驱动装置制造方法及图纸

一种驱动装置，具备：通侧电路(110)，使功率开关元件(200)导通；断侧电路(120)，使元件断开；以及保护电路(130)，对所述功率开关元件的栅极电流进行控制。该保护电路具有：恒流电路(131)，规定用于导出所述功率开关元件的栅极电荷的固定电流；保护开关(132)，对所述恒流电路与所述功率开关元件的栅极的电连接进行控制；以及集电极电流检测部(133)。该集电极电流检测部从所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过第一阈值起经过规定时间后，断开所述通侧电路来将所述功率开关元件从所述主电源隔离，并且使所述保护开关导通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关联申请的交叉引用本申请基于在2014年3月27日申请的日本申请号2014-66597号，此处引用其记载内容。
本申请涉及进行功率开关元件的导通断开控制以及异常时的保护的驱动装置。
技术介绍
若由功率开关元件驱动的负载短路，则在功率开关元件中急剧地流过过大的电流。提出了各种用于在该过电流时保护功率开关元件的电路。但是，具备这样的保护电路的驱动电路中，也产生如下问题：功率开关元件的开关噪声等引起保护电路误动作，意外停止功率开关元件的驱动。对此，专利文献1中记载的保护电路中，若检测到负载的短路，则使功率开关元件的栅极电压通过电阻分压而降低，从而抑制电流。并且，在持续规定时间流过短路检测用的阈值以上的电流的情况下判断为负载的短路，使功率开关元件的驱动停止。但是，在专利文献1中记载的保护电路中，在短路保护时，一律使栅极电压降低，所以由于功率开关元件的制造偏差引起的阈值电压的偏差，导致功率开关元件中流过的电流产生偏差。由于该电流值的偏差，在上述规定时间内，若电流值低于短路检测用的阈值，则导致短路保护动作被误解除。为了防止该误解除，必须将短路检测用的阈值设定得较大，导致对功率开关元件的压力变大。此外，由于分压用的电阻和功率开关元件的栅极电容，栅极电压的波形钝化，抑制栅极电压时的时间常数变大。因此，用于使功率开关元件的电流降低所需时间变长，压力大。另一方面，专利文献2中记载的电力转换装置采用在检测出短路时，通过齐纳二极管来抑制功率开关元件的栅极电压的方式。在专利文献2中记载的方式中，能够使栅极电压急剧地降低，能够解决抑制栅极电压时的时间常数的问题。但是，一般来说，齐纳二极管由温度、制造偏差引起的特性的偏差大，不能解决短路保护动作的误解除的问题。此外，由于在抑制栅极电压时难以对栅极电压的下降速度进行控制，在功率开关元件的电流中产生振铃(ringing)，成为向功率开关元件施加浪涌电压的原因。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开平3-40517号公报专利文献2：日本特开2010-154595号公报
技术实现思路
本申请的目的在于，在进行功率开关元件的导通断开控制以及异常时的保护的驱动装置中，在因负载短路而流过过大的电流时适当地控制栅极电压而进行保护。驱动装置具备：通侧电路，对驱动负载的功率开关元件的栅极电流进行控制，使所述功率开关元件导通；断侧电路，相对于主电源与所述通侧电路串联连接，使所述功率开关元件断开，所述功率开关元件的栅极被连接在所述通侧电路与所述断侧电路的中间点；以及保护电路，基于所述功率开关元件的集电极电流的电流值来控制所述功率开关元件的栅极电流。该保护电路具有：恒流电路，规定用于导出所述功率开关元件的栅极电荷的固定电流；保护开关，对所述恒流电路与所述功率开关元件的栅极的电连接进行控制；以及集电极电流检测部，对所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过规定的阈值进行检测。该集电极电流检测部在从所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过作为规定的阈值而表示所述负载的短路的第一阈值起经过规定时间后，断开所述通侧电路而将所述功率开关元件从所述主电源隔离，且使所述保护开关导通。据此，在为了抑制由短路导致的集电极电流的增加而从功率开关元件的栅极导出电荷时，设置恒流电路作为其导出目的地。因此，功率开关元件的栅极电荷以固定的速度导出。换言之，能够将栅极电压进而集电极电流以固定的通过率(斜率)来降低。从而，能够抑制栅极电压进而集电极电流的波形的钝化、以及由这些电压电流急剧减少导致的振铃。附图说明参照附图，通过下述的详细的记述，关于本申请的上述目的以及其他目的、特征、优点变得更明确。该附图是，图1是表示第一实施方式所涉及的驱动装置的概略结构的电路图，图2是表示以往结构中的驱动装置的驱动的时序图，图3是表示以往结构中的驱动装置的驱动的时序图，图4是表示第一实施方式所涉及的驱动装置的驱动的时序图，图5是表示变形例1所涉及的驱动装置的驱动的时序图，图6是表示第二实施方式所涉及的驱动装置的概略结构的电路图。具体实施方式(第一实施方式)最初，参照图1，说明本实施方式所涉及的驱动装置的概略结构。如图1所示，该驱动装置100控制作为对负载300进行驱动的功率开关元件的绝缘栅双极晶体管(IGBT)200的驱动。该驱动装置100具备：通侧电路110、断侧电路120和保护电路130。通侧电路110以及断侧电路120在主电源和GND(地)之间被串联连接，在其中间点上连接IGBT200的栅极。通侧电路110由PMOS晶体管构成，在该PMOS晶体管为导通状态时向IGBT200的栅极施加电源电压Vcc。由此IGBT200成为导通状态，在IGBT200的集电极-发射极间流过电流，向负载300供应电力。断侧电路120由NMOS晶体管构成，在该NMOS晶体管为导通状态时从IGBT200的栅极导出电荷而IGBT200成为断开状态。保护电路130基于IGBT200的集电极电流Ic，对IGBT200的栅极电流、进而栅极电压进行控制。该保护电路130具有：恒流电路131，用于将IGBT200的栅极电荷以固定的比例导出；保护开关132，对该恒流电路131与IGBT200的电连接进行控制而规定恒流电路131的有效/无效；以及集电极电流检测部133，检测IGBT200的集电极电流Ic。集电极电流检测部133是检测由负载300的短路引起的IGBT200的集电极电流的异常的电路。该集电极电流检测部133具有：电阻器140，用于将IGBT200的集电极电流Ic转换为电压；比较器141、142；以及电压源143、144，向比较器141、142的输入端子A赋予成为阈值的电压。更详细地进行说明。如图1所示，在比较器141的一方的输入端子A上连接有电压源143。并且，另一方的输入端子B连接在IGBT200的感测发射极端子SE与电阻器140的中间点上，该电阻器140连接在该感测发射极端子SE与GND之间。即，向比较器141中的输入端子B施加与从IGBT200的感测发射极端子SE向GND流过的电流和电阻器140的电阻值对应的电压。向输入端子B施加的电压与从感测发射极端子SE向GND流过的电流成比例。也就是说，IGBT200的集电极电流变得越大则该电压越成为高电压。比较器141在与流过感测发射极端子SE的电流对应的电压超过了电压源143的电压的情况、即集电极电流Ic超过了规定的阈值(表示负载300的短路的第一阈值)的情况下，经由后述的滤波电路134使保护开关132导通，输出控制信号以使通侧电路110断开。关于比较器142，也是与比较器141同样的结构。即，在比较器142的一方的输入端子A上连接电压源144。并且，另一方的输入端子B连接在IGBT200的感测发射极端子SE与电阻器140的中间点上，该电阻器140连接在IGBT200的感测发射极端子SE与GND之间。并且，比较器142在与流过感测发射极端子SE的电流对应的电压到达电压源144的电压的情况、即集电极电流Ic到达规定的阈值(相当于第二阈值)的情况下，输出控制信号以经由滤波电路134使保护开关132断开。如上所述，电压源143被设定对IGBT200来说判断为负载300处于短路状态的电压，规定第一阈值。此外，电压源144被设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动装置，具备：通侧电路(110)，对驱动负载(300)的功率开关元件(200)的栅极电流进行控制，使所述功率开关元件导通；断侧电路(120)，与所述通侧电路串联连接至主电源，使所述功率开关元件断开，所述功率开关元件的栅极连接在所述通侧电路与所述断侧电路的中间点；以及保护电路(130)，基于所述功率开关元件的集电极电流的电流值，对所述功率开关元件的栅极电流进行控制，该保护电路具有：恒流电路(131)，规定用于导出所述功率开关元件的栅极电荷的固定电流；保护开关(132)，对所述恒流电路与所述功率开关元件的栅极的电连接进行控制；集电极电流检测部(133)，对所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过规定的阈值进行检测，从所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过作为规定的阈值表示所述负载的短路的第一阈值起经过规定时间后，该集电极电流检测部使所述通侧电路断开来将所述功率开关元件从所述主电源隔离，并且使所述保护开关导通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 JP 2014-0665971.一种驱动装置，具备：通侧电路(110)，对驱动负载(300)的功率开关元件(200)的栅极电流进行控制，使所述功率开关元件导通；断侧电路(120)，与所述通侧电路串联连接至主电源，使所述功率开关元件断开，所述功率开关元件的栅极连接在所述通侧电路与所述断侧电路的中间点；以及保护电路(130)，基于所述功率开关元件的集电极电流的电流值，对所述功率开关元件的栅极电流进行控制，该保护电路具有：恒流电路(131)，规定用于导出所述功率开关元件的栅极电荷的固定电流；保护开关(132)，对所述恒流电路与所述功率开关元件的栅极的电连接进行控制；集电极电流检测部(133)，对所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过规定的阈值进行检测，从所述功率开关元件的集电极电流的电流值超过作为规定的阈值表示所述负载的短路的第一阈值起经过规定时间后，该集电极电流检测部使所述通侧电路断开来将所述功率开关元件从所述主电源隔离，并且使所述保护开关导通。2.如权利要求1所述的驱动装置，所述第一阈值被设定为与基于一定的集电极电流预先测定的所述功率开关元件的感测发射极端子的电压(SE)对应的值。3.如权利要求1或权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：长濑拓生，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP