驱动保护电路、半导体模块以及汽车制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种即使在产生具有较小的脉冲宽度的噪声的情况下也能够可靠地抑制浪涌电压的技术。驱动保护电路用于驱动以及保护开关元件(Q4)，该驱动保护电路具有：栅极驱动电路(2)，其响应于栅极驱动信号而驱动开关元件；以及过电流保护电路(50)，其在开关元件(Q4)处于过电流状态时使软切断电路(3)进行动作，该软切断电路(3)以比栅极驱动电路(2)慢的开关速度使开关元件(Q4)从接通转换至断开。在栅极驱动信号的接通的脉冲宽度小于或等于过电流保护电路(50)的响应时间的情况下，驱动保护电路无论过电流如何，都通过软切断电路(3)使开关元件(Q4)从接通转换至断开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动保护电路、半导体模块以及汽车
本专利技术涉及对功率模块的电压控制型半导体开关元件等开关元件进行驱动以及保护的驱动保护电路、半导体模块、以及汽车。
技术介绍
已知下述情况，即，在由MOSFET、IGBT、SiCMOSFET等半导体开关元件构成的开关电路中，在由于过负载、负载短路(例如，同时接通高压(High)侧以及低压(Low)侧的半导体开关元件的桥臂短路)等异常导致半导体开关元件的输出电流过大的情况下，如果以较快的开关速度断开开关元件，则会产生对开关元件造成不良影响的浪涌电压。因此，提出下述方案，即，在上述的开关电路中，在输出电流过大的情况下，使用能够以比通常的开关速度慢的开关速度断开该半导体开关元件(所谓软切断)的软切断电路(例如，参照专利文献1)。如果利用如上所述的软切断电路，则能够抑制浪涌电压。专利文献1：日本特开2003-134797号公报
技术实现思路
另一方面，随着开关元件的开关速度的增加，有时具有较小脉冲宽度的噪声会叠加在用于驱动开关电路的输入信号中。通常，该噪声的脉冲宽度比软切断电路开始保护动作为止所需要的响应时间小(短)，因此，有时在该保护动作开始之前，开关元件就以通常的开关速度断开。因此，在由上述噪声导致开关元件以通常的开关速度断开的状态与发生桥臂短路的状态恰巧重叠的情况下，无法通过软切断电路进行保护，无法抑制浪涌电压。其结果，存在有时无法抑制由浪涌电压对开关元件造成的不良影响的问题。因此，本专利技术就是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于提供一种技术，该技术即使在产生具有较小脉冲宽度的噪声的情况下，也能够可靠地抑制浪涌电压。本专利技术所涉及的驱动保护电路用于驱动以及保护开关元件，该驱动保护电路具有：驱动电路，其响应于输入信号而驱动所述开关元件；以及过电流保护电路，其在所述开关元件处于过电流状态时使软切断电路进行动作，该软切断电路以比所述驱动电路慢的开关速度使所述开关元件从接通转换至断开。所述驱动保护电路在所述输入信号的接通的脉冲宽度小于或等于所述过电流保护电路的响应时间的情况下，无论所述过电流如何，都通过所述软切断电路使所述开关元件从接通转换至断开。专利技术的效果根据本专利技术，在输入信号的接通的脉冲宽度小于或等于过电流保护电路的响应时间的情况下，无论过电流如何，都使软切断电路进行动作。由此，即使在产生具有较小的脉冲宽度的噪声的情况下，无论过电流如何，都能够通过软切断电路使开关元件从接通转换至断开，因此，能够可靠地抑制浪涌电压。附图说明图1是表示相关驱动保护电路的结构的电路图。图2是表示相关驱动保护电路的动作定时(timing)的图。图3是表示相关驱动保护电路的动作的图。图4是表示桥臂短路的图。图5是表示在栅极驱动信号中产生噪声的机理的图。图6是表示在发生桥臂短路时的实测波形的图。图7是表示在发生桥臂短路时的实测波形的图。图8是表示实施方式1所涉及的驱动保护电路的结构的电路图。图9是表示实施方式1所涉及的驱动保护电路的动作定时的图。图10是表示实施方式1所涉及的驱动保护电路的动作定时的图。图11是表示实施方式1所涉及的驱动保护电路的动作的图。图12是表示通过实施方式1所涉及的驱动保护电路得到的效果的图。图13是表示通过实施方式1所涉及的驱动保护电路得到的效果的图。图14是表示实施方式2所涉及的驱动保护电路的结构的电路图。图15是表示实施方式2所涉及的驱动保护电路的动作定时的图。图16是表示镜像期间的图。图17是表示实施方式2所涉及的驱动保护电路的动作的图。图18是表示实施方式3所涉及的驱动保护电路的结构的电路图。图19是表示实施方式3所涉及的驱动保护电路的动作定时的图。图20是表示实施方式3所涉及的驱动保护电路的动作定时的图。图21是表示具有实施方式4所涉及的驱动保护电路而构成的汽车的结构的框图。具体实施方式<实施方式1>首先，在说明本专利技术的实施方式1所涉及的驱动保护电路之前，对与其相关的驱动保护电路(下面，称为“相关驱动保护电路”)进行说明。图1是表示相关驱动保护电路的结构的电路图，图2是表示相关驱动保护电路的动作定时的图。相关驱动保护电路是对开关器件1的开关元件Q4进行驱动以及保护的电路，如图1所示，相关驱动保护电路具有下述部件而构成：栅极驱动电路(驱动电路)2、软切断电路3、传感电阻4、低通滤波器(LPF)5、第1比较器6、具有基准电压REF的电源7、以及集中控制它们的控制逻辑(ControlLogic)电路8。在这些结构要素中，除了上述栅极驱动电路2以外的结构要素(即，软切断电路3、传感电阻4、低通滤波器5、第1比较器6、电源7、以及控制逻辑电路8)构成过电流保护电路50。详细内容在后面进行说明，该过电流保护电路50构成为，在开关元件Q4处于过电流状态时，通过使软切断电路3进行动作，从而保护开关元件Q4不受过电流的影响。下面，详细说明相关驱动保护电路的结构要素。此外，以下假设开关元件Q4由IGBT构成而进行说明，有时将开关元件Q4的接通以及断开记载为IGBT的接通以及断开、或者开关器件1的接通以及断开。栅极驱动电路2具有开关元件Q2、Q3以及电阻RG而构成。在这里，作为一个例子，开关元件Q2、Q3由双极晶体管构成。在相关驱动保护电路进行通常动作的情况下(图2所示的期间A)，栅极驱动电路2通过控制逻辑电路8的控制，响应于栅极驱动信号(相关驱动保护电路的输入信号)而驱动开关元件Q4。具体地说，栅极驱动电路2响应于栅极驱动信号的接通(H：High)以及断开(L：Low)，选择性地将接通电压以及断开电压输出至开关元件Q4的栅极，通过该输出而驱动开关元件Q4。另一方面，如下面所述，在检测出过电流的情况下(图2所示期间B)，通过控制逻辑电路8的控制，开关元件Q2、Q3断开，栅极驱动电路2处于不对开关元件Q4以及其他结构要素造成影响的HiZ(高阻抗)状态。软切断电路3具有开关元件Q1以及电阻RGsoft而构成。在相关驱动保护电路进行通常动作的情况下(图2所示的期间A)，通过控制逻辑电路8的控制，开关元件Q1断开，软切断电路3处于不对开关元件Q4以及其他结构要素造成影响的HiZ状态。另一方面，在检测出过电流的情况下(图2所示的期间B)，通过控制逻辑电路8的控制，开关元件Q1接通，从而软切断电路3使开关元件Q4从接通转换至断开。在这里，作为软切断电路3的电阻RGsoft，使用比栅极驱动电路2的电阻RG的电阻值大的电阻。因此，在使用软切断电路3而使开关元件Q4从接通转换至断开的情况下的每单位时间的栅极电压的下降与使用栅极驱动电路2进行转换的情况下的下降相比，变缓。由此，在相关驱动保护电路中构成为，即使栅极驱动信号是接通(H)，但在检测出过电流的情况下，会使软切断电路3进行动作，进行以比栅极驱动电路2慢的开关速度使开关元件Q4从接通转换至断开的软切断。传感电阻4与开关元件Q4的传感端子S连接，该传感端子S流过相对于发射极为几千分之一至几万分之一的传感电流。该传感电阻4是将该传感电流变换为传感电压VS的部件。在这里，对开关元件Q4具有传感端子S的结构进行说明，但在不具有传感端子S的结构的情况下，可以在接地和发射极端子E之间连接电流检测用的分流电阻，取代上述传感电压VS而使用对发射极电流进行变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动保护电路，其驱动以及保护开关元件，该驱动保护电路具有：驱动电路，其响应于输入信号而驱动所述开关元件；以及过电流保护电路，其在所述开关元件处于过电流状态时使软切断电路进行动作，该软切断电路以比所述驱动电路慢的开关速度使所述开关元件从接通转换至断开，在所述输入信号的接通的脉冲宽度小于或等于所述过电流保护电路的响应时间的情况下，无论所述过电流如何，都通过所述软切断电路使所述开关元件从接通转换至断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种驱动保护电路，其驱动以及保护开关元件，该驱动保护电路具有：驱动电路，其响应于输入信号而驱动所述开关元件；以及过电流保护电路，其在所述开关元件处于过电流状态时使软切断电路进行动作，该软切断电路以比所述驱动电路慢的开关速度使所述开关元件从接通转换至断开，在所述输入信号的接通的脉冲宽度小于或等于所述过电流保护电路的响应时间的情况下，无论所述过电流如何，都通过所述软切断电路使所述开关元件从接通转换至断开。2.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其中，还具有计时器电路，该计时器电路从所述输入信号变为接通的定时起，以与所述过电流保护电路的响应时间相同的一定时间输出规定的信号，在从所述计时器电路输出所述规定的信号，并且所述输入信号是断开的情况下，无论所述过电流如何，都通过所述软切断电路使所述开关元件从接通转换至断开。3.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其中，取代所述响应时间而使用所述开关元件的镜像期间。4.根据权利要求1所述的驱动保护电路，其中，取代所述输入信号的接通的脉冲宽度，而使用从所述开关元件的栅极电压上升起至所述输入信号变为断开为止的时间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动保护电路，其中，还具有比较部，该比较部将所述开关元件的栅极阈值与所述开关元件的栅极电压进行比较，在通过所述软切断电路使所述开关元件转换至断开时，根据所述比较部...

【专利技术属性】
技术研发人员：日山一明，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP