短路检测装置及具备短路检测装置的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种短路检测装置及具备短路检测装置的装置，能够更早期地检测出短路状态。本发明专利技术的第一形态的短路检测装置具备：检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压的电压检测电路；和在从栅极驱动电路接收到导通信号起到开始半导体元件的米勒平台为止的过渡期间内，在半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出半导体元件的短路状态的短路检测电路。

Short Circuit Detection Device and Device with Short Circuit Detection Device

The invention provides a short-circuit detection device and a device with a short-circuit detection device, which can detect the short-circuit state earlier. The first form of the short circuit detection device of the present invention comprises a voltage detection circuit for detecting the gate voltage input from the gate driving circuit to the semiconductor element, and a gate voltage variation of the semiconductor element during the transition period from receiving the conduction signal from the gate driving circuit to the Miller platform for starting the semiconductor element. A short-circuit detection circuit for detecting the short-circuit state of a semiconductor element when the first reference voltage is above.

【技术实现步骤摘要】
短路检测装置及具备短路检测装置的装置
本专利技术涉及短路检测装置及具备短路检测装置的装置。
技术介绍
以往，对于驱动串联连接在电源线间的两个半导体元件的各栅极的装置，提出了各种检测电源线间的短路的技术(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-53749号公报
技术实现思路
技术问题期望尽可能将因异常而处于短路状态的时间抑制得很短。在专利文献1所记载的检测方法中，会存在由于在米勒平台结束以后检测出短路状态而导致半导体元件损坏的情况。此外，如果还考虑到今后使用宽带隙半导体元件等短路耐量小的半导体元件，则期望更早期地检测出短路状态。技术方案在本专利技术的第一形态中，可以提供一种短路检测装置。短路检测装置可以具备检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压的电压检测电路。短路检测装置可以具备短路检测电路，所述短路检测电路在从栅极驱动电路接收到导通信号起到开始半导体元件的米勒平台为止的过渡期间，在半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出半导体元件的短路状态。第一基准电压可以小于米勒电压。短路检测电路可以在过渡期间后在半导体元件的栅极电压变为第二基准电压以上时，检测出半导体元件的短路状态。第二基准电压可以为米勒电压以上。短路检测电路可以在整个导通期间在半导体元件的栅极电压变为第二基准电压以上时，检测出半导体元件的短路状态。第二基准电压可以比半导体元件的正向偏置电压大。过渡期间可以是从半导体元件的栅极电压变为栅极阈值电压以上起到开始米勒平台为止的期间。短路检测装置可以具备时刻确定部，所述时刻确定部将从半导体元件接收到导通信号而经过预先确定的第一期间起到经过预先确定的第二期间为止的期间确定为过渡期间。在本专利技术的第二形态中，提供一种具备短路检测装置的装置。所述装置可以具备串联连接在正极侧电源线和负极侧电源线之间的半导体元件。所述装置可以具备第一形态的短路检测装置。具备短路检测装置的装置可以还具备对半导体元件的栅极进行驱动的栅极驱动电路。具备短路检测装置的装置可以还具备切断电路，所述切断电路根据由短路检测装置检测出短路状态这一情况而切断在正极侧电源线和负极侧电源线之间流通的电流。具备短路检测装置的装置可以还具备将半导体元件与其他半导体元件串联连接在正极侧电源线和负极侧电源线之间而成的串联连接电路。具备短路检测装置的装置可以还具备其他短路检测装置。短路检测装置可以在其他半导体元件处于导通状态或者从导通状态向关断状态的过渡期间内时，根据半导体元件被导通这一情况而检测出短路状态。其他短路检测装置可以在半导体元件处于导通状态或者从导通状态向关断状态的过渡期间内时，根据其他半导体元件被导通这一情况而检测出短路状态。半导体元件可以为宽带隙半导体元件。上述专利技术概要并未列举本专利技术的全部特征。这些特征组的子组合也构成专利技术。附图说明图1示出本实施方式的装置。图2示出装置的动作。图3示出装置的动作波形的一例。图4示出装置的动作波形的另一例。图5示出第一检测期间的装置的动作波形的另一例。图6示出第一检测期间的装置的动作波形的又一例。符号说明：1：装置、2：栅极驱动电路、3：检测装置、4：切断装置、5栅极驱动电路、6：检测装置、7：切断装置、11：半导体元件、12：半导体元件、20：AND电路、21：栅极电阻、22：图腾柱电路、30：电压检测电路、31：时刻确定部、32：短路检测电路、41：保持电路、42：NOT电路、43：切断电路、101：正极侧电源线、102：负极侧电源线、105：电源输出端子、302：低通滤波器、323：基准电压设定部、325：比较器、1011：布线电感、1021：布线电感、3230：NOT电路、3231：开关、3232：开关、3233：基准电压源、3234：基准电压源具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式对本专利技术进行说明，但以下实施方式并不限定权利要求所涉及的专利技术。此外，实施方式中所说明的特征的全部组合并不一定是专利技术的解决方案所必须的。图1示出本实施方式的装置1。应予说明，在图中，中空的箭头符号表示电压或电流。作为一例，装置1是用于马达驱动或电力供给的电力变换装置的一个臂，通过对正极侧电源线101和负极侧电源线102与电源输出端子105之间的连接进行切换，从而从电源输出端子105输出交流电压。这里，在正极侧电源线101和负极侧电源线102之间施加有例如600V～800V的直流电压Ed。此外，在正极侧电源线101和负极侧电源线102存在分别与布线长度对应的布线电感1011、1021。装置1具备：正极侧的半导体元件11和负极侧的半导体元件12；与正极侧的半导体元件11对应设置的栅极驱动电路2、检测装置3和切断装置4；与负极侧的半导体元件12对应设置的栅极驱动电路5、检测装置6和切断装置7。应予说明，负极侧的栅极驱动电路5、检测装置6和切断装置7的构成分别与正极侧的栅极驱动电路2、检测装置3和切断装置4相同，因此省略说明。第一半导体元件11和第二半导体元件12依次串联连接于正极侧电源线101和负极侧电源线102之间。在第一半导体元件11和第二半导体元件12的中间点连接有电源输出端子105。第一半导体元件11和第二半导体元件12是通过后述的栅极驱动电路2来切换为导通/关断的开关元件。作为一例，第一半导体元件11和第二半导体元件12可以是电力变换装置中的下臂和上臂。第一半导体元件11和第二半导体元件12中的至少一方可以是宽带隙半导体元件。宽带隙半导体元件是指带隙比硅半导体元件大的半导体元件，例如是包含SiC、GaN、金刚石、氮化镓系材料、氧化镓系材料、AlN、AlGaN或ZnO等的半导体元件。宽带隙半导体元件可以使开关速度提高得比硅半导体元件高。此外，在本实施方式中，第一半导体元件11和第二半导体元件12为MOSFET，具有正极侧电源线101一侧为阴极的寄生二极管。应予说明，第一半导体元件11和第二半导体元件12也可以是IGBT或双极型晶体管等其他种类的半导体元件。栅极驱动电路2基于输入信号S0所包含的导通信号和关断信号来驱动第一半导体元件11的栅极。例如，在将第一半导体元件11和第二半导体元件12交替设为导通状态的情况下，栅极驱动电路2在第二半导体元件12被关断而切换为关断状态之后将半导体元件11导通。应予说明，在本实施方式中，作为一例，在将半导体元件11设为导通状态时输入信号S0被设为高电平，在将半导体元件11设为关断状态时输入信号S0被设为低电平。栅极驱动电路2可以具有AND电路20和图腾柱电路22。AND电路20进行针对栅极驱动电路2的输入信号S0与来自后述的切断装置4的信号的逻辑与运算而对输入信号S0进行校正，并输出为针对第一半导体元件11的栅极的栅极信号S1。例如，AND电路20在两者都为高电平的情况下，输出高电平信号(导通信号)作为栅极信号S1，在至少一方为低电平的情况下，输出低电平信号(关断信号)作为栅极信号S1。AND电路20将栅极信号S1提供给图腾柱电路22。图腾柱电路22可以将来自AND电路20的栅极信号S1放大。图腾柱电路22介由栅极电阻21将栅极信号S1提供给第一半导体元件11。应予说明，在以上的栅极驱动电路2中，栅极电阻21可以不设置在图腾柱电路22与检测装置3之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短路检测装置，其特征在于，具备：电压检测电路，其检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压；短路检测电路，其仅在过渡期间的至少一部分，在所述半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出所述半导体元件的短路状态，所述过渡期间为从所述栅极驱动电路接收到导通信号起到开始所述半导体元件的米勒平台为止的期间，所述第一基准电压小于米勒电压。

【技术特征摘要】
2017.05.11 JP 2017-0946321.一种短路检测装置，其特征在于，具备：电压检测电路，其检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压；短路检测电路，其仅在过渡期间的至少一部分，在所述半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出所述半导体元件的短路状态，所述过渡期间为从所述栅极驱动电路接收到导通信号起到开始所述半导体元件的米勒平台为止的期间，所述第一基准电压小于米勒电压。2.一种短路检测装置，其特征在于，具备：电压检测电路，其检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压；短路检测电路，其至少在过渡期间的至少一部分，在所述半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出所述半导体元件的短路状态，所述过渡期间为从所述栅极驱动电路接收到导通信号起到开始所述半导体元件的米勒平台为止的期间，在所述过渡期间后，在所述半导体元件的栅极电压变为比所述第一基准电压高的第二基准电压以上时，所述短路检测电路检测出所述半导体元件的短路状态。3.根据权利要求2所述的短路检测装置，其特征在于，所述第二基准电压为米勒电压以上。4.一种短路检测装置，其特征在于，具备：电压检测电路，其检测从栅极驱动电路输入到半导体元件的栅极电压；短路检测电路，其至少在过渡期间的至少一部分，在所述半导体元件的栅极电压变为第一基准电压以上时检测出所述半导体元件的短路状态，所述过渡期间为从所述栅极驱动电路接收到导通信号起到开始所述半导体元件的米勒平台为止的期间，在整个导通期间，在所述半导体元件的栅极电压变为比所述第一基准电压高的第二基准电压以上时，所述短路检测电路检测出所述半导体元件的短路状态。5.根据权利要求4所述的短路检测装置，其特征在于，所述第二基准电压比所述半导体元件的正向偏置电压大。6.根据权利要求1～5中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：兼田博利，
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