JPH0479758A - 電流センスｉｇｂｔの駆動回路 - Google Patents
電流センスｉｇｂｔの駆動回路Info
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- JPH0479758A JPH0479758A JP2191057A JP19105790A JPH0479758A JP H0479758 A JPH0479758 A JP H0479758A JP 2191057 A JP2191057 A JP 2191057A JP 19105790 A JP19105790 A JP 19105790A JP H0479758 A JPH0479758 A JP H0479758A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、自身に流れてる電流を検出できる機能を有
するＩＧＢＴの駆動回路に関し、特にインバータなどの
電力変換装置において、短絡事故などによって生じる過
電流から、このＩＧＥＴを保護する機能を持つ駆動回路
に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。
するＩＧＢＴの駆動回路に関し、特にインバータなどの
電力変換装置において、短絡事故などによって生じる過
電流から、このＩＧＥＴを保護する機能を持つ駆動回路
に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。
Ｉ ＧＢＴ素子はバイポーラトランジスタの有する高耐
圧、大電流化が容易であるという長所と、パワーＭＯ３
ＦＥＴの有する高速なスイッチングが可能でドライブも
容易であるという長所とをあわせ持った新しいデバイス
である。 第６図にＮチャネルＩ ＧＢＴの等価回路を示す。 即ちこのＩ ＧＢＴはＮチャネルＭＯ３ＦＥＴＯＩＮＰ
Ｎ ）ランジスタ０２、ＰＮＰ トランジスタ０３、及
びトランジスタ０２のヘース・エミッタ間の短絡用抵抗
０４からなり、ＭＯ３ＦＥＴＯＩのドレイン・ソース間
とトランジスタ０２のエミッタ・コレクタ間を並列接続
し、トランジスタ０２．、０３はサイリスタ回路を形成
するものとして表わすことができる。 最近では、Ｉ ＧＢＴの高機能化を目的として、電流検
出機能を内蔵したＩＧＢＴ（電流センスＩＧＢＴ）のデ
バイス開発とその適用が進められている。この電流セン
スＩ ＧＢＴは、一つのＩＧＢＴチップ内で一部分を電
流検出用のチップとして利用し、このチップに流れる電
流を実際に検出し、外部へ出力できるようにしたもので
ある。電流センスＩＧＢＴのシンボル記号と等価回路と
を第７図（ＡＬ（Ｂ）にそれぞれ示す。この第７図（Ｂ
）で示すように、電流センスＩＧＢＴＱＩ は主ＩＧＢ
ＴＱｍと電流検出用ＩＧＢＴＱＳ とを並列接続させた
構造になっている。電流センスＩＧＢＴＱ１の電流Ｉｃ
は主ＩＧＢＴＱｍの電流と検出用ＩＧＢＴＱｓの電流と
に分流する。ここで、検出用ＩＧＢＴＱｓの電流値はＩ
Ｃ，ＢＴチップ全体の内で電流検出用Ｉ ＧＢＴのチ
ップが占める面積比より決まるため、この関係より主Ｉ
ＧＢＴＱｍの電流が算出できることになる。 ＩＧＢＴをインバータなどの電流変換装置に用いた場合
に、インバータの運転中に何らかの原因で過電流故障が
発生した場合にＩＧＢＴを破壊させずに保護することが
重要となっている。過電流故障の中で、素子破壊につな
がる故障として短絡事故がある。短絡事故時を模擬する
回路を第８図に、また短絡事故時のＩＧＢＴ素子Ｑ素子
圧■。。 と電流１ｃの波形を第９図に示す。第９図で示すように
短絡期間に素子には直流電源電圧Ｅｄが印加される。ま
た、この時に素子Ｑに流れる電流Ｔｃは、素子Ｑの直流
電流定格の５〜６倍以上となる。従って短絡期間中に素
子Ｑには非常に大きな電力が印加されることになる。そ
のため、短絡状態で素子Ｑを保護するには、素子の耐え
うる期間（１０μｓ程度）内に素子Ｑをオフする必要が
ある。そこで、この電流センス機能を過電流保護に適用
することは、素子Ｑを保護する上で有効な方法である。 第５図に過電流保護機能を持つ電流センスＩＣＢＴのゲ
ート駆動回路の従来例を示す。Ｑｌは主スイツチング素
子としての電流センスＩ Ｃ，、Ｂ Ｔ−１ＰＨ１は信
号絶縁用フォトカプラ、ＶｌおよびＶ２はそれぞれオン
ゲート電圧印加用電圧源およびオフゲート電圧印加用電
圧源である。 次に第５図の通常の動作を説明する。フォトカブラＰＨ
１がオンするとトランジスタＴ１がオフし、この結果ト
ランジスタＴ２がオン、Ｔ３がオフとなって、ＩＧＢＴ
ＱＩのゲートエミンタ間にはゲート抵抗Ｒ６を介してオ
ンゲート電圧■１が印加される。次にフォトカプラＰＨ
１がオフするとトランジスタＴ１がオンし、これにより
、トランジスタＴ２がオフ、Ｔ３がオンとなって、■Ｇ
、Ｂ Ｔ Ｑｌｌのゲート・エミッタ間には抵抗ＲＧを
介してオフゲート電圧Ｖ２が印加される。 次に第５図の過電流保護動作について説明する。 ＩＧＢＴＱＩのオン期間中、Ｑｌの検出電流ＩＣＭはゲ
ート駆動回路の故障判別演算部１００に入力される。こ
の演算部１００では、故障レベルの設定値Ｉ ＯＣ”と
、この電流センスＩ Ｇ Ｂ Ｔ−Ｑｌの検出電流Ｉ。 Ｈを比較し、検出電流ＩＣＭが設定値以上の場合は過電
流故障と判断する一０故障と判断すると演）Ｅ部１００
より、トランジスタＴ４をオンする信号が出力され、Ｔ
４がオンする。Ｔ４が導通すると、ＩＧＢＴＱＩのゲー
ト・エミッタ間にオフゲート電圧■２が印加されＱｌが
オフし、過電流をしゃ断する。
圧、大電流化が容易であるという長所と、パワーＭＯ３
ＦＥＴの有する高速なスイッチングが可能でドライブも
容易であるという長所とをあわせ持った新しいデバイス
である。 第６図にＮチャネルＩ ＧＢＴの等価回路を示す。 即ちこのＩ ＧＢＴはＮチャネルＭＯ３ＦＥＴＯＩＮＰ
Ｎ ）ランジスタ０２、ＰＮＰ トランジスタ０３、及
びトランジスタ０２のヘース・エミッタ間の短絡用抵抗
０４からなり、ＭＯ３ＦＥＴＯＩのドレイン・ソース間
とトランジスタ０２のエミッタ・コレクタ間を並列接続
し、トランジスタ０２．、０３はサイリスタ回路を形成
するものとして表わすことができる。 最近では、Ｉ ＧＢＴの高機能化を目的として、電流検
出機能を内蔵したＩＧＢＴ（電流センスＩＧＢＴ）のデ
バイス開発とその適用が進められている。この電流セン
スＩ ＧＢＴは、一つのＩＧＢＴチップ内で一部分を電
流検出用のチップとして利用し、このチップに流れる電
流を実際に検出し、外部へ出力できるようにしたもので
ある。電流センスＩＧＢＴのシンボル記号と等価回路と
を第７図（ＡＬ（Ｂ）にそれぞれ示す。この第７図（Ｂ
）で示すように、電流センスＩＧＢＴＱＩ は主ＩＧＢ
ＴＱｍと電流検出用ＩＧＢＴＱＳ とを並列接続させた
構造になっている。電流センスＩＧＢＴＱ１の電流Ｉｃ
は主ＩＧＢＴＱｍの電流と検出用ＩＧＢＴＱｓの電流と
に分流する。ここで、検出用ＩＧＢＴＱｓの電流値はＩ
Ｃ，ＢＴチップ全体の内で電流検出用Ｉ ＧＢＴのチ
ップが占める面積比より決まるため、この関係より主Ｉ
ＧＢＴＱｍの電流が算出できることになる。 ＩＧＢＴをインバータなどの電流変換装置に用いた場合
に、インバータの運転中に何らかの原因で過電流故障が
発生した場合にＩＧＢＴを破壊させずに保護することが
重要となっている。過電流故障の中で、素子破壊につな
がる故障として短絡事故がある。短絡事故時を模擬する
回路を第８図に、また短絡事故時のＩＧＢＴ素子Ｑ素子
圧■。。 と電流１ｃの波形を第９図に示す。第９図で示すように
短絡期間に素子には直流電源電圧Ｅｄが印加される。ま
た、この時に素子Ｑに流れる電流Ｔｃは、素子Ｑの直流
電流定格の５〜６倍以上となる。従って短絡期間中に素
子Ｑには非常に大きな電力が印加されることになる。そ
のため、短絡状態で素子Ｑを保護するには、素子の耐え
うる期間（１０μｓ程度）内に素子Ｑをオフする必要が
ある。そこで、この電流センス機能を過電流保護に適用
することは、素子Ｑを保護する上で有効な方法である。 第５図に過電流保護機能を持つ電流センスＩＣＢＴのゲ
ート駆動回路の従来例を示す。Ｑｌは主スイツチング素
子としての電流センスＩ Ｃ，、Ｂ Ｔ−１ＰＨ１は信
号絶縁用フォトカプラ、ＶｌおよびＶ２はそれぞれオン
ゲート電圧印加用電圧源およびオフゲート電圧印加用電
圧源である。 次に第５図の通常の動作を説明する。フォトカブラＰＨ
１がオンするとトランジスタＴ１がオフし、この結果ト
ランジスタＴ２がオン、Ｔ３がオフとなって、ＩＧＢＴ
ＱＩのゲートエミンタ間にはゲート抵抗Ｒ６を介してオ
ンゲート電圧■１が印加される。次にフォトカプラＰＨ
１がオフするとトランジスタＴ１がオンし、これにより
、トランジスタＴ２がオフ、Ｔ３がオンとなって、■Ｇ
、Ｂ Ｔ Ｑｌｌのゲート・エミッタ間には抵抗ＲＧを
介してオフゲート電圧Ｖ２が印加される。 次に第５図の過電流保護動作について説明する。 ＩＧＢＴＱＩのオン期間中、Ｑｌの検出電流ＩＣＭはゲ
ート駆動回路の故障判別演算部１００に入力される。こ
の演算部１００では、故障レベルの設定値Ｉ ＯＣ”と
、この電流センスＩ Ｇ Ｂ Ｔ−Ｑｌの検出電流Ｉ。 Ｈを比較し、検出電流ＩＣＭが設定値以上の場合は過電
流故障と判断する一０故障と判断すると演）Ｅ部１００
より、トランジスタＴ４をオンする信号が出力され、Ｔ
４がオンする。Ｔ４が導通すると、ＩＧＢＴＱＩのゲー
ト・エミッタ間にオフゲート電圧■２が印加されＱｌが
オフし、過電流をしゃ断する。
しかしながら第５図のような従来の過電流保護動作では
、トランジスタＴ４の導通と同時にＩＧＢＴＱＩのオフ
ゲート電圧■２がＱｌのゲートに印加されることから、
過電流を遮断する際の電流の減少率（−ｄｉ／ｄｔ）が
大きく、このためＱｌには配線のインダクタンス！に誘
起した電圧（！・ｄ ｉ／ ｄ ｔ）と直流回路電圧の
和の電圧が加わり、この過大な電圧によって素子が破壊
してしまうという問題があった。 そこで本発明はこの問題を解消できる電流センスＩ Ｇ
ＢＴの駆動回路を提供することを課題とする。
、トランジスタＴ４の導通と同時にＩＧＢＴＱＩのオフ
ゲート電圧■２がＱｌのゲートに印加されることから、
過電流を遮断する際の電流の減少率（−ｄｉ／ｄｔ）が
大きく、このためＱｌには配線のインダクタンス！に誘
起した電圧（！・ｄ ｉ／ ｄ ｔ）と直流回路電圧の
和の電圧が加わり、この過大な電圧によって素子が破壊
してしまうという問題があった。 そこで本発明はこの問題を解消できる電流センスＩ Ｇ
ＢＴの駆動回路を提供することを課題とする。
前記の課題を解決するために第１発明の回路は、「自身
の主回路に流されている電流を検出してなる検出電流（
Ｉ Ｃ，など）を出力できる機能を有する電流センスＩ
ＧＢＴ（Ｑｌなど）の駆動回路において、 前記検出電流より前記主回路の過電流を判別する手段（
故障判別演算部１００など）と、この判別手段が動作し
ている間、前記Ｉ ＧＢＴのゲートに印加している電圧
を時間の経過に伴い、少なくとも徐々に効果させる可変
電圧＃（コンデンサＣ２，トランジスタＴ４など）とを
備えた」ものとし、 また第２発明の回路は前記第１発明の回路にさらに、「
前記可変電圧源の前記の降下の動作によって導通側に駆
動され、前記Ｉ ＧＢＴのゲート・エミッタ回路を短絡
するトランジスタ（Ｔ５など）」を付加したものとし、 また第３発明の回路は、前記第１発明の回路にさらに、
「前記ＩＧＢＴのゲートと前記可変電圧源との間に接続
され、前記Ｉ ＧＢＴの変位電流をこの可変電圧源側に
導くダイオード（Ｄ３など）」を付加したものとする。
の主回路に流されている電流を検出してなる検出電流（
Ｉ Ｃ，など）を出力できる機能を有する電流センスＩ
ＧＢＴ（Ｑｌなど）の駆動回路において、 前記検出電流より前記主回路の過電流を判別する手段（
故障判別演算部１００など）と、この判別手段が動作し
ている間、前記Ｉ ＧＢＴのゲートに印加している電圧
を時間の経過に伴い、少なくとも徐々に効果させる可変
電圧＃（コンデンサＣ２，トランジスタＴ４など）とを
備えた」ものとし、 また第２発明の回路は前記第１発明の回路にさらに、「
前記可変電圧源の前記の降下の動作によって導通側に駆
動され、前記Ｉ ＧＢＴのゲート・エミッタ回路を短絡
するトランジスタ（Ｔ５など）」を付加したものとし、 また第３発明の回路は、前記第１発明の回路にさらに、
「前記ＩＧＢＴのゲートと前記可変電圧源との間に接続
され、前記Ｉ ＧＢＴの変位電流をこの可変電圧源側に
導くダイオード（Ｄ３など）」を付加したものとする。
故障判別演算部によって駆動されるトランジスタが導通
すると、徐々にコンデンサ電圧を放電させる回路を設け
、このコンデンサ電圧を利用してＩＧＢＴＱＩのゲート
・エミッタ間に与える電圧を徐々に下降させるようにし
た。 電流センスＩＧＢＴＱＩに流れる短絡電流のピーク値Ｉ
ＣＰは第１０図に示すようにゲート・エミッタ間に印加
される電圧値■。に依存側る特性を持っている。そこで
、この特性を利用して過電流検知後、電流センスＩＧＢ
ＴＱＩのゲート・エミッタ間に印加される電圧ＶＧＥを
時間の経過と共に徐々に減少させ、この減少に対応させ
て短絡電流Ｉｃを減少させる。なお第９図の素子短絡電
流Ｔｃの波線部はこの場合の短絡電流波形を示している
。従って過電流をしゃ断する際の電流の減少率（−ｄｉ
／ｄｔ）を抑制できる。その結果、配線のインダクタン
ス！に誘起した電圧！・ｄｉ／ｄｔが小さくなり、ＩＧ
ＢＴＱＩに加わる過大な電圧を防げる。また短絡電流Ｔ
ｃが減少するため、素子Ｑ１の消費エネルギも低減でき
る。
すると、徐々にコンデンサ電圧を放電させる回路を設け
、このコンデンサ電圧を利用してＩＧＢＴＱＩのゲート
・エミッタ間に与える電圧を徐々に下降させるようにし
た。 電流センスＩＧＢＴＱＩに流れる短絡電流のピーク値Ｉ
ＣＰは第１０図に示すようにゲート・エミッタ間に印加
される電圧値■。に依存側る特性を持っている。そこで
、この特性を利用して過電流検知後、電流センスＩＧＢ
ＴＱＩのゲート・エミッタ間に印加される電圧ＶＧＥを
時間の経過と共に徐々に減少させ、この減少に対応させ
て短絡電流Ｉｃを減少させる。なお第９図の素子短絡電
流Ｔｃの波線部はこの場合の短絡電流波形を示している
。従って過電流をしゃ断する際の電流の減少率（−ｄｉ
／ｄｔ）を抑制できる。その結果、配線のインダクタン
ス！に誘起した電圧！・ｄｉ／ｄｔが小さくなり、ＩＧ
ＢＴＱＩに加わる過大な電圧を防げる。また短絡電流Ｔ
ｃが減少するため、素子Ｑ１の消費エネルギも低減でき
る。
以下第１図ないし第４図に基づいて本発明の詳細な説明
する。第１図は第１発明の実施例としての回路図で、第
５図に対応するものである。 第１図の通常のスイッチング時の動作は、第５図と同様
、フォトカプラＰＨ１の信号を受けたトランジスタＴ１
と、これにつながるトランジスタＴ２．Ｔ３によって行
われる。 第５図と異なるのは、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３
、コンデンサＣ２、トランジスタＴ４Ａからなる電圧制
限回路１０１を出力段トランジスタＴ２．Ｔ３のベース
部分に接続したことである。コンデンサＣ２は最初、抵
抗Ｒ３を介して充電され、コンデンサＣ２の両端電圧は
Ｖｌ ＋Ｖ２となる。 コンデンサＣ２の正側端子とトランジスタＴ２Ｔ３のベ
ースとの間には、図示のようにダイオードＤ２が接続さ
れていることから、通常の動作には殆ど影響を及ぼさな
い。 第５図と同様に、故障判別演算部１００にて故障を判別
した場合、トランジスタＴ４Ａが導通ずる。 これに伴いコンデンサＣ２の電荷はＲ２を介して放電さ
れる。抵抗値ＲＬＲ３）Ｒ２と選定しておくことにより
、コンデンサＣ２の両端電圧とオフゲート電圧■２との
差の電圧がダイオードＤ２．トランジスタＴ３を介して
電流センスＩＧＢＴＱＩのゲート・エミッタ間に出力さ
れ、ＩＣ，ＢＴＱＩのゲート・エミッタ電圧は徐々に下
降して０となり、さらに反転する。このようにしてＩＧ
ＢＴＱｌは第５図に比べゆるやかにしゃ断される。 第２図は第２発明の実施例としての回路図である。第２
図の第１図と異なる点は、ＩＧＢＴＱＩの変位電流を流
し込むＰＮＰ トランジスタＴ５をゲート抵抗Ｒ６の素
子Ｃ１側（つまりＩＧＢＴＱｌのゲート端子Ｇ）に付加
したこと、さらに詳しくはこのトランジスタＴ５のエミ
ッタ端子と素子Ｑ１のゲート端子Ｇとを接続し、トラン
ジスタＴ５のヘース端子をコンデンサＣ２の正極端子に
接続し、トランジスタＴ５のコレクタ端子をオフゲート
電圧源■２の負極端子に接続したことである。ＩＧＢＴ
ＱＩが導通状態で短絡事故が発生し、素子Ｑ１の電流増
加すると、第１図で述べたように、故障判別演算部１０
０を介してトランジスタＴ４Ａが導通し、コンデンサＣ
２の放電が行われる。 これによりトランジスタＴ５も徐々に導通ずる。 ところで、この素子Ｑ１の電流の急増時には素子電圧■
。も急増する。その結果、非常に高い電圧変化（ｄ Ｖ
ＣＥ／ ｄ ｔ）が発生する。 第３図はこのトランジスタＴ５の動作の説明図で、同図
（Ａ）は等価回路を、また同図（Ｂ）は前記短絡時にお
ける素子電圧ＶＣＨの時間的推移の波形をそれぞれ示す
。ＩＧＢＴＱＩは、第３（Ａ）に示すようにコレクタＣ
とゲート０間に接合容量ＣＣＣを持っている。そこで、
前述のｄ ＶＣＥ／ｄｔがＩＧＢＴＱＩに印加されると
、このＣ６Ｇによって変位電流ｉ （−Ｃ６ｃ−ｄＶｃ
Ｅ／ｄ ｔ）が生じる。第２図ではこの変位電流がトラ
ンジスタＴ５に流れるため、ＩＧＢＴＱＩのゲート・エ
ミッタ間電圧が変位電流で充電されることはない。その
結果、素子Ｑ１の過電流保護動作が確実に行われること
になる。 第４図は第３発明の実施例としての回路図である。第４
図は第１図の構成に対し、ＩＧＢＴＱＩのゲート端子Ｇ
とコンデンサＣ２の正極端子間に、該端子側をカソード
とするダイオードＤ３を付加し、第２図で述べたＩＧＢ
ＴＱｌの変位電流をコンデンサＣ２側へ流すようにした
ものである。第４図ではＩＧＢＴＱＩに発生した変位電
流はダイオードＤ３を介して可変電圧源としてのコンデ
ンサＣ２およびトランジスタＴ４Ａに流れ込むことにな
る。
する。第１図は第１発明の実施例としての回路図で、第
５図に対応するものである。 第１図の通常のスイッチング時の動作は、第５図と同様
、フォトカプラＰＨ１の信号を受けたトランジスタＴ１
と、これにつながるトランジスタＴ２．Ｔ３によって行
われる。 第５図と異なるのは、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３
、コンデンサＣ２、トランジスタＴ４Ａからなる電圧制
限回路１０１を出力段トランジスタＴ２．Ｔ３のベース
部分に接続したことである。コンデンサＣ２は最初、抵
抗Ｒ３を介して充電され、コンデンサＣ２の両端電圧は
Ｖｌ ＋Ｖ２となる。 コンデンサＣ２の正側端子とトランジスタＴ２Ｔ３のベ
ースとの間には、図示のようにダイオードＤ２が接続さ
れていることから、通常の動作には殆ど影響を及ぼさな
い。 第５図と同様に、故障判別演算部１００にて故障を判別
した場合、トランジスタＴ４Ａが導通ずる。 これに伴いコンデンサＣ２の電荷はＲ２を介して放電さ
れる。抵抗値ＲＬＲ３）Ｒ２と選定しておくことにより
、コンデンサＣ２の両端電圧とオフゲート電圧■２との
差の電圧がダイオードＤ２．トランジスタＴ３を介して
電流センスＩＧＢＴＱＩのゲート・エミッタ間に出力さ
れ、ＩＣ，ＢＴＱＩのゲート・エミッタ電圧は徐々に下
降して０となり、さらに反転する。このようにしてＩＧ
ＢＴＱｌは第５図に比べゆるやかにしゃ断される。 第２図は第２発明の実施例としての回路図である。第２
図の第１図と異なる点は、ＩＧＢＴＱＩの変位電流を流
し込むＰＮＰ トランジスタＴ５をゲート抵抗Ｒ６の素
子Ｃ１側（つまりＩＧＢＴＱｌのゲート端子Ｇ）に付加
したこと、さらに詳しくはこのトランジスタＴ５のエミ
ッタ端子と素子Ｑ１のゲート端子Ｇとを接続し、トラン
ジスタＴ５のヘース端子をコンデンサＣ２の正極端子に
接続し、トランジスタＴ５のコレクタ端子をオフゲート
電圧源■２の負極端子に接続したことである。ＩＧＢＴ
ＱＩが導通状態で短絡事故が発生し、素子Ｑ１の電流増
加すると、第１図で述べたように、故障判別演算部１０
０を介してトランジスタＴ４Ａが導通し、コンデンサＣ
２の放電が行われる。 これによりトランジスタＴ５も徐々に導通ずる。 ところで、この素子Ｑ１の電流の急増時には素子電圧■
。も急増する。その結果、非常に高い電圧変化（ｄ Ｖ
ＣＥ／ ｄ ｔ）が発生する。 第３図はこのトランジスタＴ５の動作の説明図で、同図
（Ａ）は等価回路を、また同図（Ｂ）は前記短絡時にお
ける素子電圧ＶＣＨの時間的推移の波形をそれぞれ示す
。ＩＧＢＴＱＩは、第３（Ａ）に示すようにコレクタＣ
とゲート０間に接合容量ＣＣＣを持っている。そこで、
前述のｄ ＶＣＥ／ｄｔがＩＧＢＴＱＩに印加されると
、このＣ６Ｇによって変位電流ｉ （−Ｃ６ｃ−ｄＶｃ
Ｅ／ｄ ｔ）が生じる。第２図ではこの変位電流がトラ
ンジスタＴ５に流れるため、ＩＧＢＴＱＩのゲート・エ
ミッタ間電圧が変位電流で充電されることはない。その
結果、素子Ｑ１の過電流保護動作が確実に行われること
になる。 第４図は第３発明の実施例としての回路図である。第４
図は第１図の構成に対し、ＩＧＢＴＱＩのゲート端子Ｇ
とコンデンサＣ２の正極端子間に、該端子側をカソード
とするダイオードＤ３を付加し、第２図で述べたＩＧＢ
ＴＱｌの変位電流をコンデンサＣ２側へ流すようにした
ものである。第４図ではＩＧＢＴＱＩに発生した変位電
流はダイオードＤ３を介して可変電圧源としてのコンデ
ンサＣ２およびトランジスタＴ４Ａに流れ込むことにな
る。
本発明よれば、電流センスＩ ＧＢＴのゲート・エミッ
タ回路に並列にコンデンサを設け、さらにこのコンデン
サを抵抗を介して放電させるトランジスタを設け、短絡
事故の際、ＩＧＥＴの検出電流が過大となったことを検
出する故障判別演算部を介して前記トランジスタを導通
させることで、ＩＧＢＴのゲート電圧を徐々に下降させ
ながらＩＧＢＴをオフさせるようにしたので、 ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間に過渡的な過大電圧を
発生させることなく、この電流センスＩＧＢＴを過電流
から確実に保護することができる。
タ回路に並列にコンデンサを設け、さらにこのコンデン
サを抵抗を介して放電させるトランジスタを設け、短絡
事故の際、ＩＧＥＴの検出電流が過大となったことを検
出する故障判別演算部を介して前記トランジスタを導通
させることで、ＩＧＢＴのゲート電圧を徐々に下降させ
ながらＩＧＢＴをオフさせるようにしたので、 ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間に過渡的な過大電圧を
発生させることなく、この電流センスＩＧＢＴを過電流
から確実に保護することができる。
第１図、第２図はそれぞれ第１および第２発明の実施例
としての回路図、 第３図は第２図の動作の説明図、 第４図は第３発明の実施例としての回路図、第５図は第
１図、第２図、第４図に対応する従来の回路図、 第６図はＮチャネルＩ ＧＥＴの等価回路図、第７図は
電流センスＩＧＢＴのシンボル記号と原理構成図、 第８図は短絡事故時の模擬回路図、 第９図は短絡事故時のＩＧＥＴの電圧、電流の波形図、 第１０図はＩＧＢＴの短絡電流とゲート・エミッタ間電
圧との関係を示す特性図である。 Ｑｌ ：電流センスＩＧＢＴ、ＰＨＩ ：フォトカブ
ラ、■１ ：オンゲート電圧、■２ ：オフゲート電圧
、ＲＧ ：ゲート抵抗、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：抵抗、Ｃ２
：コンデンサ、Ｄ２．Ｄ３ ：ダイオード、ＴＩＴ２
．Ｔ３．Ｔ４Ａ、 Ｔ５ ； トランジスタ、１００
：故障判別演算部、１０１：電圧制限回路、Ｉ ＣＭ
：検出電流、Ｉ ｏｃ ：故障レベル設定値。
としての回路図、 第３図は第２図の動作の説明図、 第４図は第３発明の実施例としての回路図、第５図は第
１図、第２図、第４図に対応する従来の回路図、 第６図はＮチャネルＩ ＧＥＴの等価回路図、第７図は
電流センスＩＧＢＴのシンボル記号と原理構成図、 第８図は短絡事故時の模擬回路図、 第９図は短絡事故時のＩＧＥＴの電圧、電流の波形図、 第１０図はＩＧＢＴの短絡電流とゲート・エミッタ間電
圧との関係を示す特性図である。 Ｑｌ ：電流センスＩＧＢＴ、ＰＨＩ ：フォトカブ
ラ、■１ ：オンゲート電圧、■２ ：オフゲート電圧
、ＲＧ ：ゲート抵抗、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：抵抗、Ｃ２
：コンデンサ、Ｄ２．Ｄ３ ：ダイオード、ＴＩＴ２
．Ｔ３．Ｔ４Ａ、 Ｔ５ ； トランジスタ、１００
：故障判別演算部、１０１：電圧制限回路、Ｉ ＣＭ
：検出電流、Ｉ ｏｃ ：故障レベル設定値。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）自身の主回路に流れている電流を検出してなる検出
電流を出力できる機能を有する電流センスＩＧＢＴの駆
動回路において、 前記検出電流より前記主回路の過電流を判別する手段と
、 この判別手段が動作している間、前記ＩＧＢＴのゲート
に印加している電圧を時間の経過に伴い、少なくとも徐
々に降下させる可変電圧源とを備えたことを特徴とする
電流センスＩＧＢＴの駆動回路。 ２）自身の主回路に流れている電流を検出してなる検出
電流を出力できる機能を有する電流センスＩＧＢＴの駆
動回路において、 前記検出電流より前記主回路の過電流を判別する手段と
、 この判別手段が動作している間、前記ＩＧＢＴのゲート
に印加している電圧を時間の経過に伴い、少なくとも徐
々に降下させる可変電圧源と、前記可変電圧源の前記の
降下の動作によって導通側に駆動され、前記ＩＧＢＴの
ゲート・エミッタ回路を短絡するトランジスタとを備え
たことを特徴とする電流センスＩＧＢＴの駆動回路。 ３）自身の主回路に流れている電流を検出してなる検出
電流を出力できる機能を有する電流センスＩＧＢＴの駆
動回路において、 前記検出電流より前記主回路の過電流を判別する手段と
、 この判別手段が動作している間、前記ＩＧＢＴのゲート
に印加している電圧を時間の経過に伴い、少なくとも徐
々に降下させる可変電圧源と、前記ＩＧＢＴのゲートと
前記可変電圧源との間に接続され、前記ＩＧＢＴの変位
電流をこの可変電圧源側に導くダイオードとを備えたこ
とを特徴とする電流センスＩＧＢＴの駆動回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191057A JPH0479758A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電流センスｉｇｂｔの駆動回路 |
| US07/729,436 US5200878A (en) | 1990-07-19 | 1991-07-12 | Drive circuit for current sense igbt |
| EP19910306552 EP0467681A3 (en) | 1990-07-19 | 1991-07-18 | Drive circuit for current sense igbt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2191057A JPH0479758A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電流センスｉｇｂｔの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0479758A true JPH0479758A (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16268174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2191057A Pending JPH0479758A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 電流センスｉｇｂｔの駆動回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5200878A (ja) |
| EP (1) | EP0467681A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0479758A (ja) |
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