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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitertreiberschaltung und eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Halbleitertreiberschaltung zum Treiben eines Halbleiterschaltelements.
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Ein Verfahren zum Anlegen eines Treibersignals an ein Halbleiterschaltelement in einem ausgeschalteten Zustand in der Richtung einer negativen Vorspannung zum Sicherstellen des ausgeschalteten Zustands des Schaltelements wurde allgemein als Verfahren zum Treiben eines Halbleiterschaltelements wie z. B. eines IGBT, eines MOSFET und eines Bipolartransistors verwendet.
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Im Allgemeinen ist es bekannt, eine positive Vorspannungsquelle und eine negative Vorspannungsquelle bereitzustellen und ein komplementäres Paar von Transistoren abwechselnd ein- und auszuschalten, wodurch Treibersignale für eine positive und eine negative Vorspannung geliefert werden.
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Es gibt eine weitere Technik, bei der eine negative Vorspannungsquelle gebildet wird durch Entnehmen einer konstanten Spannung aus einer einzigen positiven Vorspannungsquelle. Diese Technik ist so, dass beispielsweise, wenn eine positive Vorspannung angelegt ist, die positive Vorspannungsquelle verwendet wird zum Laden eines Kondensators, wodurch die negative Vorspannungsquelle gebildet wird, wie es in
JP 09-140122 A (1997) offenbart ist.
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Die oben aufgeführten Techniken des technischen Hintergrunds erfordern die positive Vorspannungsquelle und die negative Vorspannungsquelle, so dass die Schaltungsgröße ansteigt, was zu einer Erhöhung der Kosten führt. Auch dann, wenn die negative Vorspannungsquelle auch als positive Vorspannungsquelle verwendet wird, wird ein negatives Vorspannungssignal immer an das Halbleiterschaltelement angelegt. Es ist daher erforderlich, dass die Spannung der einzigen Leistungsquelle um den Betrag, der der Größe des negativen Vorspannungssignals entspricht, größer ist. Das führt zu einem Problem, dass der Leistungsverbrauch ansteigt. Wenn ein Kondensator für die negative Vorspannungsquelle verwendet wird, ist es auch erforderlich, dass die Kapazität des Kondensators hinreichend größer ist als die Gatekapazität des Halbleiterschaltelements. Das führt zu einem Problem, dass Kosten und Schaltungsgröße erhöht werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Halbleitertreiberschaltung mit niedrigem Leistungsverbrauch bereitzustellen, die unter Verwendung einer einzelnen Leistungsquelle positive und negative Vorspannungssignale an ein Halbleiterschaltelement anlegt zum Durchführen des Schaltens des Halbleiterschaltelements.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitertreiberschaltung gemäß Anspruch 1 und eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Halbleitertreibervorrichtung zum Treiben eines Halbleiterschaltelements enthält eine interne Leistungsquellenschaltung und einen Treiber. Die interne Leistungsquellenschaltung erzeugt eine zweite Spannung aus einer ersten Spannung, die von einer externen Leistungsquelle geliefert wird. Der Treiber legt abhängig von einem von außen eingegebenen Eingangssignal zum Ein- und Ausschalten des Halbleiterschaltelements die erste Spannung oder die zweite Spannung zwischen Gate und Emitter des Halbleiterschaltelements an. Die interne Leistungsquellenschaltung ist so aufgebaut, dass sie abhängig von dem Eingangssignal arbeitet.
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Die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung der Halbleitertreiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, ist gleich Null, wenn das dem Treiber eingegebene Eingangssignal ein positives Vorspannungssignal ist, und sie ist gleich einer konstanten Spannung, wenn das Eingangssignal ein negatives Vorspannungssignal ist. Auf diese Weise wird die zweite Spannung abhängig von dem Eingangssignal geändert. Das beseitigt die Notwendigkeit, die erste Spannung zum Schalten des Halbleiterschaltelements um den Betrag, der der konstanten Spannung entspricht, größer zu machen. Das ermöglicht eine Verringerung der ersten Spannung, die von der externen Leistungsquelle zugeführt wird. Es wird daher erwartet, dass der Leistungsverbrauch verringert ist.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
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1 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung gemäß einer zugrunde liegenden Technik.
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2A, 2B und 2C sind Diagramme, die den Betrieb von Halbleitertreiberschaltungen gemäß der zugrunde liegenden Technik und einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
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3 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung gemäß der ersten Ausführungsform.
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4 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Vor der Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Technik beschrieben, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. 1 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung 300 gemäß der zugrunde liegenden Technik. Die Halbleitertreiberschaltung 300 enthält einen Treiber 1 mit einem komplementären Paar von Transistoren 1a und 1b zum Steuern des Einschaltens und des Ausschaltens eines Halbleiterschaltelements 7. Die Halbleitertreiberschaltung 300 wird betrieben mit einer externen Leistungsquelle 4, die eine erste Spannung V0 liefert. Die Halbleitertreiberschaltung 300 enthält weiter eine interne Leistungsquellenschaltung 3, die parallel zu der externen Leistungsquelle 4 geschaltet ist. Eingangssignale (ein positives Vorspannungssignal und ein negatives Vorspannungssignal) zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Halbleiterschaltelements 7 werden über eine Schnittstelle I/F 2 dem gemeinsamen Gate der Transistoren 1a und 1b eingegeben.
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Die Halbleitertreiberschaltung 300 hat einen Anschluss 20a, der über einen Gatewiderstand Rg mit dem Gate des Halbleiterschaltelements 7 verbunden ist, und einen Anschluss 20b, der mit dem Emitter des Halbleiterschaltelements 7 verbunden ist. Beispiele für das Halbleiterschaltelement 7 enthalten einen IGBT, einen MOSFET und einen Bipolartransistor. Eine Freilaufdiode 8 ist parallel zu dem Halbleiterschaltelement 7 geschaltet, um das Halbleiterschaltelement 7 gegen Rückwärtsströme zu schützen.
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Die interne Leistungsquellenschaltung 3 enthält einen Widerstand Rb und eine Zehnerdiode 3a, die in Reihe geschaltet und parallel zu der externen Leistungsquelle 4 angeordnet sind. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand Rb und der Zehnerdiode 3a ist über einen Pufferverstärker 3b mit dem Anschluss 20b verbunden. Die interne Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt eine zweite Spannung aus der externen Leistungsquelle 4 zum Anlegen einer Rückwärtsvorspannung an das Halbleiterschaltelement 7.
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Wie in 2A gezeigt, werden eine Vorwärtsvorspannung V1 und eine Rückwärtsvorspannung V2 als Gate-Emitter-Spannung Vge an das Halbleiterelement 7 angelegt, um das Halbleiterelement 7 ein- und auszuschalten.
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2B und 2C zeigen jeweils eine Spannung Va und Vb an den Anschlüssen 20a und 20b der Halbleitertreiberschaltung 300 gemäß der zugrunde liegenden Technik.
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Wenn das positive Vorspannungssignal von der Schnittstelle I/F 2 an den Treiber 1 ausgegeben wird, wird der obere Transistor 1a des komplementären Paares eingeschaltet, und der untere Transistor 1b des Paares wird ausgeschaltet, so dass die erste Spannung V0 gleich V1 + V2 an dem Anschluss 20a anliegt, wie es in 2B durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Dabei ist die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt wird, d. h. die Spannung Vb an dem Anschluss 20b unabhängig davon, ob das Halbleiterschaltelement 7 ein- oder ausgeschaltet ist, konstant gleich V2, wie es in 2C durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Demzufolge ist die Gate-Emitter-Spannung Vge gleich V1, so dass das Halbleiterschaltelement 7 eingeschaltet wird.
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Wenn dagegen das negative Vorspannungssignal von der Schnittstelle I/F 2 an den Treiber ausgegeben wird, wird der untere Transistor 1b des komplementären Paares eingeschaltet, und der obere Transistor 1a des Paares wird ausgeschaltet, so dass die Spannung Va an dem Anschluss 20a gleich Null ist. Die Spannung Vb an dem Anschluss 20b ist konstant gleich V2. Demzufolge ist die Gate-Emitter-Spannung Vge gleich –V2, so dass das Halbleiterschaltelement 7 ausgeschaltet wird.
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Für den in 2A oben beschriebenen Schaltungsaufbau ist es erforderlich, dass die erste Spannung V0, die von der externen Leitungsquelle 4 geliefert wird, gleich V1 + V2 ist. Das ist so, weil die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 aus der ersten Spannung erzeugt wird, unabhängig davon, ob das Halbleiterschaltelement 7 ein- oder ausgeschaltet ist, konstant gleich V2 ist. Zur Verringerung eines Leistungsverbrauchs ist es vorzuziehen, dass die Halbleitertreiberschaltung von einer externen Leistungsquelle mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden kann.
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3 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung 100. gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitertreiberschaltung 100 enthält zusätzlich zu den Komponenten der Halbleitertreiberschaltung 300 der zugrunde liegenden Technik (s. 1) ein Schaltglied, das parallel zu der Zehnerdiode 3a geschaltet ist, die in der internen Leistungsquellenschaltung 3 bereitgestellt ist. In der ersten Ausführungsform wird ein Transistor 5 als Schaltglied verwendet. Beispiele für den Transistor 5 enthalten einen Bipolartransistor und einen MOSFET. Ein Signal von der Schnittstelle I/F 2 wird an die Basis oder das Gate des Transistors 5 angelegt, um den Transistor 5 ein- und auszuschalten.
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Eine Halbleitervorrichtung 200 enthält die Halbleitertreiberschaltung 100, das Halbleiterschaltelement 7, den Gatewiderstand Rg, der mit dem Gate des Halbleiterschaltelements 7 verbunden ist, und die Freilaufdiode 8, die parallel zu dem Halbleiterschaltelement 7 geschaltet ist. Andere Teile der ersten Ausführungsform sind identisch mit denen der zugrunde liegenden Technik (s. 1) und werden nicht beschrieben.
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Wie in 2A gezeigt, werden die Vorwärtsvorspannung V1 und die Rückwärtsvorspannung V2 als Gate-Emitter-Spannung Vge zwischen Gate und Emitter des Halbleiterschaltelements 7 angelegt, um das Halbleiterschaltelement 7 ein- und auszuschalten. Die Spannungen Va und Vb an den Anschlüssen 20a und 20b sind jeweils in 2B und 2C gezeigt.
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Wenn das positive Vorspannungssignal von der Schnittstelle I/F 2 an den Treiber 1 ausgegeben wird, wird der obere Transistor 1a des komplementären Paares eingeschaltet, und der untere Transistor 1b des Paares wird ausgeschaltet. Der Transistor 5 wird eingeschaltet. Somit wird die erste Spannung V0, die von der externen Leistungsquelle 4 geliefert wird, als Einschaltspannung an den Anschluss 20a geliefert, wie es in 2B durch eine durchgezogene Linie angegeben ist. In der ersten Ausführungsform ist die erste Spannung V0, die von der externen Leistungsquelle 4 geliefert wird, gleich der Vorwärtsvorspannung V1. Zu dieser Zeit ist die Spannung Vb an dem Anschluss 20b gleich Null. Demzufolge ist die Gate-Emitter-Spannung Vge gleich V1, so dass das Halbleiterschaltelement 7 eingeschaltet wird. Anders als bei der zugrunde liegenden Technik ist die Spannung Vb an dem Anschluss 20b in dem Einschaltzustand aus dem folgenden Grund gleich Null anstelle von V2: Der Transistor 5 wird eingeschaltet, wenn er das positive Vorspannungssignal von der Schnittstelle I/F 2 empfängt, so dass keine Spannung an der Zehnerdiode 3a anliegt. Demzufolge wird die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt wird, gleich Null.
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Wenn dagegen das negative Vorspannungssignal von der Schnittstelle I/F 2 an den Treiber 1 ausgegeben wird, wird der untere Transistor 1b des komplementären Paares eingeschaltet, und der obere Transistor 1a des Paares wird ausgeschaltet. Der Transistor 5 wird ausgeschaltet. Somit ist die Spannung Va an dem Anschluss 20a gleich Null, und die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt wird, d. h. die Spannung Vb an dem Anschluss 20b, ist gleich V2. Demzufolge ist die Gate-Emitter-Spannung Vge gleich –V2, so dass das Halbleiterschaltelement 7 ausgeschaltet wird.
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Wie oben beschrieben ist die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt wird, gleich Null oder gleich V2 abhängig von dem Signal, das von der Schnittstelle I/F 2 an den Treiber 1 ausgegeben wird. Daher ist es nur erforderlich, dass die Spannung der externen Leistungsquelle 4, d. h. die erste Spannung V0, in ihrer Größe gleich der Vorwärtsvorspannung V1 gemacht wird. Somit ist die erste Ausführungsform in der Lage, die Spannung der externen Leistungsquelle 4 verglichen mit der oben beschriebenen zugrunde liegenden Technik um einen Betrag, der gleich V2 ist, zu verringern zum Erzielen einer Verringerung des Leistungsverbrauchs.
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Wenn in der ersten Ausführungsform die Spannung der externen Leistungsquelle 4, d. h. die erste Spannung V0, wie in der zugrunde liegenden Technik gleich V1 + V2 gemacht wird, wird eine hinreichende Spannung an das Gate des Halbleiterschaltelements 7 angelegt, um den Widerstand des Halbleiterschaltelements 7 im eingeschalteten Zustand zu verringern. Das bewirkt eine Verringerung des Leistungsverbrauchs, die sich aus der Verringerung des Widerstands im eingeschalteten Zustand ergibt.
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Die Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Halbleitertreiberschaltung zum Treiben des Halbleiterschaltelements 7, beispielsweise eines Leistungstransistors. Die Halbleitertreiberschaltung 100 enthält die interne Leistungsquellenschaltung zum Erzeugen der zweiten Spannung aus der ersten Spannung, die von der externen Leistungsquelle 4 zugeführt wird, und den Treiber 1 zum Anlegen der ersten Spannung oder der zweiten Spannung zwischen Gate und Emitter des Halbleiterschaltelements 7 abhängig von dem von außen eingegebenen Eingangssignal zum Ein- und Ausschalten des Halbleiterschaltelements 7. Die interne Leistungsquellenschaltung 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie abhängig von dem Eingangssignal arbeitet.
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Somit ist die zweite Spannung, die von der internen Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt wird, gleich Null, wenn das dem Treiber 1 eingegebene Signal das positive Vorspannungssignal ist, und sie ist gleich V2, wenn das Eingangssignal das negative Vorspannungssignal ist. Auf diese Weise wird die zweite Spannung abhängig von dem Eingangssignal geändert. Das ermöglicht es, dass die erste Spannung zum Schalten des Halbleiterschaltelements 7 gleich V1 ist. Somit ist die erste Ausführungsform in der Lage, die erste Spannung V0 verglichen mit der zugrunde liegenden Technik von V1 + V2 auf V1 zu verringern. Es wird daher erwartet, dass der Leistungsverbrauch verringert ist.
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Die Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform enthält weiter das Schaltglied, d. h. den Transistor 5, der abhängig von dem Eingangssignal ein- und ausgeschaltet wird. Die interne Leistungsquellenschaltung 3 erzeugt die zweite Spannung und enthält die Zehnerdiode 3a, die parallel zu dem Transistor 5 geschaltet ist.
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Da der Transistor 5 parallel zu der Zehnerdiode 3a geschaltet ist, wird die zweite Spannung durch die Zehnerdiode 3a gleich V2 gemacht, wenn das Eingangssignal von der Schnittstelle I/F 2 das negative Vorspannungssignal ist, und die zweite Spannung wird Null gemacht, wenn der Transistor 5 eingeschaltet ist, d. h. wenn das Eingangssignal das positive Vorspannungssignal ist. Somit ist die erste Ausführungsform in der Lage, die Spannung der externen Leistungsversorgung 4 verglichen mit der zugrunde liegenden Technik auf V1 zu verringern. Es wird daher erwartet, dass der Leistungsverbrauch verringert ist.
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Die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthält die Halbleitertreiberschaltung 100 und das Halbleiterschaltelement 7. Somit hat die externe Leistungsquelle 4 eine niedrigere Spannung als bei der zugrunde liegenden Technik. Das erzielt eine Größenverringerung der externen Leistungsquelle 4, um dementsprechend eine Größenverringerung einer Vorrichtung zu erzielen, die die Halbleitervorrichtung 200 enthält.
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Das Halbleiterschaltelement 7 in der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass es SiC enthält. Das ermöglicht es dem Halbleiterschaltelement 7, ein Hochgeschwindigkeitsschalten bei einer erhöhten Temperatur durchzuführen. Die Fähigkeit, bei einer erhöhten Temperatur zu arbeiten, ermöglicht auch die Vereinfachung des Wärmeableitungsaufbaus der gesamten Halbleitervorrichtung 200.
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Das Halbleiterschaltelement 7 in der Halbleitervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass es GaN enthält. Das ermöglicht es dem Halbleiterschaltelement 7, ein Hochgeschwindigkeitsschalten bei einer erhöhten Temperatur durchzuführen. Die Fähigkeit, bei einer erhöhten Temperatur zu arbeiten, ermöglicht auch die Vereinfachung des Wärmeableitungsaufbaus der gesamten Halbleitervorrichtung 200.?
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4 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung 100 und einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Halbleiterschaltelement 7 (z. B. ein IGBT) gemäß der zweiten Ausführungsform enthält ferner ein Fühlelement. Das Fühlelement enthält einen Fühlanschluss 7a, durch den ein Strom fließt, der proportional zu einem Hauptstrom des Halbleiterschaltelements 7 ist, und einen Fühlwiderstand Rs, der zwischen einen Hauptanschluss und den Fühlanschluss geschaltet ist zum Umwandeln eines Fühlstroms in eine Spannung.
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Die Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält weiter zusätzlich zu den Komponenten der Halbleitertreiberschaltung 100 der ersten Ausführungsform einen Überstromdetektor 12. Der Überstromdetektor 12 erfasst den Fühlstrom, der durch das oben genannte Fühlelement fließt. Wenn der Fühlstrom einen vorbestimmten Wert überschreitet, schaltet der Überstromdetektor 12 das Halbleiterschaltelement 7 aus, um das Halbleiterschaltelement 7 gegen einen Überstrom zu schützen.
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Der Überstromdetektor 12 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält einen Komparator 9 und eine Spannungsquelle Vref. Der Komparator hat einen nichtinvertierenden Eingang, der mit einem Anschluss 20c verbunden ist, und einen invertierenden Eingang, der mit der Spannungsquelle Vref verbunden ist. Ein Bezugspotential für die Spannungsquelle Vref ist mit dem Ausgang der internen Leistungsquellenschaltung 3 verbunden, d. h. mit dem Anschluss 20b.
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Der Betrieb des Ein- und Ausschaltens des Halbleiterschaltelements 7 in der zweiten Ausführungsform ist ähnlich wie derjenige in der ersten Ausführungsform und wird nicht beschrieben.
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Wenn das Halbleiterschaltelement 7 eingeschaltet ist, fließt der Fühlstrom durch den Fühlwiderstand Rs, wodurch eine Fühlspannung Vs an dem Fühlwiderstand Rs erzeugt wird, d. h. zwischen den Anschlüssen 20b und 20c. Der Komparator führt einen Vergleich zwischen der Fühlspannung Vs und einer Spannung der Spannungsquelle Vref durch. Wenn die Fühlspannung Vs die Spannung der Spannungsquelle Vref überschreitet, wird der Schnittstelle I/F 2 von dem Komparator 9 ein High-Signal eingegeben.
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Die Fühlspannung Vs ist proportional zu dem Fühlstrom. Somit kann die Fühlspannung, die gewonnen wird, wenn der Fühlstrom den vorbestimmten Wert überschreitet, als Spannung der Spannungsquelle Vref festgelegt werden, wodurch das High-Signal von dem Komparator 9 ausgegeben wird, wenn der Fühlstrom den vorbestimmten Wert überschreitet.
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Wenn das High-Signal der Schnittstelle I/F 2 eingegeben wird, gibt die Schnittstelle I/F 2 das negative Vorspannungssignal aus zum Ausschalten des Halbleiterschaltelements 7. Das schützt das Halbleiterschaltelement 7 gegen Überstrom, um Schäden an den Halbleiterschaltelement 7 zu vermeiden.
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Das Halbleiterschaltelement 7 in der Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält das Fühlelement (den Fühlanschluss 7a und den Fühlwiderstand Rs), durch den ein Strom in einem Verhältnis zu dem Hauptstrom des Halbleiterschaltelements 7 fließt. Die Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält weiter den Überstromdetektor 12 zum Erfassen eines Fühlstroms, der durch das Fühlelement fließt. Der Überstromdetektor 12 schaltet das Halbleiterschaltelement 7 aus, wenn der Fühlstrom den vorbestimmten Wert überschreitet.
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Somit sind das Fühlelement und der Überstromdetektor 12 in der Lage, die Überstrombedingung und die Kurzschlussbedingung des Halbleiterschaltelements 7 zu erkennen, um das Halbleiterschaltelement 7 frühzeitig auszuschalten, wodurch Schäden an dem Halbleiterschaltelement 7 vermieden werden. Daher ist die Haltbarkeit der Halbleitertreiberschaltung 100 verbessert.
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Die Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält die Halbleitertreiberschaltung 100, das Fühlelement (den Fühlanschluss 7a und den Fühlwiderstand Rs) und das Halbleiterschaltelement 7. Somit ist wie bei der ersten Ausführungsform die Spannung der externen Leistungsquelle 4 kleiner als in der zugrunde liegenden Technik. Das erzielt eine Größenverringerung der externen Leistungsquelle 4, um dementsprechend eine Größenverringerung einer Vorrichtung zu erzielen, die die Halbleitervorrichtung 200 enthält.
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Weiter erfasst der Überstromdetektor 12 den Fühlstrom, der durch das Fühlelement fließt. Der Überstromdetektor 12 ist in der Lage, das Halbleiterschaltelement 7 auszuschalten, wenn der Fühlstrom den vorbestimmten Wert überschreitet, weil der Hauptstrom übermäßig groß wird. Das verhindert Schäden am Halbleiterschaltelement 7. Somit ist die Haltbarkeit der Halbleitervorrichtung 200 verbessert.
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5 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung 100 und einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem Überstromdetektor 12 gemäß der dritten Ausführungsform ist das Bezugspotential der Spannungsquelle Vref gleich dem Bezugspotential der ersten Spannung, d. h. ein Massepotential. Andere Aufbauten der dritten Ausführungsform sind identisch mit denjenigen der zweiten Ausführungsform (s. 4) und werden nicht beschrieben.
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Das Absenken des Bezugspotentials der Spannungsquelle Vref erlaubt es, dass die Spannung der Spannungsquelle Vref größer ist als in der zweiten Ausführungsform (s. 4). Somit tritt ein Fehlbetrieb der Überstromerfassung beispielsweise aufgrund von Störungen weniger wahrscheinlich auf.
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In der Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der dritten Ausführungsform ist das Bezugspotential des Überstromdetektors 12 dadurch gekennzeichnet, dass es gleich dem Bezugspotential der ersten Spannung ist. Das ermöglicht es der Spannung der Spannungsquelle Vref, größer zu sein, so dass ein Fehlbetrieb der Überstromerfassung aufgrund von Störungen und dergleichen weniger wahrscheinlich auftritt.
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6 ist ein Schaltbild einer Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Überstromdetektor 12 gemäß der vierten Ausführungsform enthält einen Differenzverstärker 13. Der Differenzverstärker 13 hat einen nichtinvertierenden Eingang und einen invertierenden Eingang, die jeweils auf beiden Seiten des Fühlwiderstands Rs angeschlossen sind, d. h. an dem Anschluss 20c und dem Anschluss 20b.
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Der Differenzverstärker 13 misst die Fühlspannung Vs und gibt das Ergebnis der Schnittstelle I/F 2 ein. Wenn die Eingabe der Schnittstelle I/F 2 einen vorbestimmten Wert überschreitet, stellt die Schnittstelle I/F 2 fest, dass der Hauptstrom übermäßig groß ist und gibt das negative Vorspannungssignal aus, wodurch das Halbleiterschaltelement 7 ausgeschaltet wird.
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Der nichtinvertierende Eingang und der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 13 sind über den Fühlwiderstand Rs miteinander verbunden. Somit wird der Überstromdetektor 12 nicht durch Schwankungen der Spannungen der internen Leistungsquellenschaltung 3 aufgrund des Betriebs des Halbleiterschaltelements 7 beeinflusst. Somit ist der Überstromdetektor 12 daran gehindert, eine falsche Erfassung zu bewirken.
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In der Halbleitertreiberschaltung 100 gemäß der vierten Ausführungsform ist der Überstromdetektor 12 dadurch gekennzeichnet, dass er den Differenzverstärker enthält. Da der nichtinvertierende Eingang und der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 13 jeweils auf beiden Seiten des Fühlwidersstands Rs angeschlossen sind, wird der Überstromdetektor 12 somit nicht durch Schwankungen der Spannung der internen Leistungsquellenschaltung 3 aufgrund des Betriebs des Halbleiterschaltelements 7 beeinflusst. Somit wird verhindert, dass der Überstromdetektor 12 eine falsche Erfassung verursacht. Wenn die Genauigkeit der internen Leistungsquellenschaltung 3 nicht gut ist, wird der Überstromdetektor 12 nicht durch die Genauigkeit der internen Leistungsquellenschaltung 3 beeinträchtigt. Somit wird die Erfassungsgenauigkeit verbessert.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert, abgeändert und weggelassen werden, wie es angebracht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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