의 베이스의 임계전압치와 상기 제너다이오드의 차단 전압치에 상당하는 파워틀랜지스터용 과전류 보호회로.