JP3052619B2 - Control circuit device for semiconductor device with current sensing function - Google Patents
Control circuit device for semiconductor device with current sensing functionInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、カレントセンシング機
能付半導体装置のオン・オフ動作，過大電流保護等を行
う制御回路装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control circuit device for performing on / off operations, excessive current protection, etc. of a semiconductor device having a current sensing function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カレントセンシング機能付半導体装置と
して、カレントセンシング機能付の絶縁ゲート形バイポ
ーラトランジスタ（一般にセンス機能付ＩＧＢＴと呼ば
れているので、以降センス機能付ＩＧＢＴと略称する場
合がある。）が、インバータ装置等のいわゆるパワーエ
レクトロニクスの分野に広く適用されるようになってき
ている。図３は、従来例のカレントセンシング機能付半
導体装置に対する制御回路装置のカレントセンシング機
能付半導体装置を含む要部の回路図であり、図４は、図
３に示した制御回路装置のカレントセンシング機能付半
導体装置を含む動作の説明図である。2. Description of the Related Art As a semiconductor device having a current sensing function, an insulated gate bipolar transistor having a current sensing function (generally referred to as an IGBT having a sensing function, henceforth may be abbreviated to an IGBT having a sensing function) will be used. , And has been widely applied to the field of so-called power electronics such as inverter devices. FIG. 3 is a circuit diagram of a main part including a semiconductor device with a current sensing function of a control circuit device with respect to a conventional semiconductor device with a current sensing function, and FIG. 4 is a circuit diagram of a current sensing function of the control circuit device shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation including the attached semiconductor device.
【０００３】図３，図４において、４は、センス機能付
ＩＧＢＴであり、５は、センス機能付ＩＧＢＴ４用の制
御回路装置である。センス機能付ＩＧＢＴ４は、一方の
主電極であるコレクタ用の端子４ａと、他方の主電極で
あるエミッタ用の端子４ｂと、制御極であるゲート用の
端子４ｃと、カレントセンシング部４ｄの出力端子４ｅ
とを備え、制御回路装置５が出力する駆動信号５ａに従
ってオン・オフ動作を行い、オン動作時には端子４ａか
ら端子４ｂに向かう主電流４ｆを通流させ、駆動信号５
ａがオフ信号に切り換わると、主電流４ｆをオフする動
作を行う。センス機能付ＩＧＢＴ４に主電流４ｆが通流
すると、カレントセンシング部４ｄからはこの主電流４
ｆに比例する値を有するセンシング電流４ｇが流れ出
し、このセンシング電流４ｇを出力端子４ｅからセンス
機能付ＩＧＢＴ４の外部に取り出すことができる。In FIGS. 3 and 4, reference numeral 4 denotes an IGBT with a sensing function, and reference numeral 5 denotes a control circuit device for the IGBT 4 with a sensing function. The IGBT 4 with a sensing function includes a collector terminal 4a as one main electrode, an emitter terminal 4b as the other main electrode, a gate terminal 4c as a control electrode, and an output terminal of the current sensing unit 4d. 4e
The on / off operation is performed in accordance with the drive signal 5a output from the control circuit device 5, and the main current 4f flowing from the terminal 4a to the terminal 4b is caused to flow during the on-operation.
When a is switched to the off signal, an operation of turning off the main current 4f is performed. When the main current 4f flows through the IGBT 4 with the sensing function, the main current 4f is output from the current sensing unit 4d.
A sensing current 4g having a value proportional to f flows out, and the sensing current 4g can be taken out of the IGBT 4 with the sensing function from the output terminal 4e.
【０００４】制御回路装置５は、ドライブ回路５１と、
カレントセンシング用抵抗器５２と、過大電流判定回路
５４と、基準電圧源５５とで構成され、駆動信号５ａ用
の端子５ｃと、動作指令信号５ｂ用の端子５ｄと、セン
シング電流４ｇ用の端子５ｅを備えている。ドライブ回
路５１は図示しない前置制御回路装置から出力された動
作指令信号５ｂと過大電流判定回路５４の出力する運転
停止指令信号５ｆを入力し、常時は信号５ｂに従ってセ
ンス機能付ＩＧＢＴ４をオン・オフする信号５ａを出力
し、信号５ｆが入力された場合には信号５ｂのいかんに
かかわらず信号５ａをセンス機能付ＩＧＢＴ４をオフさ
せる信号に切換える回路である。The control circuit device 5 includes a drive circuit 51,
It comprises a resistor 52 for current sensing, an excessive current judging circuit 54, and a reference voltage source 55, a terminal 5c for a drive signal 5a, a terminal 5d for an operation command signal 5b, and a terminal 5e for a sensing current 4g. It has. The drive circuit 51 receives an operation command signal 5b output from a not-shown front control circuit device and an operation stop command signal 5f output from the excessive current determination circuit 54, and normally turns on / off the IGBT 4 with a sensing function according to the signal 5b. This circuit outputs a signal 5a to turn off the IGBT 4 with the sensing function, regardless of the signal 5b, when the signal 5f is input.
【０００５】カレントセンシング用抵抗器５２は、端子
５ｅに接続された抵抗器であり、抵抗値；Ｒs を有して
おり、センシング電流４ｇを通流させてセンシング電流
４ｇに比例した、従って主電流４ｆに比例した値となる
検出電圧５３を発生する。過大電流判定回路５４は、２
個の入力端子と１個の出力端子とを備え、一方の入力端
子には検出電圧５３が入力され、他方の入力端子には判
定基準値である基準電圧源５５からの電圧が入力され
る。基準電圧源５５の電圧；Ｅ1 は、正常時の主電流４
ｆの値に対応する検出電圧５３の値よりも高い電圧値に
選定されている。検出電圧５３の値が電圧；Ｅ1 を超過
すると、過大電流判定回路５４はセンス機能付ＩＧＢＴ
４に過大な電流が通流していると判定して信号５ｆを出
力する。なお、端子４ｃと端子５ｃの間および端子４ｅ
と端子５ｅの間は、相互に接続される。The current sensing resistor 52 is a resistor connected to the terminal 5e, has a resistance value of Rs, and allows the sensing current 4g to flow therethrough and is proportional to the sensing current 4g, and therefore the main current. A detection voltage 53 having a value proportional to 4f is generated. The excessive current determination circuit 54
It has one input terminal and one output terminal. A detection voltage 53 is input to one input terminal, and a voltage from a reference voltage source 55, which is a determination reference value, is input to the other input terminal. The voltage of the reference voltage source 55;
The voltage value is selected to be higher than the value of the detection voltage 53 corresponding to the value of f. When the value of the detection voltage 53 exceeds the voltage; E1, the overcurrent judging circuit 54 detects the IGBT with the sensing function.
It is determined that an excessive current is flowing through 4 and a signal 5f is output. The terminal 4c and the terminal 5c and the terminal 4e
And the terminal 5e are connected to each other.
【０００６】従来例の制御回路装置５は、前述した如く
構成されているので、ドライブ回路５１で信号５ｂに従
う信号５ａをセンス機能付ＩＧＢＴ４に出力する。オン
信号であるハイレベル（以降、「Ｈ」と略称する。）の
信号５ａを受け取ったセンス機能付ＩＧＢＴ４は、遅れ
時間；ΔＴｍ後にオンして主電流４ｆの図示しない負荷
装置への供給を開始する。また、オフ信号であるロウレ
ベル（以降、「Ｌ」と略称する。）の信号５ａを受け取
ったセンス機能付ＩＧＢＴ４は、遅れ時間；ΔＴｂの後
に負荷装置への主電流４ｆの供給を停止する。信号５ａ
がオン信号である際に、何らかの理由で主電流４ｆの値
が増大して、カレントセンシング用抵抗器５２の発生す
る検出電圧５３の値が電圧（Ｅ1 ）を超過すると、これ
を過大電流判定回路５４で検出して信号５ｆを出力す
る。信号５ｆを入力したドライブ回路５１は、信号５ａ
を直ちに「Ｌ」信号に切換えて出力する。また、信号５
ｆは図示しないアラーム通報装置にも出力される。これ
により、負荷装置等に短絡等の事故が発生して主電流４
ｆの値が増大したような場合に、センス機能付ＩＧＢＴ
４をオフしてセンス機能付ＩＧＢＴ４および負荷装置等
を保護するとともに、異常の発生を通報し、システム全
体としての適切な運用を可能としている。Since the control circuit device 5 of the conventional example is configured as described above, the drive circuit 51 outputs the signal 5a according to the signal 5b to the IGBT 4 with a sense function. The IGBT 4 with the sensing function that has received the high-level (hereinafter, abbreviated as “H”) signal 5a as an ON signal turns on after a delay time of ΔTm to start supplying the main current 4f to a load device (not shown). I do. Further, the IGBT 4 with the sensing function that has received the low-level (hereinafter, abbreviated as “L”) signal 5a as the OFF signal stops supplying the main current 4f to the load device after a delay time ΔTb. Signal 5a
Is an ON signal, if the value of the main current 4f increases for some reason and the value of the detection voltage 53 generated by the current sensing resistor 52 exceeds the voltage (E1), this is determined by an excessive current determination circuit. The signal is detected at 54 and the signal 5f is output. The drive circuit 51 to which the signal 5f has been input becomes the signal 5a
Is immediately switched to the "L" signal and output. Signal 5
f is also output to an alarm notification device (not shown). As a result, an accident such as a short circuit occurs in the load device or the like and the main current 4
When the value of f increases, the IGBT with the sensing function
4 to protect the IGBT 4 with the sensing function, the load device, etc., and to report the occurrence of an abnormality, thereby enabling appropriate operation of the entire system.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るカレントセンシング機能付半導体装置４の制御回路装
置５においては、検出電圧５３が主電流４ｆの値に比例
する値である場合には、センス機能付ＩＧＢＴ４の所定
の運転動作ならびに保護動作を行うのであるが、検出電
圧５３が主電流４ｆの値に比例しない値となる場合が見
出された。即ち、図５中に示すように、センス機能付Ｉ
ＧＢＴ４によってはそのオン時およびオフ時に主電流４
ｆに比例する値よりも極めて大きい値の検出電圧５３が
発生するのである。このような場合においては、センス
機能付ＩＧＢＴ４あるいは負荷装置等に何らの異常も無
いにもかかわらず、過大電流判定回路５４から誤信号で
ある信号５ｆが出力されるので、センス機能付ＩＧＢＴ
４を含むシステム全体が所定の動作を遂行出来なくなる
という大きな問題を引き起こすこととなる。In the above-described control circuit device 5 of the semiconductor device 4 having a current sensing function according to the prior art, when the detected voltage 53 is a value proportional to the value of the main current 4f, the sense function is not performed. The prescribed operation and protection operation of the attached IGBT 4 are performed, and it has been found that the detected voltage 53 has a value that is not proportional to the value of the main current 4f. That is, as shown in FIG.
Depending on the GBT 4, the main current 4
The detection voltage 53 having a value much larger than a value proportional to f is generated. In such a case, the signal 5f which is an erroneous signal is output from the excessive current determination circuit 54 even though there is no abnormality in the IGBT 4 with the sensing function or the load device.
4 causes a serious problem that the entire system including the device 4 cannot perform a predetermined operation.
【０００８】この原因は、次のように推定されている。 主電流４ｆのオン時およびオフ時に大きい値の検出電
圧５３が見出される場合には、図５中に示すように、セ
ンシング電流４ｇも主電流４ｆに比例する値よりも大き
な値となっている。ところで、センス機能付ＩＧＢＴ４
の素子構成において、主電流４ｆを取り出す部分とカレ
ントセンシング部４ｄとは、同一の構造を備える微細な
構造で形成されており、異なる点は、カレントセンシン
グ部４ｄが１個の微細構造で形成されているのに対し、
主電流取出部は多数（ｎ個）の微細構造で形成されてい
ることにある。主電流４ｆがＩ（Ａ）の場合に、センシ
ング電流４ｇは（１／ｎ）×Ｉ（Ａ）となる。即ち、比
例定数は、主電流取出部に用いられている微細構造の個
数（ｎ個）の逆比である。カレントセンシング部４ｄは
１個の微細構造で形成されていて、その微細構造は主電
流取出部から離れた位置に独立して形成されているのに
対し、主電流取出部用の微細構造は、互いに短い間隔に
より高密度に形成されている。このため、主電流４ｆに
対しセンシング電流４ｇの方が微細構造中の通流が容易
である。The cause is presumed as follows. When a large value of the detection voltage 53 is found when the main current 4f is turned on and off, as shown in FIG. 5, the sensing current 4g is also larger than a value proportional to the main current 4f. By the way, IGBT4 with sense function
In the element configuration of the above, the portion for extracting the main current 4f and the current sensing unit 4d are formed by a fine structure having the same structure, and the difference is that the current sensing unit 4d is formed by a single fine structure. Whereas
The main current extraction portion is formed of a large number (n) of fine structures. When the main current 4f is I (A), the sensing current 4g is (1 / n) × I (A). That is, the proportionality constant is the inverse ratio of the number (n) of microstructures used in the main current extraction portion. The current sensing unit 4d is formed by one fine structure, and the fine structure is formed independently at a position away from the main current extraction unit, whereas the fine structure for the main current extraction unit is: It is formed densely with a short interval between each other. Therefore, the flow of the sensing current 4g in the fine structure is easier than that of the main current 4f.
【０００９】これが原因で、主電流４ｆのオン時には、
センシング電流４ｇは主電流４ｆよりも早く立ち上が
り、しかも前記比例定数による値よりも大きな値となる
のである。これにより、センシング電流４ｇのオン時の
ピーク値は、定常時の値よりも大きな値となる。なお定
常時には、センシング電流４ｇは（１／ｎ）×Ｉ（Ａ）
に落ちつくことは勿論のことである。なお、主電流４ｆ
のオン時の立上り所要時間；ΔＴonは、せいぜい０．５
（μＳ）である。Due to this, when the main current 4f is on,
The sensing current 4g rises earlier than the main current 4f, and has a value larger than the value based on the proportionality constant. As a result, the peak value of the sensing current 4g when the sensing current is on is larger than the steady-state value. In a steady state, the sensing current 4g is (1 / n) × I (A)
Needless to say, calm down. The main current 4f
Time required for start-up when the switch is on; ΔTon is at most 0.5
(ΜS).
【００１０】主電流４ｆのオフ時には、主電流４ｆ値の
低減は早く開始されるのに対し、センシング電流４ｇ
は、主電流４ｆ値の低減が早く開始されることもあり、
いったん定常時よりもその値が増加しその後に急速に低
減することとなる。なお、主電流４ｆのオフ時の立下り
所要時間；ΔＴoff も、せいぜい０．５（μＳ）であ
る。When the main current 4f is turned off, the reduction of the main current 4f value is started earlier, while the sensing current 4g is reduced.
In some cases, the reduction of the main current 4f value is started early,
The value increases once in a steady state, and then rapidly decreases. The time required for the main current 4f to fall when it is off; ΔToff is also at most 0.5 (μS).
【００１１】前記した定常時よりも大きな値のセンシン
グ電流４ｇがカレントセンシング用抵抗器５２に通流す
ることで、検出電圧５３は主電流４ｆに比例する値より
も大きい値となるのである。 センス機能付ＩＧＢＴ４においては、前記のΔＴonお
よびΔＴoff 時には、その主電流４ｆ値は当然のことな
がら変化している。電流値が変化することで、誘導作用
により抵抗器５２およびこれに連なる信号線に逆起電力
が誘起され、この逆起電力が検出電圧５３に重畳されて
検出電圧５３が主電流４ｆに比例する値よりも大きい値
になる一因となるのである。When the sensing current 4g having a value larger than that in the steady state flows through the current sensing resistor 52, the detection voltage 53 becomes larger than the value proportional to the main current 4f. In the IGBT 4 with the sensing function, the value of the main current 4f naturally changes at the time of ΔTon and ΔToff. When the current value changes, a back electromotive force is induced in the resistor 52 and a signal line connected to the resistor 52 by an inductive action, and the back electromotive force is superimposed on the detection voltage 53, and the detection voltage 53 is proportional to the main current 4f. This contributes to a value larger than the value.
【００１２】本発明は、前述の従来技術の問題点に鑑み
なされたものであり、その目的は、オン時およびオフ時
に主電流に対応する値よりも大きい値の検出電圧が発生
する場合であっても、誤信号の出力されることのないカ
レントセンシング機能付半導体装置の制御回路装置を提
供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object the case where a detected voltage having a value larger than the value corresponding to the main current is generated at the time of ON and OFF. It is another object of the present invention to provide a control circuit device for a semiconductor device with a current sensing function that does not output an erroneous signal.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明では前述の目的
は、 １）カレントセンシング用抵抗器と、過大電流判定回路
と、ドライブ回路を備え、前記カレントセンシング用抵
抗器は、カレントセンシング機能付半導体装置が有する
カレントセンシング部の出力端子に接続され、カレント
センシング部から取り出される電流値に比例した検出電
圧を発生するものであり、前記過大電流判定回路は、前
記検出電圧を入力し、この検出電圧値が予め定められて
いる判定基準値を越えると、前記ドライブ回路に運転停
止指令信号を出力するものであり、前記ドライブ回路
は、前記カレントセンシング機能付半導体装置用の動作
指令信号と前記運転停止指令信号を入力し、常時は前記
動作指令信号に従って前記カレントセンシング機能付半
導体装置をオン・オフする駆動信号を出力し、前記運転
停止指令信号を入力した場合には前記動作指令信号のい
かんにかかわらず前記駆動信号をオフ信号に切換えるも
のである、カレントセンシング機能付半導体装置の制御
回路装置において、カレントセンシング用抵抗器に対し
て並列にコンデンサを備える構成とすること、また ２）前記１項の手段において、カレントセンシング用抵
抗器と過大電流判定回路との中間に半導体スイッチを備
え、前記半導体スイッチは、カレントセンシング機能付
半導体装置用の動作指令信号を受信し、前記動作指令信
号がカレントセンシング機能付半導体装置をオフ動作と
する指令である場合に、前記検出電圧の過大電流判定回
路への入力を阻止する構成とすること、さらにまた ３）前記１項または２項記載の手段において、コンデン
サの容量値は、このコンデンサにより生じる遅れ時間が
０．５μＳ以上１．０μＳ以下となる値である構成とす
ること、により達成される。According to the present invention, there are provided the following objects: 1) a current sensing resistor, an excessive current judging circuit, and a drive circuit, wherein the current sensing resistor is a semiconductor having a current sensing function; The detection circuit is connected to an output terminal of a current sensing unit of the device, and generates a detection voltage proportional to a current value taken out of the current sensing unit. The overcurrent determination circuit inputs the detection voltage, and detects the detection voltage. When the value exceeds a predetermined criterion value, an operation stop signal is output to the drive circuit, and the drive circuit outputs an operation command signal for the semiconductor device with a current sensing function and the operation stop signal. Command signal, and normally turns on the semiconductor device with the current sensing function according to the operation command signal. A control circuit device for a semiconductor device with a current sensing function, which outputs a drive signal to turn off, and switches the drive signal to an off signal regardless of the operation command signal when the operation stop command signal is input. , Wherein a capacitor is provided in parallel with the current sensing resistor. 2) In the means of the above item 1, a semiconductor switch is provided between the current sensing resistor and the excessive current judging circuit. The semiconductor switch receives an operation command signal for the semiconductor device with a current sensing function, and when the operation command signal is a command to turn off the semiconductor device with the current sensing function, the circuit switches to an excessive current determination circuit for the detection voltage. (3) In the means described in (1) or (2) above, , The capacitance value of a capacitor, a delay time caused by the capacitor be configured to be a value equal to or less than 1.0μS than 0.5 .mu.s, it is accomplished by.
【００１４】[0014]
【作用】本発明においては、 カレントセンシング用抵抗器に対して並列にコンデン
サを設ける構成とすることにより、カレントセンシング
用抵抗器に発生する電圧は、カレントセンシング用抵抗
器の抵抗値とコンデンサの容量値との積である時定数で
緩やかに増大することとなるために、センス機能付ＩＧ
ＢＴのオン時にセンシング電流が主電流に対応する値よ
りも大きな値となったとしても、その値を主電流に対応
する値程度あるいはそれ以下に抑制することが可能とな
る。According to the present invention, by providing a capacitor in parallel with the current sensing resistor, the voltage generated in the current sensing resistor is equal to the resistance value of the current sensing resistor and the capacitance of the capacitor. IG with the sense function because the time constant is a product of the
Even if the sensing current becomes larger than the value corresponding to the main current when the BT is turned on, the value can be suppressed to a value corresponding to the main current or less.
【００１５】カレントセンシング用抵抗器と過大電流
判定回路との中間に、センス機能付ＩＧＢＴ用の動作指
令信号を受信し，この動作指令信号がセンス機能付ＩＧ
ＢＴをオフ動作とする指令である場合に，検出電圧の過
大電流判定回路への入力を阻止する半導体スイッチを備
える構成とすることにより、センス機能付ＩＧＢＴのオ
フ時にセンシング電流が主電流に対応する値よりも大き
な値となったとしても、カレントセンシング用抵抗器に
発生する電圧が過大電流判定回路に入力されないため
に、誤動作の発生が防止される。An operation command signal for an IGBT with a sensing function is received between the resistor for current sensing and the overcurrent judging circuit.
When a command to turn off the BT is provided, a semiconductor switch for preventing the detection voltage from being input to the excessive current determination circuit is provided, so that the sensing current corresponds to the main current when the IGBT with the sensing function is turned off. Even if the value becomes larger than the value, the voltage generated in the current sensing resistor is not input to the excessive current judging circuit, thereby preventing the occurrence of malfunction.
【００１６】カレントセンシング用抵抗器に並列に設
けるコンデンサの容量値を、この容量値とカレントセン
シング用抵抗器の抵抗値との積で定まる時定数が０．５
（μＳ）以上１．０（μＳ）以下となる容量値にするこ
とにより、センス機能付ＩＧＢＴのオン時の立上り時間
はほぼ０．５μＳあるいはそれ以下であり、またセンス
機能付ＩＧＢＴの短絡耐量値を規定する短絡電流の持続
時間２μＳであることにより、センス機能付ＩＧＢＴの
オン時においてはカレントセンシング用抵抗器に発生す
る電圧を主電流に対応する値程度あるいはそれ以下に確
実に抑制すると共に、センス機能付ＩＧＢＴが短絡事故
に遭遇した場合においては制御回路装置の保護動作は所
定通りに遂行される。The time constant determined by the product of the capacitance value and the resistance value of the current sensing resistor is 0.5, and the capacitance value of the capacitor provided in parallel with the current sensing resistor is 0.5.
By setting the capacitance value to be not less than (μS) and not more than 1.0 (μS), the rise time of the IGBT with the sensing function at the time of ON is substantially 0.5 μS or less, and the short-circuit withstand value of the IGBT with the sensing function is reduced. Is 2 μS, the voltage generated in the current sensing resistor when the IGBT with the sensing function is ON is reliably suppressed to a value corresponding to the main current or less, and When the IGBT with the sensing function encounters a short circuit accident, the protection operation of the control circuit device is performed as predetermined.
【００１７】[0017]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例によるカレントセン
シング機能付半導体装置の制御回路装置のカレントセン
シング機能付半導体装置を含む要部の回路図であり、図
２は、カレントセンシング機能付半導体装置を含む制御
回路装置の動作の説明図である。図１，図２において、
図３，図４に示した従来例によるカレントセンシング機
能付半導体装置の制御回路装置と同一部分には同じ符号
を付し、その説明を省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a main part including a semiconductor device with a current sensing function of a control circuit device of a semiconductor device with a current sensing function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control diagram including a semiconductor device with a current sensing function. FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of the circuit device. 1 and 2,
The same parts as those of the control circuit device of the semiconductor device with a current sensing function according to the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００１８】図１，図２において、１は、センス機能付
ＩＧＢＴ４用の制御回路装置である。制御回路装置１
は、従来例による制御回路装置４に対し、コンデンサ２
と、半導体スイッチとしてのトランジスタ３とを追加し
て設けたものである。コンデンサ２は、カレントセンシ
ング用抵抗器５２に対して並列に接続されており、その
容量値；Ｃs は、コンデンサ２とカレントセンシング用
抵抗器５２との並列回路の時定数；Ｔs ＝Ｃs ×Ｒs
が、０．５（μＳ）以上１．０（μＳ）以下となる値に
なるよう選定されている。トランジスタ３は、そのコレ
クタが過大電流判定回路５４の一方の入力端子に、その
エミッタがアース電位にそれぞれ接続され、そのベース
には、動作指令信号５ｂが入力される。ここで、動作指
令信号５ｂは、センス機能付ＩＧＢＴ４をオンさせる場
合には「Ｌ」となり、センス機能付ＩＧＢＴ４をオフさ
せる場合には「Ｈ」となる信号である。このため、セン
ス機能付ＩＧＢＴ４をオン動作させている場合には、ト
ランジスタ３はオフされ、また、センス機能付ＩＧＢＴ
４をオフ動作に切換えた場合には、トランジスタ３はオ
ンされる。1 and 2, reference numeral 1 denotes a control circuit device for the IGBT 4 with a sensing function. Control circuit device 1
Is different from the conventional control circuit device 4 in that the capacitor 2
And a transistor 3 as a semiconductor switch. The capacitor 2 is connected in parallel with the current sensing resistor 52, and its capacitance value; Cs is a time constant of a parallel circuit of the capacitor 2 and the current sensing resistor 52; Ts = Cs × Rs
Is selected to be a value of 0.5 (μS) or more and 1.0 (μS) or less. The transistor 3 has a collector connected to one input terminal of the excessive current determination circuit 54, an emitter connected to the ground potential, and an operation command signal 5b input to its base. Here, the operation command signal 5b is a signal that becomes “L” when the IGBT 4 with the sensing function is turned on, and becomes “H” when the IGBT 4 with the sensing function is turned off. Therefore, when the IGBT 4 with the sensing function is turned on, the transistor 3 is turned off, and the IGBT 4 with the sensing function is turned off.
When the switch 4 is turned off, the transistor 3 is turned on.
【００１９】本発明では前述の構成としたので、カレン
トセンシング用抵抗器５２に発生する検出電圧５３は、
図２中で示すように、センシング電流４ｇと抵抗器５２
の抵抗値；Ｒs の積により定まる電圧に対し、時定数
（Ｔs ＝Ｃs ×Ｒs ）で緩やかに増減する電圧となる。
このために、オフ指令の駆動信号５ａが入力されて、セ
ンス機能付ＩＧＢＴ４がオンされる状態では、センシン
グ電流４ｇが〔「主電流４ｆの値」×（１／ｎ）〕より
も大きな値となったとしても、カレントセンシング用抵
抗器５２の両端に生じる電圧５３の値を、センス機能付
ＩＧＢＴ４が定常状態の動作時に発生する値程度あるい
はそれ以下に抑制することが可能となる。なお、コンデ
ンサ２により電圧５３の値の上昇を抑制する効果は、ほ
ぼ時定数（Ｔs ）を経過すれば消失するので、センス機
能付ＩＧＢＴ４のオン動作時にカレントセンシング用抵
抗器５２による主電流４ｆ値を検出する働きを、コンデ
ンサ２が阻害することはない。In the present invention, since the above-described configuration is employed, the detection voltage 53 generated in the current sensing resistor 52 is
As shown in FIG. 2, the sensing current 4 g and the resistor 52
Is a voltage that gradually increases or decreases with a time constant (Ts = Cs × Rs) with respect to the voltage determined by the product of Rs.
For this reason, when the drive signal 5a of the off command is input and the IGBT 4 with the sensing function is turned on, the sensing current 4g is set to a value larger than [“the value of the main current 4f” × (1 / n)]. Even if this happens, the value of the voltage 53 generated at both ends of the current sensing resistor 52 can be suppressed to about or less than the value generated when the IGBT 4 with a sensing function operates in a steady state. Note that the effect of suppressing the rise of the value of the voltage 53 by the capacitor 2 disappears when the time constant (Ts) elapses substantially. Therefore, when the IGBT 4 with the sensing function is turned on, the value of the main current 4f by the current sensing resistor 52 is reduced. The function of detecting the voltage is not hindered by the capacitor 2.
【００２０】なおまた、時定数（Ｔs ）が０．５（μ
Ｓ）以上となる値となるよう選定されているために、オ
ン時の立上り時間；ΔＴonはがほぼ０．５μＳあるいは
それ以下であるセンス機能付ＩＧＢＴ４においては、オ
ン時においてはカレントセンシング用抵抗器５２に発生
する電圧５３を主電流４ｆに対応する値程度あるいはそ
れ以下に確実に抑制することができる。The time constant (Ts) is 0.5 (μm).
S) Since the rise time at the time of ON is selected because it is selected to be not less than the value of .DELTA.Ton is approximately 0.5 .mu.S or less. The voltage 53 generated at 52 can be reliably suppressed to a value corresponding to the main current 4f or less.
【００２１】さらにまた、時定数（Ｔs ）が１．０（μ
Ｓ）以下と、センス機能付ＩＧＢＴ４の短絡耐量値を規
定する短絡電流の持続時間２μＳよりも短い値となるよ
う選定されているために、センス機能付ＩＧＢＴ４ある
いはその負荷が、オン指令の駆動信号５ａが入力される
以前に既に短絡状態となっている最悪の短絡事故に遭遇
した場合においても、制御回路装置１の保護動作は、
１．０（μＳ）以下の時定数（Ｔs ）を経過した後に所
定通り動作を行うことにより、センス機能付ＩＧＢＴ４
等を短絡事故から保護することが可能である。Further, the time constant (Ts) is 1.0 (μm).
S) Since the following is selected so as to be shorter than the short-circuit current duration 2 μS that defines the short-circuit withstand value of the IGBT 4 with the sensing function, the IGBT 4 with the sensing function or the load thereof is driven by an ON command drive signal. Even if the worst short-circuit accident that is already short-circuited before the input of 5a is encountered, the protection operation of the control circuit device 1
By performing a predetermined operation after a time constant (Ts) of 1.0 (μS) or less elapses, the IGBT 4 with a sense function is operated.
Can be protected from short circuit accidents.
【００２２】また、オフ指令の駆動信号５ａが入力され
て、センス機能付ＩＧＢＴ４がオフされる運転状態の場
合には、トランジスタ３がオンとなるために、検出電圧
５３がいかなる電圧値であろうとも、過大電流判定回路
５４の一方の入力端子に入力される電圧５３ａは零にさ
れる。このため過大電流判定回路５４からの信号５ｆの
出力は一切発生されない。Further, in a driving state in which the drive signal 5a of the off command is input and the IGBT 4 with the sensing function is turned off, the transistor 3 is turned on, so that the detection voltage 53 has any voltage value. Also, the voltage 53a input to one input terminal of the excessive current determination circuit 54 is set to zero. Therefore, the output of the signal 5f from the excessive current determination circuit 54 is not generated at all.
【００２３】今までの説明では、カレントセンシング機
能付半導体装置はカレントセンシング機能付ＩＧＢＴで
あるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例
えばカレントセンシング機能付きのＭＯＳＦＥＴであっ
てもよいものである。また、今までの説明では、カレン
トセンシング用抵抗器５２に対しては半導体スイッチと
してのトランジスタ３が並列に接続されるしてきたが、
これに限定されるものではなく、例えば半導体スイッチ
は必ずしも接続される必要は無いものである。半導体ス
イッチを設けない場合には、前置制御回路装置からセン
ス機能付ＩＧＢＴ４をオフさせる動作指令信号５ｂが出
力された際に、同時に、異常の発生を通報する装置類の
動作を停止させる処置を施せばよいものである。In the above description, the semiconductor device with a current sensing function has been described as an IGBT with a current sensing function. However, the present invention is not limited to this. For example, a MOSFET with a current sensing function may be used. is there. In the description so far, the transistor 3 as a semiconductor switch is connected in parallel to the current sensing resistor 52.
The present invention is not limited to this. For example, a semiconductor switch does not necessarily need to be connected. When the semiconductor switch is not provided, when an operation command signal 5b for turning off the IGBT 4 with the sensing function is output from the pre-control circuit device, a measure for simultaneously stopping the operation of the devices that report the occurrence of the abnormality is taken. It should be done.
【００２４】また、今までの説明では、半導体スイッチ
としてのトランジスタ３は、ＮＰＮ形のバイポーラトラ
ンジスタであるとしてきたが、これに限定されるもので
はなく、例えば、他の形のバイポーラトランジスタであ
ってもよく、また、ＭＯＳＦＥＴであってもよいもので
ある。さらにまた、今までの説明では、半導体スイッチ
としてのトランジスタ３はカレントセンシング用抵抗器
５２に対して並列に接続されるとしてきたが、これに限
定されるものではなく、例えば、カレントセンシング用
抵抗器５２と過大電流判定回路５４の一方の入力端子の
間に直列に接続されてもよいものである。この場合に
は、半導体スイッチは、センス機能付ＩＧＢＴ４をオン
動作させている場合にはオンされ、センス機能付ＩＧＢ
Ｔ４をオフ動作させる場合にはオフされるものとする。In the above description, the transistor 3 as a semiconductor switch has been described as an NPN type bipolar transistor. However, the present invention is not limited to this. For example, another type of bipolar transistor may be used. Or a MOSFET. Furthermore, in the description so far, the transistor 3 as a semiconductor switch has been described as being connected in parallel to the current sensing resistor 52. However, the present invention is not limited to this. 52 and one of the input terminals of the excessive current determination circuit 54 may be connected in series. In this case, the semiconductor switch is turned on when the IGBT 4 with the sensing function is turned on, and the IGB with the sensing function is turned on.
When T4 is turned off, it is turned off.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明においては、 カレントセンシング用抵抗器に対して並列にコンデン
サを設ける構成とすることにより、カレントセンシング
用抵抗器に発生する電圧は、カレントセンシング用抵抗
器の抵抗値とコンデンサの容量値との積である時定数で
緩やかに増大することとなるために、センス機能付ＩＧ
ＢＴのオン時にセンシング電流が主電流に対応する値よ
りも大きな値となったとしても、その値を主電流に対応
する値程度あるいはそれ以下に抑制することが可能とな
り、基準電圧源の電圧（Ｅ1 ）を超過することがなくな
るために、過大電流判定回路が誤って運転停止指令信号
を出力する誤動作を無くすことが可能となる。According to the present invention, by providing a capacitor in parallel with the current sensing resistor, the voltage generated in the current sensing resistor is equal to the resistance of the current sensing resistor and the capacitor. Since the time constant, which is the product of the capacitance value of the IG and the
Even if the sensing current becomes larger than the value corresponding to the main current when the BT is turned on, the value can be suppressed to about the value corresponding to the main current or less, and the voltage of the reference voltage source ( Since E1) is not exceeded, it is possible to eliminate a malfunction in which the excessive current determination circuit erroneously outputs the operation stop command signal.
【００２６】カレントセンシング用抵抗器と過大電流
判定回路との中間に、センス機能付ＩＧＢＴ用の動作指
令信号を受信し，この動作指令信号がセンス機能付ＩＧ
ＢＴをオフ動作とする指令である場合に，検出電圧の過
大電流判定回路への入力を阻止する半導体スイッチを備
える構成とすることにより、センス機能付ＩＧＢＴのオ
フ時にセンシング電流が主電流に対応する値よりも大き
な値となったとしても、カレントセンシング用抵抗器に
発生する電圧が過大電流判定回路に入力されないため
に、過大電流判定回路が誤って運転停止指令信号を出力
することはなくなるとともに、この誤動作の防止を他の
装置を使用することなく本制御回路装置だけで実行する
ことが可能となる。An operation command signal for the IGBT with a sensing function is received between the resistor for current sensing and the overcurrent judging circuit, and the operation command signal is supplied to the IGBT with the sensing function.
When a command to turn off the BT is provided, a semiconductor switch for preventing the detection voltage from being input to the excessive current determination circuit is provided, so that the sensing current corresponds to the main current when the IGBT with the sensing function is turned off. Even if the value becomes larger than the value, the voltage generated in the current sensing resistor is not input to the excessive current determination circuit, so that the excessive current determination circuit does not output the operation stop command signal by mistake, This malfunction can be prevented only by the present control circuit device without using other devices.
【００２７】カレントセンシング用抵抗器に並列に設
けるコンデンサの容量値を、この容量値とカレントセン
シング用抵抗器の抵抗値との積で定まる時定数が０．５
（μＳ）以上１．０（μＳ）以下となる容量値にするこ
とにより、センス機能付ＩＧＢＴのオン時の立上り時間
はほぼ０．５μＳあるいはそれ以下であり、またセンス
機能付ＩＧＢＴの短絡耐量値を規定する短絡電流の持続
時間２μＳであることにより、センス機能付ＩＧＢＴの
オン時においてはカレントセンシング用抵抗器に発生す
る電圧を主電流に対応する値程度あるいはそれ以下に確
実に抑制すると共に、センス機能付ＩＧＢＴが短絡事故
に遭遇した場合においては制御回路装置の保護動作は所
定通りに遂行することが可能となるとの効果を奏する。The time constant determined by the product of the capacitance value and the resistance value of the current sensing resistor is 0.5, and the capacitance value of the capacitor provided in parallel with the current sensing resistor is 0.5.
By setting the capacitance value to be not less than (μS) and not more than 1.0 (μS), the rise time of the IGBT with the sensing function at the time of ON is substantially 0.5 μS or less, and the short-circuit withstand value of the IGBT with the sensing function is reduced. Is 2 μS, the voltage generated in the current sensing resistor when the IGBT with the sensing function is ON is reliably suppressed to a value corresponding to the main current or less, and When the IGBT with the sensing function encounters a short circuit accident, the protection operation of the control circuit device can be performed as predetermined.
【図１】本発明の一実施例によるカレントセンシング機
能付半導体装置の制御回路装置のカレントセンシング機
能付半導体装置を含む要部の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a main part including a semiconductor device with a current sensing function of a control circuit device of a semiconductor device with a current sensing function according to an embodiment of the present invention;
【図２】図１に示した制御回路装置のカレントセンシン
グ機能付半導体装置を含む動作の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation including a semiconductor device with a current sensing function of the control circuit device shown in FIG. 1;
【図３】従来例のカレントセンシング機能付半導体装置
に対する制御回路装置のカレントセンシング機能付半導
体装置を含む要部の回路図FIG. 3 is a circuit diagram of a main part including a semiconductor device with a current sensing function of a control circuit device for a conventional semiconductor device with a current sensing function;
【図４】図３に示した制御回路装置のカレントセンシン
グ機能付半導体装置を含む動作の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation including a semiconductor device with a current sensing function of the control circuit device shown in FIG. 3;
【図５】図３に示した制御回路装置の異常動作について
の動作説明図FIG. 5 is an operation explanatory diagram of an abnormal operation of the control circuit device shown in FIG. 3;
１ 制御回路装置 ２ コンデンサ ３ 半導体スイッチ（トランジスタ） ４ カレントセンシング機能付半導体装置（センス機
能付ＩＧＢＴ） ４ｄ カレントセンシング部 ５ａ 駆動信号 ５ｂ 動作指令信号 ５ｆ 運転停止指令信号 ５１ ドライブ回路 ５２ カレントセンシング用抵抗器 ５３ 検出電圧 ５４ 過大電流判定回路 ５５ 基準電圧源 Ｅ1 判定基準値（電圧）REFERENCE SIGNS LIST 1 control circuit device 2 capacitor 3 semiconductor switch (transistor) 4 semiconductor device with current sensing function (IGBT with sensing function) 4 d current sensing unit 5 a drive signal 5 b operation command signal 5 f operation stop command signal 51 drive circuit 52 current sensing resistor 53 Detection voltage 54 Excessive current judgment circuit 55 Reference voltage source E1 Judgment reference value (voltage)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 17/00 - 17/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 17/00-17/70
Claims (3)
判定回路と、ドライブ回路を備え、 前記カレントセンシング用抵抗器は、カレントセンシン
グ機能付半導体装置が有するカレントセンシング部の出
力端子に接続され、カレントセンシング部から取り出さ
れる電流値に比例した検出電圧を発生するものであり、 前記過大電流判定回路は、前記検出電圧を入力し、この
検出電圧値が予め定められている判定基準値を越える
と、前記ドライブ回路に運転停止指令信号を出力するも
のであり、 前記ドライブ回路は、前記カレントセンシング機能付半
導体装置用の動作指令信号と前記運転停止指令信号を入
力し、常時は前記動作指令信号に従って前記カレントセ
ンシング機能付半導体装置をオン・オフする駆動信号を
出力し、前記運転停止指令信号を入力した場合には前記
動作指令信号のいかんにかかわらず前記駆動信号をオフ
信号に切換えるものである、 カレントセンシング機能付半導体装置の制御回路装置に
おいて、 カレントセンシング用抵抗器に対して並列にコンデンサ
を備えることを特徴とするカレントセンシング機能付半
導体装置の制御回路装置。A current sensing resistor, an excessive current judging circuit, and a drive circuit, wherein the current sensing resistor is connected to an output terminal of a current sensing unit of the semiconductor device with a current sensing function, and The detection circuit generates a detection voltage proportional to a current value taken out from the sensing unit.The excessive current determination circuit inputs the detection voltage, and when the detection voltage value exceeds a predetermined determination reference value, The drive circuit outputs an operation stop command signal to the drive circuit, and the drive circuit inputs an operation command signal and the operation stop command signal for the semiconductor device with a current sensing function, and always outputs the operation stop signal in accordance with the operation command signal. A drive signal for turning on / off the semiconductor device with a current sensing function is output, and the operation stop command is output. When a signal is input, the drive signal is switched to an off signal regardless of the operation command signal. In a control circuit device of a semiconductor device having a current sensing function, the control signal is connected in parallel to a current sensing resistor. A control circuit device for a semiconductor device having a current sensing function, comprising a capacitor.
半導体装置の制御回路装置において、 カレントセンシング用抵抗器と過大電流判定回路との中
間に半導体スイッチを備え、 前記半導体スイッチは、カレントセンシング機能付半導
体装置用の動作指令信号を受信し、前記動作指令信号が
カレントセンシング機能付半導体装置をオフ動作とする
指令である場合に、前記検出電圧の過大電流判定回路へ
の入力を阻止するものである、 ことを特徴とするカレントセンシング機能付半導体装置
の制御回路装置。2. The control circuit device for a semiconductor device with a current sensing function according to claim 1, further comprising a semiconductor switch between the current sensing resistor and the overcurrent judging circuit, wherein the semiconductor switch has a current sensing function. An operation command signal for a semiconductor device is received, and when the operation command signal is a command to turn off the semiconductor device with a current sensing function, an input of the detection voltage to an excessive current determination circuit is prevented. A control circuit device for a semiconductor device having a current sensing function, characterized in that:
グ機能付半導体装置の制御回路装置において、 コンデンサの容量値は、このコンデンサにより生じる遅
れ時間が０．５μＳ以上１．０μＳ以下となる値であ
る、 ことを特徴とするカレントセンシング機能付半導体装置
の制御回路装置。3. The control circuit device for a semiconductor device with a current sensing function according to claim 1, wherein the capacitance value of the capacitor is a value such that a delay time caused by the capacitor is 0.5 μS or more and 1.0 μS or less. A control circuit device for a semiconductor device having a current sensing function, characterized in that:
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