半导体开关元件驱动电路制造技术

半导体开关元件驱动电路具备有流过主电流的半导体开关元件、过电流保护电路、短路保护电路以及判定时间变更电路。在与所述主电流的大小成比例的传感电压超过第一阈值的情况下，所述过电流保护电路判断为所述主电流成为过电流，使所述主电流下降。在所述主电流成为更大的过电流的情况下，所述短路保护电路使所述半导体开关元件的栅极电压比由所述过电流保护电路引起的所述主电流的下降更快地下降。所述判定时间变更电路根据所述过电流保护电路的判断结果与第二阈值之间的比较结果，将是否使所述过电流保护电路进行工作的判定所需的判定时间设为在所述主电流的大小越小时所述判定时间越长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体开关元件驱动电路(adrivecircuitforasemiconductorswitchingelement)。
技术介绍
为了开关电路的过电流保护而使用有半导体开关元件驱动电路。在半导体开关元件驱动电路中，与流过超过最大额定电流(maximumratedcurrent)的电流的过电流状态(overcurrentstate)和在短路故障等时流过更大的电流的短路状态(short-circuitstate)相对应地设置两个阈值，半导体开关元件驱动电路按照阈值进行不同的动作。半导体开关元件驱动电路具备有用于防止半导体开关元件被破坏的结构。通过该结构，能够在短路状态下使栅极信号的电平通过简单的反馈电路(短路保护电路)下降之后栅极信号的电平通过过电流保护电路完全地变成零，使得比过电流状态更高速地进行动作。通过过电流保护电路来监视的电流值与通过短路保护电路来监视的电流值相同，但是通过过电流保护电路来监视的电流值的阈值低。因此，在因噪声引起的误动作的可能性上，过电流保护电路比短路保护电路高。在过电流保护电路中，为了防止误动作通过延迟电路设定所谓的掩蔽时间来消除噪声(参照下述专利文献1)。专利文献1：日本特开2012-231407号公报
技术实现思路
在所述的以往的半导体开关元件驱动电路中，在短路状态下抑制的电流值根据半导体开关元件的特性的偏差而不同。另一方面，短路时半导体开关元件被破坏的原因之一是因半导体开关元件内部的消耗能量而引起的温度过高(excessivetemperature)。消耗能量是由短路电流和时间的积分值决定的。作为功率半导体来使用的半导体开关元件的成本大致与其面积成比例。因此，希望半导体开关元件的小型化，但是当小型化时破坏所需的能量也变小，用于对短路的保护的冗余变小。因而，为了小型化需要提高对短路的保护。此时，当单纯地缩短短路时间时，导致所述误动作防止的冗余减少。因此，这些成为权衡的关系。即在流过半导体开关元件的电流小的情况下，至被破坏为止有时间上的余量，从成为应抑制电流的状态至半导体开关元件被完全断开为止经过固定时间(判定时间)，短路保护结束。能够通过加长该判定时间来提高噪声消除性能，但是现状中没有充分利用至半导体开关元件被破坏为止的时间上的余量。本专利技术的目的在于提供一种能够不破坏半导体开关元件而延长判定时间来防止噪声引起的误动作的半导体开关元件驱动电路。本专利技术的特征在于提供一种半导体开关元件驱动电路，具备：半导体开关元件，通过向该半导体开关元件的栅极端子施加栅极电压，在该半导体开关元件的第一端子与第二端子间流过主电流；过电流保护电路，其在与所述主电流的大小成比例的电流值或者电压值超过第一阈值的情况下，判断为所述主电流在规定时间内成为超过规定电流值的过电流，使所述主电流下降；短路保护电路，在所述主电流在比所述规定时间短的时间内成为比所述过电流更大的过电流的情况下，使所述栅极电压比由所述过电流保护电路产生的所述主电流下降更快地下降；以及判定时间变更电路，根据所述过电流保护电路的判断结果与第二阈值之间的比较结果，将是否使所述过电流保护电路进行工作的判定所需的判定时间设为所述主电流的大小越小所述判定时间越长。附图说明图1是第一实施方式涉及的半导体开关元件驱动电路的电路图。图2是用于说明第一实施方式涉及的半导体开关元件驱动电路的动作的波形图。图3是一般的半导体开关元件驱动电路的电路图。图4是用于说明一般的半导体开关元件驱动电路的动作的波形图。图5是第二实施方式的半导体开关元件驱动电路的电路图。具体实施方式以下，参照附图说明实施方式涉及的半导体开关元件驱动电路。(第一实施方式)本实施方式的半导体开关元件驱动电路用于向装载于电动汽车的马达(例如，三相交流马达)的各线圈提供电力。半导体开关元件驱动电路具备有包含马达的线圈的一部分以及逆变器电路的一部分的主电路MC、短路保护电路SP、以及由阈值设定电路TC和切换电路SC构成的过电流保护电路OP，其中，该阈值设定电路TC设定过电流的电压阈值。此外，图1所示的主电路MC为了仿真用而包含有马达的线圈的一部分和逆变器电路的一部分。主电路MC具备有马达的线圈L1、与线圈L1并联连接的反馈二极管(feedbackdiode)D1、以及作为半导体开关元件的绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor)IGBTQ1。从电源V1对线圈L1提供电力。此外，在图1所示的半导体开关元件驱动电路中，为了分析其特性而设置有使并联设置的线圈L1和反馈二极管D1的两端短路的短路开关SS。在将半导体开关元件驱动电路应用于实际的电动汽车的情况下不需要短路开关SS。线圈L1和反馈二极管D1的在电源V1相反侧的端子连接于IGBTQ1的集电极端子。IGBTQ1的发射极端子被接地。IGBTQ1的栅极端子经由栅极电阻R1连接于电源V2。在向栅极端子施加规定值以上的电压时，IGBTQ1使与该电压相应的集电极电流(主电流(principalcurrent))ic从集电极端子流到发射极端子。通过该动作来控制提供到马达的线圈L1的电流。此外，IGBTQ1的集电极端子和发射极端子中的一个端子相当于第一端子、另一个相当于第二端子。短路保护电路SP具备过电流限制用的晶体管Q2、电阻R3、电阻R4以及电容器C1。晶体管Q2的集电极端子连接于IGBTQ1的栅极端子与电阻R1的连接点。晶体管Q2的发射极端子经由并联设置的电容器C1和电阻R4来接地。晶体管Q2的基极端子连接于IGBTQ1的传感端子。IGBTQ1的传感端子是流过与集电极电流ic成比例的电流的电流检测用的端子。IGBTQ1的传感端子与晶体管Q2的基极端子的连接点经由电阻R3来接地。该连接点还连接有切换电路SC的比较器IC1的反转输入端子和阈值设定电路TC的电阻R6。在晶体管Q2的集电极端子与栅极电阻R1的连接点连接有切换电路SC的电阻R2。此外，在栅极电阻R1与IGBTQ1的栅极端子的连接点产生栅极电压vg。另外，在IGBTQ1的传感端子与晶体管Q2的基极端子的连接点产生传感电压vs。过电流保护电路OP中的阈值设定电路TC相当于阈值变更电路，由串联连接的电阻R6和R7构成。晶体管Q2的基极端子和IGBTQ1的传感端子经由电阻R6和R7来接地。将传感电压vs以电阻R6和R7进行分压所获得的过电流阈值电压vt施加于切换电路SC的比较器IC3的非反转输入端子。过电流保护电路OP中的切换电路SC具有噪声消除、延时以及锁存器的功能，用于降低栅极电压vg来将IGBTQ1设为截止。切换电路SC具备电源V3、比较器IC1、比较器IC3、电阻R2、电阻R5、电容器C2、以及SR触发器IC2。比较器IC3相当于判定时间变更电路。比较器IC1的非反转输入端子被输入来自电源V3的基准电压。比较器IC1的反转输入端子被输入传感电压vs。在传感电压vs超过来自电源V3的基准电压时，比较器IC1从输出端子输出L电平(低电平)(0伏特)的信号，在除此之外的情况下比较器IC1从输出端子输出H电平(高电平)的信号。比较器IC1的输出经由电阻R5来输入到比较器IC3的反转输入端子。比较器IC3的反转输入端子与电阻R5的连接点经由电容器C2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体开关元件驱动电路，具备：半导体开关元件，通过向该半导体开关元件的栅极端子施加的栅极电压，在该半导体开关元件的第一端子与第二端子间流过主电流；过电流保护电路，其在与所述主电流的大小成比例的电流值或者电压值超过第一阈值的情况下，判断为所述主电流在规定时间内成为超过规定电流值的过电流，使所述主电流下降；短路保护电路，其在所述主电流在比所述规定时间短的短时间内成为比所述过电流更大的过电流的情况下，使所述栅极电压比由所述过电流保护电路引起的所述主电流的下降更快地下降；以及判定时间变更电路，其根据所述过电流保护电路的判断结果与第二阈值之间的比较结果，将是否使所述过电流保护电路进行工作的判定所需的判定时间设为在所述主电流的大小越小时所述判定时间越长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.29 JP 2014-1110941.一种半导体开关元件驱动电路，具备：半导体开关元件，通过向该半导体开关元件的栅极端子施加的栅极电压，在该半导体开关元件的第一端子与第二端子间流过主电流；过电流保护电路，其在与所述主电流的大小成比例的电流值或者电压值超过第一阈值的情况下，判断为所述主电流在规定时间内成为超过规定电流值的过电流，使所述主电流下降；短路保护电路，其在所述主电流在比所述规定时间短的短时间内成为比所述过电流更大的过电流的情况下，使所述栅极电压比由所述过电流保护电路引起的所述主电流的下降更快地下降；以及判定时间变更电路，其根据所述过电流保护电路的判断结果与第二阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地義行，
申请(专利权)人：康奈可关精株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP