驱动电路及半导体模块制造技术

提供一种根据输入信号来驱动开关元件的驱动电路。该驱动电路具备：驱动部，连接于开关元件的控制端子，并根据输入信号来切换是将拉电流还是将灌电流提供给开关元件的控制端子；第一限制部，以预定的时间常数进行动作，并在检测到作为开关元件的集电极电流的过电流的情况下，将开关元件的控制端子处的控制电压限制为第一基准电压；以及第二限制部，在检测到过电流的情况下，在由时间常数确定的第一限制部的动作开始时刻之前，使控制电压下降。

Driving circuit and semiconductor module

A drive circuit for driving a switch element according to an input signal is provided. The driving circuit includes a driving unit, a control terminal connected to the switching element, and according to the input signal to switch is pulled or the current sink current supplied to the control terminal of a switching element; a first restriction portion, acts in a predetermined time constant, and the detected as current collector current of the switching element under the condition of the switch control voltage at the control terminal of the components for the first reference voltage; and the second limit, has been detected in the current situation, in the action the first limit determined by the time constant at the beginning of the moment before, to control the voltage drop.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动电路及半导体模块
本专利技术涉及一种驱动电路及半导体模块。
技术介绍
以往，作为驱动IGBT等开关元件的驱动电路，已知有具有保护开关元件的功能的电路(例如，参照专利文献1)。该电路在IGBT有过电流流过的情况下，通过限制施加到IGBT的栅极端子的电压来保护IGBT。作为相关的技术文献有下述文献。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-62860号公报专利文献2：日本特开2010-62934号公报专利文献3：日本特开2007-208831号公报专利文献4：日本特开2003-158868号公报
技术实现思路
技术问题专利文献1所记载的驱动电路具有在检测到过电流时，限制施加到IGBT的电压的运算放大器。该驱动电路在IGBT有过电流流过的情况下将运算放大器从非动作状态切换为动作状态。由此，运算放大器能够在正常动作时不对IGBT的动作带来影响，而在检测到过电流时保护IGBT。可是，运算放大器在从非动作状态起到转变为动作状态为止会花费与运算放大器的时间常数对应的时间。即，以往的驱动电路在从检测到过电流起到开始保护IGBT为止产生延迟，因此，存在使保护动作快速化的余地。技术方案在本专利技术的第一形态中，提供一种根据输入信号来驱动开关元件的驱动电路。驱动电路可以具备连接于开关元件的控制端子，并根据输入信号来切换是将拉电流还是将灌电流提供给开关元件的控制端子的驱动部。驱动电路可以具备以预定的时间常数进行动作，并在检测到作为开关元件的集电极电流的过电流的情况下，将开关元件的控制端子处的控制电压限制为第一基准电压的第一限制部。驱动电路可以具备在检测到过电流的情况下，在由时间常数确定的第一限制部的动作开始时刻之前，使控制电压下降的第二限制部。第一基准电压可以比开关元件的阈值电压大。第二限制部可以在检测到过电流的情况下，使控制电压下降到比第一基准电压大的第二基准电压。第二限制部可以具有对是否将开关元件的控制端子连接到基准电位进行切换的限制晶体管。限制晶体管可以在检测到过电流的情况下，在第一限制部开始控制电压的限制之前，将开关元件的控制端子连接到基准电位。第一限制部可以具有以时间常数进行动作，且输出端子与开关元件的控制端子连接，基于控制电压与第一基准电压之差来调整控制电压的运算放大器。第二限制部可以在检测到过电流的情况下，在运算放大器开始控制电压的限制之前控制限制晶体管，使开关元件的控制端子连接到基准电位。第二限制部可以具有输出控制电压与第二基准电压的比较结果的控制电压比较器。第二限制部可以具有在检测到过电流，且控制电压大于第二基准电压的情况下，控制限制晶体管，使开关元件的控制端子连接到基准电位的控制电路。第二限制部可以具有在从检测到过电流起到经过预定的时间为止的期间，控制限制晶体管使开关元件的控制端子连接到基准电位的控制电路。驱动部可以具有从开关元件的控制端子引出灌电流的灌入侧晶体管。限制晶体管的电流引出能力可以比灌入侧晶体管的电流引出能力小。第二限制部可以在检测到过电流的情况下，减小第一限制部的时间常数直到控制电压成为第二基准电压。第一限制部可以具有以时间常数进行动作，且输出端子与开关元件的控制端子连接，基于控制电压与第一基准电压之差来调整控制电压的运算放大器。第二限制部可以具有输出控制电压与第二基准电压的比较结果的控制电压比较器。第二限制部可以具有在检测到过电流，且控制电压大于第二基准电压的情况下，减小运算放大器的时间常数的控制电路。第一限制部可以具有以时间常数进行动作，且输出端子与开关元件的控制端子连接，基于控制电压与第一基准电压之差来调整控制电压的运算放大器。第二限制部可以具有在从检测到过电流起到经过预定的时间为止的期间，减小运算放大器的时间常数的控制电路。运算放大器可以具有根据控制电压与第一基准电压之差来进行动作的差分电路。运算放大器可以具有设置于差分电路的输出端与运算放大器的输出端之间的时间常数电路。运算放大器可以具有对是否将时间常数电路的两端短路进行切换的短路切换部。控制电路可以在检测到过电流，且控制电压大于第二基准电压的情况下，使短路切换部将时间常数电路的两端短路。运算放大器可以在检测到过电流的情况下从非动作状态转变为动作状态。驱动部可以具有向开关元件的控制端子提供拉电流的拉出侧晶体管。驱动电路还可以具备在检测到过电流的情况下，将拉出侧晶体管控制为断开状态的电路。在本专利技术的第二形态中，提供一种具备第一形态的驱动电路和包括开关元件的半导体电路的半导体模块。应予说明，上述的专利技术的内容并未列举本专利技术的全部特征。此外，这些特征组的重新组合也可构成专利技术。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的系统300的概要的图。图2是将第一实施例的驱动电路100与半导体电路220一同示出的电路图。图3是示出检测到过电流时的驱动电路100的动作例的时序图。图4是示出运算放大器122的一例的电路图。图5是示出控制电压比较器140的一例的电路图。图6是将第一实施例的驱动电路100的变形例与半导体电路220一同示出的电路图。图7是示出时间控制部190的一例的电路图。图8是示出第二实施例的驱动电路100的电路图。图9是示出运算放大器122的一例的电路图。图10是示出检测到过电流时的驱动电路100的动作例的时序图。图11是将第二实施例的驱动电路100的变形例与半导体电路220一同示出的电路图。符号说明100：驱动电路102：OR电路104：直流电源110：驱动部112：拉出侧晶体管114：灌入侧晶体管120：第一限制部122：运算放大器124、126：电阻128：第一基准电源130：第二限制部132：限制晶体管134、136：电阻138：AND电路140：控制电压比较器142：第二基准电源144：AND电路150：过电流检测部152：电流用比较器154：阈值用电源156、158：电阻160：差分电路161、162、163、164、165：晶体管166：状态控制晶体管167：反相器168：时间常数电路169：电阻170：电容器171：晶体管172：输出晶体管173：短路切换部174：切换晶体管175：电阻181、182、183、184、185、186：晶体管187：输出晶体管188：差分电路190：时间控制部191：电阻192：电容器193：反相器194：逻辑与电路200：半导体模块210：系统控制部220：半导体电路222：开关桥臂224、226：开关元件228：电流检测用元件300：系统具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式来说明本专利技术，但以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的专利技术。此外，在实施方式中所说明的特征的全部组合未必是专利技术的技术方案所必需的。图1是示出本专利技术的一个实施方式的系统300的概要的图。系统300使用IGBT等开关元件来输出预定的信号。本例的系统300输出驱动三相交流电机等负载的三相交流信号(tu、tv、tw)。系统300具备系统控制部210和半导体模块200。系统控制部210输出控制半导体模块200的控制信号。本例的系统控制部210生成使半导体模块200输出三相交流信号的控制信号。系统控制部210具有CPU等运算装置。半导体模块200具备一个以上的驱动电路100和半导体电路220。半导体电路220根据来自驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电路，其特征在于，根据输入信号来驱动开关元件，所述驱动电路具备：驱动部，连接于所述开关元件的控制端子，并根据所述输入信号来切换是将拉电流还是将灌电流提供给所述开关元件的控制端子；第一限制部，以预定的时间常数进行动作，并在检测到作为所述开关元件的集电极电流的过电流的情况下，将所述开关元件的控制端子处的控制电压限制为第一基准电压；以及第二限制部，在检测到所述过电流的情况下，在由所述时间常数确定的所述第一限制部的动作开始时刻之前，使所述控制电压下降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.09 JP 2015-0456621.一种驱动电路，其特征在于，根据输入信号来驱动开关元件，所述驱动电路具备：驱动部，连接于所述开关元件的控制端子，并根据所述输入信号来切换是将拉电流还是将灌电流提供给所述开关元件的控制端子；第一限制部，以预定的时间常数进行动作，并在检测到作为所述开关元件的集电极电流的过电流的情况下，将所述开关元件的控制端子处的控制电压限制为第一基准电压；以及第二限制部，在检测到所述过电流的情况下，在由所述时间常数确定的所述第一限制部的动作开始时刻之前，使所述控制电压下降。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一基准电压比所述开关元件的阈值电压大。3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二限制部在检测到所述过电流的情况下，使所述控制电压下降到比所述第一基准电压大的第二基准电压。4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述第二限制部具有限制晶体管，所述限制晶体管对是否将所述开关元件的控制端子连接到基准电位进行切换，所述限制晶体管在检测到所述过电流的情况下，在所述第一限制部开始所述控制电压的限制之前，将所述开关元件的控制端子连接到所述基准电位。5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述第一限制部具有运算放大器，所述运算放大器以所述时间常数进行动作，且所述运算放大器的输出端子与所述开关元件的控制端子连接，基于所述控制电压与所述第一基准电压之差来调整所述控制电压，所述第二限制部在检测到所述过电流的情况下，在所述运算放大器开始所述控制电压的限制之前控制所述限制晶体管，使所述开关元件的控制端子连接到所述基准电位。6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述第二限制部具有：控制电压比较器，输出所述控制电压与所述第二基准电压的比较结果；以及控制电路，在检测到所述过电流，且所述控制电压大于所述第二基准电压的情况下，控制所述限制晶体管，使所述开关元件的控制端子连接到所述基准电位。7.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述第二限制部具有控制电路，所述控制电路在从检测到所述过电流起到经过预定的时间为止的期间，控制所述限制晶体管，使所述开关元...

【专利技术属性】
技术研发人员：中森昭，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP