JPH0730390A - 半導体装置の過熱保護回路 - Google Patents
半導体装置の過熱保護回路Info
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- JPH0730390A JPH0730390A JP17350193A JP17350193A JPH0730390A JP H0730390 A JPH0730390 A JP H0730390A JP 17350193 A JP17350193 A JP 17350193A JP 17350193 A JP17350193 A JP 17350193A JP H0730390 A JPH0730390 A JP H0730390A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】過熱保護回路に温度センサの故障検知機能を持
たせることにより、過熱保護動作の信頼性を向上する。 【構成】半導体装置としてのスイッチングパワ−半導体
素子2の温度を温度センサ5により監視してスイッチン
グパワ−半導体素子の過熱を防止するものにおいて、負
性抵抗特性を有する温度センサ5を1つのア−ムとする
抵抗ブリッジ12,およびこの抵抗ブリッジの一対の直
列ア−ムの中点間A,Bに接続されて不平衡電圧を検出
するコンパレ−タ13からなる過熱検出回路11に、抵
抗ブリッジ12に並列に接続された第3の直列抵抗ア−
ム22、および中点A,C間の不平衡電圧を検出する第
2のコンパレ−タ23からなる故障検出回路21を付加
し、温度センサを含むア−ムがオ−プンしたときコンパ
レ−タ23がオン信号を発する。
たせることにより、過熱保護動作の信頼性を向上する。 【構成】半導体装置としてのスイッチングパワ−半導体
素子2の温度を温度センサ5により監視してスイッチン
グパワ−半導体素子の過熱を防止するものにおいて、負
性抵抗特性を有する温度センサ5を1つのア−ムとする
抵抗ブリッジ12,およびこの抵抗ブリッジの一対の直
列ア−ムの中点間A,Bに接続されて不平衡電圧を検出
するコンパレ−タ13からなる過熱検出回路11に、抵
抗ブリッジ12に並列に接続された第3の直列抵抗ア−
ム22、および中点A,C間の不平衡電圧を検出する第
2のコンパレ−タ23からなる故障検出回路21を付加
し、温度センサを含むア−ムがオ−プンしたときコンパ
レ−タ23がオン信号を発する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インバ−タブリッジ
を構成するスイッチングパワ−半導体素子等半導体装置
の過熱保護回路、ことに断線などの故障監視手段を備え
た過熱保護回路に関する。
を構成するスイッチングパワ−半導体素子等半導体装置
の過熱保護回路、ことに断線などの故障監視手段を備え
た過熱保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は過熱保護回路を備えた半導体装置
をインバ−タ回路を例に示す構成図、図3は半導体装置
の従来の過熱保護回路を簡略化して示す構成図である。
図において、半導体装置としてのスイッチングパワ−半
導体素子2は図の場合三相ブリッジ結線された6個のパ
ワ−トランジスタ2A,2B,2C(上ア−ム),2
D,2E,2F(下ア−ム)等2で構成され、各パワ−
トランジスタに並列にフライホイルダイオ−ド4A,4
B,4C,4D,4E,4F等4が接続されてインバ−
タ回路(主回路)1が形成され、各パワ−トランジスタ
をベ−スドライブ回路3によってオンオフ制御すること
により、三相ブリッジの上下ア−ム間に供給される直流
電力DCを上下ア−ムの中点に接続された負荷9に例え
ば定電圧制御された交流電力に変換して供給する。
をインバ−タ回路を例に示す構成図、図3は半導体装置
の従来の過熱保護回路を簡略化して示す構成図である。
図において、半導体装置としてのスイッチングパワ−半
導体素子2は図の場合三相ブリッジ結線された6個のパ
ワ−トランジスタ2A,2B,2C(上ア−ム),2
D,2E,2F(下ア−ム)等2で構成され、各パワ−
トランジスタに並列にフライホイルダイオ−ド4A,4
B,4C,4D,4E,4F等4が接続されてインバ−
タ回路(主回路)1が形成され、各パワ−トランジスタ
をベ−スドライブ回路3によってオンオフ制御すること
により、三相ブリッジの上下ア−ム間に供給される直流
電力DCを上下ア−ムの中点に接続された負荷9に例え
ば定電圧制御された交流電力に変換して供給する。
【0003】このように構成されたインバ−タ回路1に
おいて、ア−ム短絡,直列ア−ム短絡,負荷回路短絡,
あるいは地絡などの短絡事故が発生すると、スイッチン
グパワ−半導体素子2には過大な電流が流れて急激に温
度が上昇する。このとき、スイッチングパワ−半導体素
子2には短時間許容温度上昇によって決まる短絡耐量特
性(OLSOA)が決まっており、この短絡耐量を越え
る過電流が流れるとスイッチングパワ−半導体素子2が
破壊する。そこで、インバ−タ回路に過電流保護回路を
設けるとともに、スイッチングパワ−半導体素子2の温
度を監視する温度センサ5A,5B,5C,5D,5
E,5F等5、過熱検出回路11,および信号出力回路
15で構成される過熱保護回路10を設け、スイッチン
グパワ−半導体素子2の過熱を検出したとき保護回路1
5が発する外部信号15Sにより、スイッチングパワ−
半導体素子2をオフ状態として過電流による素子の破壊
を防止するとともに、アラ−ムにより過熱の発生を報知
するよう構成したものが知られている(例えば公開特許
公報,平3−247114号)。
おいて、ア−ム短絡,直列ア−ム短絡,負荷回路短絡,
あるいは地絡などの短絡事故が発生すると、スイッチン
グパワ−半導体素子2には過大な電流が流れて急激に温
度が上昇する。このとき、スイッチングパワ−半導体素
子2には短時間許容温度上昇によって決まる短絡耐量特
性(OLSOA)が決まっており、この短絡耐量を越え
る過電流が流れるとスイッチングパワ−半導体素子2が
破壊する。そこで、インバ−タ回路に過電流保護回路を
設けるとともに、スイッチングパワ−半導体素子2の温
度を監視する温度センサ5A,5B,5C,5D,5
E,5F等5、過熱検出回路11,および信号出力回路
15で構成される過熱保護回路10を設け、スイッチン
グパワ−半導体素子2の過熱を検出したとき保護回路1
5が発する外部信号15Sにより、スイッチングパワ−
半導体素子2をオフ状態として過電流による素子の破壊
を防止するとともに、アラ−ムにより過熱の発生を報知
するよう構成したものが知られている(例えば公開特許
公報,平3−247114号)。
【0004】過熱保護回路10は図3に示すように、温
度センサ5に負性抵抗特性を有する例えばサ−ミスタを
用い、これをスイッチングパワ−半導体素子2のパッケ
−ジ内またはその表面などスイッチングパワ−半導体素
子の温度を感度よく検知できる位置に設け、この温度セ
ンサ5を1つのア−ムとする抵抗ブリッジ12、および
この抵抗ブリッジ12の一対の直列ア−ムそれぞれの中
点A,B間に接続されて不平衡電圧を検出するコンパレ
−タ13とで構成される過熱検出回路11と、この過熱
検出回路11がスイッチングパワ−半導体素子の過熱を
検出してコンパレ−タ13がオンとなったとき、そのオ
ン信号11Sを受けて外部信号15Sを発する信号出力
回路15とで構成され、外部信号15Sにより、ベ−ス
ドライブ回路3がスイッチングパワ−半導体素子2をオ
フ状態として過電流による素子の破壊を防止するととも
に、アラ−ムにより短絡事故の発生を報知するよう構成
される。
度センサ5に負性抵抗特性を有する例えばサ−ミスタを
用い、これをスイッチングパワ−半導体素子2のパッケ
−ジ内またはその表面などスイッチングパワ−半導体素
子の温度を感度よく検知できる位置に設け、この温度セ
ンサ5を1つのア−ムとする抵抗ブリッジ12、および
この抵抗ブリッジ12の一対の直列ア−ムそれぞれの中
点A,B間に接続されて不平衡電圧を検出するコンパレ
−タ13とで構成される過熱検出回路11と、この過熱
検出回路11がスイッチングパワ−半導体素子の過熱を
検出してコンパレ−タ13がオンとなったとき、そのオ
ン信号11Sを受けて外部信号15Sを発する信号出力
回路15とで構成され、外部信号15Sにより、ベ−ス
ドライブ回路3がスイッチングパワ−半導体素子2をオ
フ状態として過電流による素子の破壊を防止するととも
に、アラ−ムにより短絡事故の発生を報知するよう構成
される。
【0005】ところで、抵抗ブリッジ12に印加される
制御電源16の電圧をVcc,温度センサ5の抵抗値をR
t ,温度センサに直列接続される抵抗値をR1,他方の直
列抵抗ア−ムの抵抗値をR2,R3 とし、温度センサを含
む一方の直列ア−ムの中間点Aをコンパレ−タ13の
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点Bをコンパ
レ−タの(+)入力端にそれぞれ接続した場合、A点の
電位VA およびB点の電位VB はそれぞれ次式で与えら
れる。
制御電源16の電圧をVcc,温度センサ5の抵抗値をR
t ,温度センサに直列接続される抵抗値をR1,他方の直
列抵抗ア−ムの抵抗値をR2,R3 とし、温度センサを含
む一方の直列ア−ムの中間点Aをコンパレ−タ13の
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点Bをコンパ
レ−タの(+)入力端にそれぞれ接続した場合、A点の
電位VA およびB点の電位VB はそれぞれ次式で与えら
れる。
【0006】 VA =Vcc×Rt /(R1 +Rt ) ・・・(式1) VB =Vcc×R3 /(R2 +R3 ) ・・・(式2) 負性抵抗特性を有する温度センサ5の抵抗値Rt はスイ
ッチングパワ−半導体素子2の温度が上昇するに伴って
大幅に低下するので、予め定まる過熱保護温度以下では
VA >VB となり,過熱保護温度以上ではVA <VB と
なるよう、抵抗ブリッジ12の各抵抗値R1,R2,R3 の
値を予め設定しておけば、過熱保護温度以下ではVA と
VB との電位の差がコンパレ−タ13の入力端子の極性
に対して逆極性となってコンパレ−タ13はオフ状態を
維持し、過熱保護温度以上ではVA とVB との電位の差
がコンパレ−タ13の入力端子の極性に対して同極性と
なってコンパレ−タ13はオン状態となり、そのオン信
号を受けた信号出力回路が動作してスイッチングパワ−
半導体素子2に対して過熱保護を行うとともに、過熱の
発生をアラ−ムにより報知する。
ッチングパワ−半導体素子2の温度が上昇するに伴って
大幅に低下するので、予め定まる過熱保護温度以下では
VA >VB となり,過熱保護温度以上ではVA <VB と
なるよう、抵抗ブリッジ12の各抵抗値R1,R2,R3 の
値を予め設定しておけば、過熱保護温度以下ではVA と
VB との電位の差がコンパレ−タ13の入力端子の極性
に対して逆極性となってコンパレ−タ13はオフ状態を
維持し、過熱保護温度以上ではVA とVB との電位の差
がコンパレ−タ13の入力端子の極性に対して同極性と
なってコンパレ−タ13はオン状態となり、そのオン信
号を受けた信号出力回路が動作してスイッチングパワ−
半導体素子2に対して過熱保護を行うとともに、過熱の
発生をアラ−ムにより報知する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の過熱保護回路1
0において、インバ−タ回路1が運転中何らかの原因で
温度センサ5またはその接続線が故障して抵抗ブリッジ
12の温度センサを含むア−ムがオ−プン状態となった
場合、A点の電位はVA =Vccとなり、コンパレ−タ1
3の入力電圧がVA >VB となり、コンパレ−タ13の
(−)入力端子の電位が(+)入力端子の電位より高く
なるためコンパレ−タ13は動作せず、従って温度セン
サ5の故障を検知できない。このため、スイッチングパ
ワ−半導体素子2はその過熱監視が無い状態で運転を持
続することになり、この間に短絡事故が発生してスイッ
チングパワ−半導体素子に過電流が流れた場合には、ス
イッチングパワ−半導体素子が過熱状態となって破壊す
るという問題点がある。
0において、インバ−タ回路1が運転中何らかの原因で
温度センサ5またはその接続線が故障して抵抗ブリッジ
12の温度センサを含むア−ムがオ−プン状態となった
場合、A点の電位はVA =Vccとなり、コンパレ−タ1
3の入力電圧がVA >VB となり、コンパレ−タ13の
(−)入力端子の電位が(+)入力端子の電位より高く
なるためコンパレ−タ13は動作せず、従って温度セン
サ5の故障を検知できない。このため、スイッチングパ
ワ−半導体素子2はその過熱監視が無い状態で運転を持
続することになり、この間に短絡事故が発生してスイッ
チングパワ−半導体素子に過電流が流れた場合には、ス
イッチングパワ−半導体素子が過熱状態となって破壊す
るという問題点がある。
【0008】また、従来過熱保護回路10が正常に動作
するか否かの試験を、温度センサ5をそのパッケ−ジに
内蔵したスイッチングパワ−半導体素子2を過熱保護温
度に加熱した状態で行っていたが、その加熱時間を含め
た試験操作に10〜15分間を必要とするため、量産ラ
インに上記試験を組み込んで自動化することが難しく、
その改善が求められている。
するか否かの試験を、温度センサ5をそのパッケ−ジに
内蔵したスイッチングパワ−半導体素子2を過熱保護温
度に加熱した状態で行っていたが、その加熱時間を含め
た試験操作に10〜15分間を必要とするため、量産ラ
インに上記試験を組み込んで自動化することが難しく、
その改善が求められている。
【0009】この発明の目的は、過熱保護回路に温度セ
ンサの故障検知機能を持たせることにより、過熱保護動
作の信頼性を向上することにある。
ンサの故障検知機能を持たせることにより、過熱保護動
作の信頼性を向上することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、ブリッジ結線されて直流電力を
交流電力に変換して出力するインバ−タ回路を構成する
スイッチングパワ−半導体素子の温度を、そのパッケ−
ジ内に収納された温度センサにより監視してスイッチン
グパワ−半導体素子の過熱を防止するものにおいて、負
性抵抗特性を有する前記温度センサの抵抗値の変化によ
り前記スイッチングパワ−半導体素子の過熱を検出する
過熱検出回路と、前記温度センサを含む回路の抵抗値の
急増を監視して温度センサの異常を検出する故障検出回
路と、過熱検出回路および故障検出回路の出力信号を受
けてスイッチングパワ−半導体素子の過熱保護とその報
知信号,あるいは温度センサの故障報知信号を出力する
保護回路とを備えてなるものとする。
に、この発明によれば、ブリッジ結線されて直流電力を
交流電力に変換して出力するインバ−タ回路を構成する
スイッチングパワ−半導体素子の温度を、そのパッケ−
ジ内に収納された温度センサにより監視してスイッチン
グパワ−半導体素子の過熱を防止するものにおいて、負
性抵抗特性を有する前記温度センサの抵抗値の変化によ
り前記スイッチングパワ−半導体素子の過熱を検出する
過熱検出回路と、前記温度センサを含む回路の抵抗値の
急増を監視して温度センサの異常を検出する故障検出回
路と、過熱検出回路および故障検出回路の出力信号を受
けてスイッチングパワ−半導体素子の過熱保護とその報
知信号,あるいは温度センサの故障報知信号を出力する
保護回路とを備えてなるものとする。
【0011】過熱検出回路が負性抵抗特性を有する温度
センサを1つのア−ムとする抵抗ブリッジ,およびこの
抵抗ブリッジの一対の直列ア−ムの中点間に接続されて
不平衡電圧を検出するコンパレ−タからなり、温度セン
サを含む一方の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点がコンパレ
−タの(+)入力端にそれぞれ接続され、スイッチング
パワ−半導体素子が過熱状態となったときコンパレ−タ
がオン信号を発するよう形成されてなるものとする。
センサを1つのア−ムとする抵抗ブリッジ,およびこの
抵抗ブリッジの一対の直列ア−ムの中点間に接続されて
不平衡電圧を検出するコンパレ−タからなり、温度セン
サを含む一方の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点がコンパレ
−タの(+)入力端にそれぞれ接続され、スイッチング
パワ−半導体素子が過熱状態となったときコンパレ−タ
がオン信号を発するよう形成されてなるものとする。
【0012】故障検出回路が過熱検出回路の抵抗ブリッ
ジに並列に接続された第3の直列抵抗ア−ム、およびこ
の直列抵抗ア−ムおよび温度センサを含む一方の直列ア
−ムそれぞれの中間点に接続されて不平衡電圧を検出す
る第2のコンパレ−タからなり、温度センサを含む一方
の直列ア−ムの中間点が第2のコンパレ−タの(+)入
力端に,第3の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端にそれぞれ接続され、温度センサを含む回
路に断線等の異常が生じたとき第2のコンパレ−タがオ
ン信号を発するよう形成されてなるものとする。
ジに並列に接続された第3の直列抵抗ア−ム、およびこ
の直列抵抗ア−ムおよび温度センサを含む一方の直列ア
−ムそれぞれの中間点に接続されて不平衡電圧を検出す
る第2のコンパレ−タからなり、温度センサを含む一方
の直列ア−ムの中間点が第2のコンパレ−タの(+)入
力端に,第3の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端にそれぞれ接続され、温度センサを含む回
路に断線等の異常が生じたとき第2のコンパレ−タがオ
ン信号を発するよう形成されてなるものとする。
【0013】
【作用】この発明において、負性抵抗特性を有する温度
センサの抵抗値の変化を監視してスイッチングパワ−半
導体素子の過熱を検出する過熱検出回路に、温度センサ
回路の抵抗値の急増を監視して過熱保護回路の異常を検
出する故障検出回路を付加するよう構成したことによ
り、過熱保護回路がスイッチングパワ−半導体素子の過
熱を監視し、短絡事故発生時に信号出力回路がスイッチ
ングパワ−半導体素子の過熱保護とこれを報知する信号
を発してスイッチングパワ−半導体素子の破壊を阻止す
るとともに、故障検出回路が温度センサ回路の抵抗値の
急増を監視し、温度センサ回路の断線などの異常を報知
するので、過熱保護動作の信頼性を保持し、過熱保護回
路の故障に起因するスイッチングパワ−半導体素子の破
壊事故を未然に防止する機能が得られる。
センサの抵抗値の変化を監視してスイッチングパワ−半
導体素子の過熱を検出する過熱検出回路に、温度センサ
回路の抵抗値の急増を監視して過熱保護回路の異常を検
出する故障検出回路を付加するよう構成したことによ
り、過熱保護回路がスイッチングパワ−半導体素子の過
熱を監視し、短絡事故発生時に信号出力回路がスイッチ
ングパワ−半導体素子の過熱保護とこれを報知する信号
を発してスイッチングパワ−半導体素子の破壊を阻止す
るとともに、故障検出回路が温度センサ回路の抵抗値の
急増を監視し、温度センサ回路の断線などの異常を報知
するので、過熱保護動作の信頼性を保持し、過熱保護回
路の故障に起因するスイッチングパワ−半導体素子の破
壊事故を未然に防止する機能が得られる。
【0014】具体的には、過熱検出回路を、負性抵抗特
性を有する温度センサを1つのア−ムとする抵抗ブリッ
ジ,およびこの抵抗ブリッジの一対の直列ア−ムの中点
間に接続されて不平衡電圧を検出するコンパレ−タで構
成し、温度センサを含む一方の直列ア−ムの中間点をコ
ンパレ−タの(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間
点をコンパレ−タの(+)入力端にそれぞれ接続するよ
う構成すれば、スイッチングパワ−半導体素子が過熱状
態となったときコンパレ−タの(+)入力端の電位が上
昇してコンパレ−タがオン信号を出力するので、スイッ
チングパワ−半導体素子の過熱保護を指令する機能が得
られる。
性を有する温度センサを1つのア−ムとする抵抗ブリッ
ジ,およびこの抵抗ブリッジの一対の直列ア−ムの中点
間に接続されて不平衡電圧を検出するコンパレ−タで構
成し、温度センサを含む一方の直列ア−ムの中間点をコ
ンパレ−タの(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間
点をコンパレ−タの(+)入力端にそれぞれ接続するよ
う構成すれば、スイッチングパワ−半導体素子が過熱状
態となったときコンパレ−タの(+)入力端の電位が上
昇してコンパレ−タがオン信号を出力するので、スイッ
チングパワ−半導体素子の過熱保護を指令する機能が得
られる。
【0015】また、過熱検出回路の抵抗ブリッジに並列
に第3の直列抵抗ア−ムを接続し、この直列抵抗ア−ム
および温度センサを含む直列ア−ムそれぞれの中間点に
第2のコンパレ−タを接続して不平衡電圧を検出するよ
う故障検出回路を構成すれば、温度センサを含むア−ム
に断線等の異常が生じたとき、その直列ア−ムの中間点
電位が上昇するので、温度センサを含む一方の直列ア−
ムの中間点を第2のコンパレ−タの(+)入力端に,第
3の直列ア−ムの中間点をコンパレ−タの(−)入力端
にそれぞれ接続すれば、第2のコンパレ−タが温度セン
サを含むア−ムのオ−プンを検知してオン信号を発する
ことになり、過熱検出回路の故障を報知する機能が得ら
れる。なお、第3の直列ア−ムは過熱検出回路の抵抗ブ
リッジに並列接続されているため過熱保護回路の動作に
影響を及ぼすことはなく、温度センサを含む直列ア−ム
を過熱保護回路と故障検出回路が共用しているにも係わ
らず、互いに独立した機能が得られる。
に第3の直列抵抗ア−ムを接続し、この直列抵抗ア−ム
および温度センサを含む直列ア−ムそれぞれの中間点に
第2のコンパレ−タを接続して不平衡電圧を検出するよ
う故障検出回路を構成すれば、温度センサを含むア−ム
に断線等の異常が生じたとき、その直列ア−ムの中間点
電位が上昇するので、温度センサを含む一方の直列ア−
ムの中間点を第2のコンパレ−タの(+)入力端に,第
3の直列ア−ムの中間点をコンパレ−タの(−)入力端
にそれぞれ接続すれば、第2のコンパレ−タが温度セン
サを含むア−ムのオ−プンを検知してオン信号を発する
ことになり、過熱検出回路の故障を報知する機能が得ら
れる。なお、第3の直列ア−ムは過熱検出回路の抵抗ブ
リッジに並列接続されているため過熱保護回路の動作に
影響を及ぼすことはなく、温度センサを含む直列ア−ム
を過熱保護回路と故障検出回路が共用しているにも係わ
らず、互いに独立した機能が得られる。
【0016】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図1はこの発明の実施例になる半導体装置の過熱保
護回路を示す構成図であり、従来技術と同じ構成部分に
は同一参照符号を付すことにより、重複した説明を省略
する。図において、インバ−タ回路を構成する半導体装
置としてのスイッチングパワ−半導体素子2は、その温
度を監視する負性抵抗特性を有する温度センサ5を備え
る。過熱検出回路11は温度センサ5を1つのア−ムと
する抵抗ブリッジ12,およびこの抵抗ブリッジの一対
の直列ア−ムの中点A,B間に接続されて不平衡電圧を
検出するコンパレ−タ13からなり、温度センサを含む
一方の直列ア−ムの中間点Aがコンパレ−タ13の
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点Bがコンパ
レ−タの(+)入力端にそれぞれ接続される。また、故
障検出回路21は過熱検出回路11の抵抗ブリッジ12
に並列に接続された第3の直列抵抗ア−ム22、および
この直列抵抗ア−ム22の中間点C、および温度センサ
5を含む一方の直列ア−ムの中間点Aに接続されて不平
衡電圧を検出する第2のコンパレ−タ23からなり、中
間点Aが第2のコンパレ−タの(+)入力端に,第3の
直列ア−ムの中間点Cがコンパレ−タの(−)入力端に
それぞれ接続される。
る。図1はこの発明の実施例になる半導体装置の過熱保
護回路を示す構成図であり、従来技術と同じ構成部分に
は同一参照符号を付すことにより、重複した説明を省略
する。図において、インバ−タ回路を構成する半導体装
置としてのスイッチングパワ−半導体素子2は、その温
度を監視する負性抵抗特性を有する温度センサ5を備え
る。過熱検出回路11は温度センサ5を1つのア−ムと
する抵抗ブリッジ12,およびこの抵抗ブリッジの一対
の直列ア−ムの中点A,B間に接続されて不平衡電圧を
検出するコンパレ−タ13からなり、温度センサを含む
一方の直列ア−ムの中間点Aがコンパレ−タ13の
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点Bがコンパ
レ−タの(+)入力端にそれぞれ接続される。また、故
障検出回路21は過熱検出回路11の抵抗ブリッジ12
に並列に接続された第3の直列抵抗ア−ム22、および
この直列抵抗ア−ム22の中間点C、および温度センサ
5を含む一方の直列ア−ムの中間点Aに接続されて不平
衡電圧を検出する第2のコンパレ−タ23からなり、中
間点Aが第2のコンパレ−タの(+)入力端に,第3の
直列ア−ムの中間点Cがコンパレ−タの(−)入力端に
それぞれ接続される。
【0017】さらに、一対のコンパレ−タ13および2
3の出力側は信号出力回路24に接続され、過熱検出回
路11がスイッチングパワ−半導体素子2の過熱を検出
してコンパレ−タ13がオンしたとき、そのオン信号を
受けた信号出力回路24が保護指令11Cを例えばドラ
イブ回路3に向けて出力し、スイッチングパワ−半導体
素子2をオフ状態としてその破壊を防止するとともに、
過熱の発生を過熱報知信号11Aにより報知する。ま
た、温度センサを含むア−ムの断線等の故障を故障検出
回路21が検出して第2のコンパレ−タ23がオンした
とき、そのオン信号を受けた信号出力回路24が故障報
知信号21Aを出力し、過熱保護回路に故障が生じたこ
とを報知する。
3の出力側は信号出力回路24に接続され、過熱検出回
路11がスイッチングパワ−半導体素子2の過熱を検出
してコンパレ−タ13がオンしたとき、そのオン信号を
受けた信号出力回路24が保護指令11Cを例えばドラ
イブ回路3に向けて出力し、スイッチングパワ−半導体
素子2をオフ状態としてその破壊を防止するとともに、
過熱の発生を過熱報知信号11Aにより報知する。ま
た、温度センサを含むア−ムの断線等の故障を故障検出
回路21が検出して第2のコンパレ−タ23がオンした
とき、そのオン信号を受けた信号出力回路24が故障報
知信号21Aを出力し、過熱保護回路に故障が生じたこ
とを報知する。
【0018】このように構成された半導体装置の過熱保
護回路において、その過熱保護動作は従来技術について
既に説明した動作と同様であり、スイッチングパワ−半
導体素子の過熱によりVA <VB となり、コンパレ−タ
13の(+)入力端の電位VB が(−)入力端の電位V
A より高くなってコンパレ−タ13がオンすることによ
り、そのオン信号を受けた信号出力回路24が保護指令
11Cを例えばドライブ回路3に向けて出力し、スイッ
チングパワ−半導体素子2をオフ状態としてその破壊を
防止し、かつ過熱の発生を過熱報知信号11Aにより報
知する。
護回路において、その過熱保護動作は従来技術について
既に説明した動作と同様であり、スイッチングパワ−半
導体素子の過熱によりVA <VB となり、コンパレ−タ
13の(+)入力端の電位VB が(−)入力端の電位V
A より高くなってコンパレ−タ13がオンすることによ
り、そのオン信号を受けた信号出力回路24が保護指令
11Cを例えばドライブ回路3に向けて出力し、スイッ
チングパワ−半導体素子2をオフ状態としてその破壊を
防止し、かつ過熱の発生を過熱報知信号11Aにより報
知する。
【0019】一方、故障検出回路21において、第3の
直列ア−ム22の中間点Cの電位VC は次式で与えられ
る。 VC =Vcc×R5 /(R4 +R5 )・・・(式3) ところで、温度センサ5とその接続線を含む温度センサ
ア−ムに断線などの故障が生ずるとA点の電位VA が電
源電圧Vccに跳ね上がる。そこで、故障検出回路が温度
センサ5の抵抗値の変化を感知せず、A点の電位がVcc
に跳ね上がった時にのみ動作して故障検出回路の故障を
報知するようにするため、次の各式を満足するよう抵抗
値R1,R4,R5 を設定する。
直列ア−ム22の中間点Cの電位VC は次式で与えられ
る。 VC =Vcc×R5 /(R4 +R5 )・・・(式3) ところで、温度センサ5とその接続線を含む温度センサ
ア−ムに断線などの故障が生ずるとA点の電位VA が電
源電圧Vccに跳ね上がる。そこで、故障検出回路が温度
センサ5の抵抗値の変化を感知せず、A点の電位がVcc
に跳ね上がった時にのみ動作して故障検出回路の故障を
報知するようにするため、次の各式を満足するよう抵抗
値R1,R4,R5 を設定する。
【0020】 最低使用温度において VC >VA ・・・(式4) 温度センサア−ムのオ−プン時 VC <Vcc・・・(式5) 上記条件を満足するよう構成された故障検出回路におい
ては、温度センサ5の抵抗値Rt がその最低使用温度か
ら過熱温度領域の間で変化しても、第2のコンパレ−タ
23の(+)入力端の電位VA が(−)入力端の電位V
C より低い状態を保持して動作せず、温度センサア−ム
のオ−プン時にA点の電位がVccに跳ね上がった時にの
み第2のコンパレ−タ23が動作することになり、過熱
保護回路でスイッチングパワ−半導体素子の過熱保護お
よびその報知機能を、故障検出回路で過熱保護回路の故
障報知機能をそれぞれ分担して行うことが可能となり、
信頼性の高い半導体装置の過熱保護回路が得られる。ま
た、過熱保護回路がその温度センサの故障を報知する故
障検出回路21を備えることにより、半導体装置の製作
時において試験操作に時間のかかる過熱保護回路の動作
試験を省略できるので、過熱保護回路を備えた半導体装
置の量産化メリットが得られる。
ては、温度センサ5の抵抗値Rt がその最低使用温度か
ら過熱温度領域の間で変化しても、第2のコンパレ−タ
23の(+)入力端の電位VA が(−)入力端の電位V
C より低い状態を保持して動作せず、温度センサア−ム
のオ−プン時にA点の電位がVccに跳ね上がった時にの
み第2のコンパレ−タ23が動作することになり、過熱
保護回路でスイッチングパワ−半導体素子の過熱保護お
よびその報知機能を、故障検出回路で過熱保護回路の故
障報知機能をそれぞれ分担して行うことが可能となり、
信頼性の高い半導体装置の過熱保護回路が得られる。ま
た、過熱保護回路がその温度センサの故障を報知する故
障検出回路21を備えることにより、半導体装置の製作
時において試験操作に時間のかかる過熱保護回路の動作
試験を省略できるので、過熱保護回路を備えた半導体装
置の量産化メリットが得られる。
【0021】なお、過熱保護の対象となる半導体装置は
スイッチングパワ−半導体素子に限定されるものではな
く、例えば還流ダイオ−ド用のパワ−ダイオ−ドであっ
てもよい。また、半導体装置の温度を監視する温度セン
サは個々の半導体装置のパッケ−ジに内蔵または貼着し
てもよく、複数の半導体装置温度をまとめて監視するよ
う構成されてもよい。さらに、信号出力回路を過熱監視
回路毎に分割するよう構成されてよい。
スイッチングパワ−半導体素子に限定されるものではな
く、例えば還流ダイオ−ド用のパワ−ダイオ−ドであっ
てもよい。また、半導体装置の温度を監視する温度セン
サは個々の半導体装置のパッケ−ジに内蔵または貼着し
てもよく、複数の半導体装置温度をまとめて監視するよ
う構成されてもよい。さらに、信号出力回路を過熱監視
回路毎に分割するよう構成されてよい。
【0022】
【発明の効果】この発明は前述のように、負性抵抗特性
を有する温度センサの抵抗値の変化を監視してスイッチ
ングパワ−半導体素子の過熱を検出する過熱検出回路
に、温度センサ回路の抵抗値の急増を監視して過熱保護
回路の異常を検出する故障検出回路を付加するよう構成
した。その結果、過熱保護回路がスイッチングパワ−半
導体素子の過熱を監視し、短絡事故発生時に保護回路が
スイッチングパワ−半導体素子の過熱保護とその報知信
号を発してスイッチングパワ−半導体素子の破壊を回避
するとともに、故障検出回路が温度センサ回路の抵抗値
の急増を監視し、温度センサ回路の断線などの異常を報
知するので、従来の過熱保護回路で問題となった過熱保
護回路の故障に起因するスイッチングパワ−半導体素子
の破壊事故を未然に防止できる信頼性の高い半導体装置
の過熱保護回路を提供することができる。
を有する温度センサの抵抗値の変化を監視してスイッチ
ングパワ−半導体素子の過熱を検出する過熱検出回路
に、温度センサ回路の抵抗値の急増を監視して過熱保護
回路の異常を検出する故障検出回路を付加するよう構成
した。その結果、過熱保護回路がスイッチングパワ−半
導体素子の過熱を監視し、短絡事故発生時に保護回路が
スイッチングパワ−半導体素子の過熱保護とその報知信
号を発してスイッチングパワ−半導体素子の破壊を回避
するとともに、故障検出回路が温度センサ回路の抵抗値
の急増を監視し、温度センサ回路の断線などの異常を報
知するので、従来の過熱保護回路で問題となった過熱保
護回路の故障に起因するスイッチングパワ−半導体素子
の破壊事故を未然に防止できる信頼性の高い半導体装置
の過熱保護回路を提供することができる。
【0023】また、過熱保護回路がその温度センサの故
障を報知する故障検出回路を常備することにより、半導
体装置の製作時において量産工程に支障を及ぼす過熱保
護回路の動作試験を省略できる利点が得られる。
障を報知する故障検出回路を常備することにより、半導
体装置の製作時において量産工程に支障を及ぼす過熱保
護回路の動作試験を省略できる利点が得られる。
【図1】この発明の実施例になる半導体装置の過熱保護
回路を示す構成図
回路を示す構成図
【図2】過熱保護回路を備えた半導体装置をインバ−タ
回路を例に示す構成図
回路を例に示す構成図
【図3】半導体装置の従来の過熱保護回路を簡略化して
示す構成図
示す構成図
1 インバ−タ回路 2 半導体装置(スイッチングパワ−半導体素子) 3 ドライブ回路 4 帰還ダイオ−ド 5 負性抵抗特性を有する温度センサ 9 負荷 10 過熱保護回路 11 過熱検出回路 12 抵抗ブリッジ 13 コンパレ−タ 15 信号出力回路 21 故障検出回路 22 第3の直列ア−ム 23 第2のコンパレ−タ 24 信号出力回路
Claims (3)
- 【請求項1】ブリッジ結線されて直流電力を交流電力に
変換して出力するインバ−タ回路を構成するスイッチン
グパワ−半導体素子の温度を、そのパッケ−ジ内に収納
された温度センサにより監視してスイッチングパワ−半
導体素子の過熱を防止するものにおいて、負性抵抗特性
を有する前記温度センサの抵抗値の変化により前記スイ
ッチングパワ−半導体素子の過熱を検出する過熱検出回
路と、前記温度センサを含む回路の抵抗値の急増を監視
して温度センサの異常を検出する故障検出回路と、過熱
検出回路および故障検出回路の出力信号を受けてスイッ
チングパワ−半導体素子の過熱保護とその報知信号,あ
るいは温度センサの故障報知信号を出力する保護回路と
を備えてなることを特徴とする半導体装置の過熱保護回
路。 - 【請求項2】過熱検出回路が負性抵抗特性を有する温度
センサを1つのア−ムとする抵抗ブリッジ,およびこの
抵抗ブリッジの一対の直列ア−ムの中点間に接続されて
不平衡電圧を検出するコンパレ−タからなり、温度セン
サを含む一方の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端に,他方の直列ア−ムの中間点がコンパレ
−タの(+)入力端にそれぞれ接続され、スイッチング
パワ−半導体素子が過熱状態となったときコンパレ−タ
がオン信号を発するよう形成されてなることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の過熱保護回路。 - 【請求項3】故障検出回路が過熱検出回路の抵抗ブリッ
ジに並列に接続された第3の直列抵抗ア−ム、およびこ
の直列抵抗ア−ムおよび温度センサを含む一方の直列ア
−ムそれぞれの中間点に接続されて不平衡電圧を検出す
る第2のコンパレ−タからなり、温度センサを含む一方
の直列ア−ムの中間点が第2のコンパレ−タの(+)入
力端に,第3の直列ア−ムの中間点がコンパレ−タの
(−)入力端にそれぞれ接続され、温度センサを含む回
路に断線等の異常が生じたとき第2のコンパレ−タがオ
ン信号を発するよう形成されてなることを特徴とする請
求項1または請求項2記載の半導体装置の過熱保護回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17350193A JPH0730390A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 半導体装置の過熱保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17350193A JPH0730390A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 半導体装置の過熱保護回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0730390A true JPH0730390A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15961692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17350193A Pending JPH0730390A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 半導体装置の過熱保護回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0730390A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008004446A1 (fr) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Sanken Electric Co., Ltd. | Dispositif de commande de charge |
JP2015002659A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | カルソニックカンセイ株式会社 | インバータ装置の検査方法 |
WO2015071994A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動回路 |
JP6289587B1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-03-07 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2018046670A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社デンソーテン | 駆動回路、制御装置、および駆動回路の保護方法 |
CN108318154A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-24 | 广东美的暖通设备有限公司 | 温度传感器故障诊断电路、诊断方法及制冷设备 |
JP2018198460A (ja) * | 2018-09-05 | 2018-12-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動回路 |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP17350193A patent/JPH0730390A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008004446A1 (fr) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Sanken Electric Co., Ltd. | Dispositif de commande de charge |
JP2008017615A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Sanken Electric Co Ltd | 負荷駆動回路 |
US7990674B2 (en) | 2006-07-05 | 2011-08-02 | Sanken Electric Co., Ltd. | Load drive apparatus |
JP2015002659A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | カルソニックカンセイ株式会社 | インバータ装置の検査方法 |
WO2015071994A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動回路 |
JPWO2015071994A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2017-03-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動回路 |
CN108736867A (zh) * | 2013-11-14 | 2018-11-02 | 三菱电机株式会社 | 半导体开关元件的驱动电路 |
CN108736867B (zh) * | 2013-11-14 | 2022-03-18 | 三菱电机株式会社 | 半导体开关元件的驱动电路 |
JP2018046670A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 株式会社デンソーテン | 駆動回路、制御装置、および駆動回路の保護方法 |
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JP2018198460A (ja) * | 2018-09-05 | 2018-12-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動回路 |
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