开关元件驱动电路制造技术

本发明专利技术提供能够高速且稳定地执行对开关元件的过电流保护动作的开关元件驱动电路。具备：比较器，在对开关元件进行导通-关断驱动的驱动电路主体的输出电压超过第一基准电压时，驱动与上述开关元件的控制端子连接的第一控制元件而使上述输出电压降低；差分放大器，根据上述驱动电路主体的输出电压与比上述第一基准电压低的第二基准电压之间的电压差来驱动与上述开关元件的控制端子连接的第二控制元件，以将上述输出电压保持在上述第二基准电压；以及动作停止部，在利用电流检测部检测到过电流时，允许由上述比较器和上述差分放大器进行的上述第一控制元件和第二控制元件的驱动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备对IGBT和/或MOS-FET等开关元件的过电流保护功能的开关元件驱动电路。
技术介绍
作为驱动交流负载的电力变换器，已知的有具备通过图腾柱连接而形成半桥电路、并通过交替地进行导通-关断动作而开关直流电压的两个开关元件Ql、Q2的电力变换器。其中，上述开关元件Ql、Q2由例如高耐压IGBT和/或高耐压MOS-FET构成。另外，也已知在对上述开关元件Q1、Q2进行导通-关断驱动的开关元件驱动电路中内置针对该开关元件Ql、Q2的过电流保护电路。图6是表示现有的开关元件驱动电路的一个例子的主要部分的简要构成图，Ql?Q6表示由六个IGBT构成的开关元件，所述开关元件针对三相交流负载的各相(U相、V相、W相)形成半桥电路。上述开关元件驱动电路I分别针对这些各开关元件Ql?Q6设置，并在预定的相位关系下相互关联且分别对上述各开关元件Ql?Q6进行导通-关断驱动。应予说明，在图6中，对于针对上述开关元件Q2的开关元件驱动电路I进行了示出，但针对其它开关元件Ql、Q3?Q6的开关元件驱动电路也同样地构成。在此，上述开关元件驱动电路I具备对上述开关元件Q2施加预定的栅极电压VG而对该开关元件Q2进行导通-关断驱动的驱动电路主体2。该驱动电路主体2由例如图腾柱连接的P沟道MOS-FET和η沟道MOS-FET构成。这些ρ沟道MOS-FET和η沟道MOS-FET接收驱动控制信号CS，互补地进行导通-关断动作而以脉冲形式生成上述栅极电压VG。另外，上述开关元件驱动电路I所具备的过电流保护电路3具备比较器CMP，所述比较器CMP将在上述开关元件Q2中流通的电流经由分压电阻Rl、R2进行电压变换后检测，并且比较其检测电压Vi和预定过电流阈值的参考电压Vbl。该比较器CMP通过在过电流检测时设置触发器FF，从而起到禁止上述驱动控制信号CS向上述ρ沟道MOS-FET输入的作用。因此，在设置上述触发器FF时，停止通过上述驱动电路主体2进行的上述开关元件Q2的导通驱动。另外，上述过电流保护电路3具备基于设定成比上述参考电压Vbl高的参考电压Vb2 (>Vbl)和上述检测电压Vi来控制施加到上述开关元件Q2的上述栅极电压VG的差分放大器AMP。该差分放大器AMP在上述检测电压Vi比上述参考电压Vb2高时，通过将上述栅极电压VG降低到上述参考电压Vb2，从而起到将上述开关元件Q2从过电流状态释放的作用。对于上述差分放大器AMP对在上述开关元件Q2中流通的电流的抑制作用，例如如专利文献I中详细介绍。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010-62860号公报
技术实现思路
技术问题在如上构成的开关元件驱动电路I中，由于在过电流检测时关断控制上述P沟道MOS-FET，所以上述栅极电压VG的抑制控制只能专门通过上述差分放大器AMP进行。具体而言，如图7中示出上述栅极电压VG的变化那样，在上述驱动控制信号CS反转为低电平时，与此相伴，上述P沟道MOS-FET进行导通动作而上述栅极电压VG上升。然后，接受上述栅极电压VG而上述开关元件Q2进行导通动作，在该开关元件Q2中流通的电流增加。并且，如果在上述开关元件Q2中流通的电流(检测电压Vi)超过过电流阈值(参考电压Vb2)，则上述栅极电压VG受到经由上述差分放大器AMP的反馈控制被抑制而收敛到上述参考电压Vb20然而，如上所述，在控制上述栅极电压VG时，期望尽量提高其控制响应性而抑制过电流检测时的上述栅极电压VG的过度上升。然而在上述的经由差分放大器AMP的控制反馈环路中，迟延时间长。因此，存在过电流检测时的高速响应困难的问题。并且，也存在经由上述差分放大器AMP的控制响应时间容易受到上述开关元件Q2的栅极电容的影响的问题。本专利技术是考虑到这种情况而完成的，其目的在于提供一种提尚在过电流检测时的相对于开关元件的栅极电压的控制响应性，并且能够使该栅极电压迅速收敛为一定电压而有效地保护上述开关元件远离过电流的开关元件驱动电路。技术方案为了实现上述目的，本专利技术的开关元件驱动电路的特征在于，具备:例如驱动电路主体，控制对由高耐压IGBT或高耐压MOS-FET构成的开关元件的控制端子施加的栅极电压而驱动该开关元件进行导通-关断；电流检测部，在上述开关元件中流通的电流超过过电流阈值时，输出针对该开关元件的驱动停止信号；比较器，在上述驱动电路主体的输出电压超过第一基准电压时，驱动与上述开关元件的控制端子连接的第一控制元件而使上述输出电压降低；差分放大器，根据上述驱动电路主体的输出电压与比上述第一基准电压低的第二基准电压之间的电压差来驱动与上述开关元件的控制端子连接的第二控制元件，以将上述输出电压保持在上述第二基准电压；以及动作停止部，在上述电流检测部输出上述驱动停止信号时，允许由上述比较器和上述差分放大器进行的上述第一控制元件和第二控制元件的驱动。优选上述动作停止部构成为具备:栅极电路，在输出上述驱动停止信号时将上述比较器的输出施加到上述第一控制元件；和第三控制元件，在没有输出上述驱动停止信号时强制性关断上述第二控制元件。另外，优选上述驱动电路主体具备输入栅极电路，例如在其输入段，在上述驱动停止信号的输出时禁止驱动控制信号向该驱动电路主体输入而使上述开关元件的导通-关断驱动停止。应予说明，上述各第一控制元件?第三控制元件例如由MOS-FET构成。另外，对于上述第一控制元件和第二控制元件，优选设置为根据上述开关元件的栅极电容能够调整其饱和电流量。有益效果根据上述构成的开关元件驱动电路，在上述驱动电路主体的输出电压超过第一基准电压时，与上述开关元件的控制端子连接的第一控制元件通过上述比较器被导通驱动，上述开关元件的栅极电压被控制为迅速降低。并且，由于仅导通驱动上述第一控制元件，所以与经由现有的差分放大器的上述栅极电压的反馈控制相比，能够快速降低上述开关元件的栅极电压，能够提高其控制响应性。另外，根据控制响应性的差异而利用上述比较器进行的上述栅极电压的降低控制起作用后，使利用上述差分放大器进行的第二控制元件的反馈控制起到作用。其结果，在上述差分放大器的控制下经由上述第二控制元件控制上述栅极电压，使该栅极电压收敛到一定的电压。因此，利用上述比较器进行的上述第一控制元件的控制与利用上述差分放大器进行的上述第二控制元件的控制相结合，在过电流发生时，能够以良好的控制响应性且快速地使上述栅极电压收敛到一定电压，能够稳定地保持该收敛状态。因此，能够提高过电流发生时的响应性，可靠地保护上述开关元件。【附图说明】图1是本专利技术的一个实施方式的开关元件驱动电路的简要构成图。图2是用于说明图1所示的开关元件驱动电路的动作的时间图。图3是用于说明本专利技术的开关元件驱动电路的效果的图。图4是表示开关元件的依赖于栅极电容的控制响应特性的差异的图。图5是表示上述第二控制元件的调整了饱和电流量时的控制响应特性的图。图6是表示具备过电流保护功能的现有的开关元件驱动电路的一个例子的简要构成图。图7是表示图6所示的现有电路的动作特性的图。符号说明10:开关元件驱动电路11:驱动电路主体12:电流检测部13:第一控制元件(η沟道M0S-FET)14:第二控制元件(η沟道M0S-FET)15:比较器16:差分放大器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关元件驱动电路，其特征在于，具备：驱动电路主体，控制对开关元件的控制端子施加的电压而驱动该开关元件进行导通‑关断；电流检测部，在所述开关元件中流通的电流超过过电流阈值时，输出针对该开关元件的驱动停止信号；比较器，在所述驱动电路主体的输出电压超过第一基准电压时，驱动与所述开关元件的控制端子连接的第一控制元件而使所述输出电压降低；差分放大器，根据所述驱动电路主体的输出电压与比所述第一基准电压低的第二基准电压之间的电压差来驱动与所述开关元件的控制端子连接的第二控制元件，以将所述输出电压保持在所述第二基准电压；以及动作停止部，在所述电流检测部输出所述驱动停止信号时，允许由所述比较器和所述差分放大器进行的所述第一控制元件和第二控制元件的驱动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤羽正志，
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