电力变换器的制作方法

专利名称：电力变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电力用开关元件的电力变换器。
背景技术：
使用电力用开关元件的电力变换器随着开关元件的大容量化、高速化 而正在稳健地扩大其使用范围。在这样的电力用开关元件中，特别在最近，
扩展了应用领域的是作为MOS栅极型开关元件的IGBT及MOSFET。
IGBT及MOSFET是不自己持续开启/关闭状态的非闭锁(non-latching) 型开关元件，与闸流晶体管等的闭锁型开关元件相比，能够实现栅极驱动 带来的高控制性这一点是较大的优点。在短路时，也能够通过开关元件的 栅极电压控制来减小短路电流。因此，采用IGBT的栅极电压控制的短路 保护方式的电力变换器已实用化。
作为当发生了短路故障(开关元件的电流端子被短路到电源的状态) 时保护开关元件的方法，日本特开2001-197724号公报公开了检测开关元 件为开启状态时的集电极电压，当该集电极电压比基准值高时判断元件是 过电流状态或短路状态的技术。
此外，日本特开2007-202238号公报将从半导体元件的栅极驱动电路 流入到栅极中的开启栅极电流、或者从半导体元件的栅极向栅极驱动电路 流入的关闭栅极电流与正常时的电流相比较，来检测短路故障。
但是，在特开2001-197724号公报中，通过检测开关元件的集电极电 压，来检测与电源的短路并进行切断，但到检测到短路为止的时间较长， 正常的开关元件有可能破坏。
此外，特开2007-202238号公报检测开关元件破坏等而短路、成为不 能动作的状态(故障)的情况，在开关元件为正常可动作的状态下不能检 测与电源的短路。
通常，如果开关元件接通，则开关元件的主电极间的电压成为由开关元件特性决定的非常低的电压。但是，在与电源短路时，在正常开关元件 的集电极端子上产生由直流电压及主电路的阻抗和短路电流决定的电压。 短路电流由开关元件的特性决定，但是是从额定电流的几倍到几十倍的非 常大的电流，如果流过较大的电流，则会发生较大的损失，开关元件会破 坏。所以，需要较早地检测短路而进行保护动作。
但是，在接通的过渡时，越是高耐压的开关元件，为了集电极电压减 小越花费时间。因而，在检测集电极电压来检测与电源的短路的结构中， 在到开关元件开启为止的一定期间中，需要将集电极电压检测屏蔽。结果， 到检测到短路或过电流为止的时间花费较长，开关元件有可能破坏。进而，
为了将过大的电流切断，也有可能产生浪涌电压(surge voltage)而开关元件 破坏。
此外，在通常动作时，当使开关元件开启时，经由栅极电阻对开关元 件的栅极端子施加+15V左右的电压。于是，被栅极电阻限制的栅极电流向 栅极端子流动，开关元件开启。为了关闭，经由栅极电阻对开关元件的栅 极端子施加-15V左右的电压。于是，开关元件的栅极电荷从栅极端子流出， 开关元件关闭。
关闭动作时的开关元件响应速度由栅极电阻决定。如果将栅极电阻值 降低，则在短路检测时能够将短路电流立即关闭。但是，如果将栅极电阻 降低，则在关闭动作时产生浪涌电压，所以使用电阻值较小的栅极电阻提 高响应速度是困难的。

发明内容
本发明的目的是提供一种电力变换器，在开关元件达到故障之前能够 进行短路时的保护或过电压抑制、且响应性能较高。
有关本发明的电力变换器具备栅极电流检测部，检测经由其他元件 连接至电源的开关元件的栅极电流；第1比较部，对与由上述栅极电流检 测部检测到的栅极电流相对应的电压和基准正电压进行比较；第2比较部， 对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压和基准负电压 进行比较；以及短路判断部，在与上述栅极电流相对应的电压在变为上述 基准正电压以上起的规定时间内变为上述基准负电压以下时，判断为上述开关元件短路到上述电源。


图1是有关本发明的实施例1的电力变换器的结构图。
图2是电力变换器的通常动作时的栅极电压、栅极电流及元件电流的 波形图。
图3是电力变换器的短路时的栅极电流及元件电流的波形图。
图4是有关本发明的实施例2的电力变换器的结构图。
图5是有关本发明的实施例3的电力变换器的结构图。
图6是有关上述实施例3的栅极电压Vg、微分电路输出电压Vd、栅
极电流Ig的波形图。
图7是有关本发明的实施例4的电力变换器的结构图。
图8是有关实施例4的栅极电流Ig、栅极电压Vg、积分电路的输出积
分值Vs的波形图。
图9是有关本发明的实施例5的电力变换器的结构图。
图10是表示有关上述实施例5的积分电路输出Vs、米勒期间判断部
的输出信号波形的图。
图11是有关本发明的实施例6的电力变换器的结构图。
图12是表示有关上述实施例6的栅极电流调节部的动作的时间图。
图13是表示有关上述实施例6的栅极电路的结构例的图。
图14是有关本发明的实施例7的电力变换器的结构图。
图15是有关本发明的实施例8的电力变换器的结构图。
图16是有关本发明的实施例9的电力变换器的结构图。
具体实施方式
[实施例1]
图1是有关本发明的实施例1的电力变换器的结构图。 开关电路10及20例如表示3相逆变器的下臂中的1个及上臂中的1 个，相对于直流电源DC1串联连接。开关电路10及20的结构是相同的， 分别反并列连接着开关元件1 (21)和续流二极管2 (22)。在图1中仅表示了控制开关电路10的控制电路，但对于开关电路20也可以构成同样的控制电路。
开关元件1受栅极电路3驱动，开关元件1的元件电流Ic被控制。从栅极电路3对开关元件1的栅极施加的栅极电流Ig被栅极电流检测部4检测到，检测值被输入到第1比较部7a及第2比较部7b中。
第1比较部7a将对应于由栅极电流检测部4检测到的栅极电流Ig的电压，与第l基准电压产生部6a的正的基准电压Vl比较。此夕卜，第2比较部7b将对应于由栅极电流检测部4检测到的栅极电流Ig的电压与第2基准电压产生部6b的负的基准电压V2比较。
短路判断部5在由栅极电流检测部4检测到的栅极电流值在变为基准正电压V1以上起的规定期间内变为基准负电压V2以下时，判断为开关元件1与电源DC1短路、或者发生了过电流状态。该短路状态是因为开关电路20 (开关元件21或二极管22)的短路故障或其他原因而发生、开关元件1的集电极(二极管2的阳极)直接连接在电源DC1上的状态。
接着，详细地说明本实施例的动作。
图2是本发明的实施例1的电力变换器的通常动作时的栅极电压Vg、元件电流Ic及栅极电流Ig的波形图。电力变换器通过栅极电路3驱动开关元件l，将电流开启/关闭。如图2所示，栅极电压Vg从-15V上升，从时刻tl开始沿正向流过栅极电流Ig。此时的电流Ig是开关元件1的基极-发射极间电容带来的电流，在该栅极电流Ig流过的期间中，栅极电压Vg暂时保持一定值，然后达到+15V。将该栅极电压Vg暂时保持一定值的期间称作米勒(^，一)期间。此外，在该栅极电流Ig流过的期间中，开关元件l开启，元件电流Ic以陡峭的斜率开始流动。该陡峭的电流是因为与开关元件1成对的续流二极管(FWD) 2处于反向恢复状态、开关元件1与二极管2的直流电路成为短路的状态。
在将开关元件1关闭的情况下，栅极电压Vg也与上述开启动作时同样暂时保持一定值，然后达到-15V。该栅极电压Vg保持一定值的期间也是米勒期间。
图3是表示与电源短路时的开关元件1的元件电流Ic、栅极电流Ig、比较部7a、 7b的输出电压、短路判断部5的输出电压的波形图。当发生了与电源的短路时，如图3 (a)所示，额定电流的数倍的短路电流Ics流到开关元件中。这里，开关元件l的元件电流Ic与栅极电压Vg相互关联， 一般栅极电压越高流过越大的元件电流Ic。
此外，如果短路电流那样的大电流流到开关元件1中，则栅极电压上升。栅极电路3的输出电压当开关元件1开启时是+15V左右。但是，如果
在与电源的短路时流过过大的电流，则开关元件1的栅极电压变得比栅极电路3的输出电压高，电流从开关元件1向栅极电路3流入。
结果；当短路时，如图3 (b)所示，在用来使开关元件l开启的正侧栅极电流Ig在时刻tl开始流动后，反方向(负方向)的栅极电流Ig在时刻t3以后流动。因而，通过判断开启动作时的栅极电流Ig是否正负振动，能够判断是通常的开启开始短路时的开启。
为了实现该判断，在实施例1中，将栅极电流检测部4的输出输入到两个比较部7a、 7b中。在比较部7a、 7b中，也分别输入基准电压产生部6a、 6b的输出电压。基准电压产生部6a、 6b分别产生正负的基准电压VI、V2。比较部7a、 7b分别对基准电压Vl、 V2和栅极电流检测部4的输出电压进行比较，将比较结果如图3 (c)、图3 (d)那样向短路判断部5输出。短路判断部5如果在时刻tl以后从比较部7a输入低脉冲(栅极电流检测部4的输出电压比正的基准电压VI大)，则判断从该低脉冲的下降开始在规定时间ATI内是否从比较部7b输入了高脉冲(栅极电流检测部4的输出电压是否比负的基准电压V2小)。在从比较部7b输入了高脉冲的情况下，短路判断部5判断为发生了短路，如图3 (e)所示，对栅极电路3输出表示发生了短路的例如高脉冲信号。栅极电路3对该高脉冲信号应答，将对于开关元件1的栅极电压降低到低电平。结果，开关元件1关闭。因而，能够保护开关元件1免受短路电流的破坏。
在以上的说明中，通过栅极电流检测部4将栅极电流Ig作为电压检测，与第1基准电压产生部6a的正的基准电压VI、第2基准电压产生部6b的负的基准电压V2进行比较。但是，也可以通过栅极电流检测部4将栅极电流Ig作为电流检测，与正的基准电流、负的基准电流比较。
此外，在检测到短路、将开关元件1关闭而将大电流切断时，有产生浪涌电压而开关元件1破坏的情况。因而，如果通过图13中后述那样的能够改变栅极电阻的结构，在关闭动作时将栅极电阻变更为较大的电阻值，则能够抑制栅极电流并防止浪涌电压产生，保护元件1。
根据实施例1,通过检测栅极电流(栅极电流检测部的输出电压值)的时间变化，能够在开关元件达到故障之前的较早期间，检测到短路而保护开关元件。
图4是有关本发明的实施例2的电力变换器的结构图。对于与实施例1相同的结构要素赋予相同的标号而省略详细的说明。该实施例2相对于实施例1，设有栅极电压检测部8及米勒期间判断部9。米勒期间判断部9在开关元件1的正常动作时，将如图2所示那样栅极电流流入到栅极电路3中、并且栅极电压维持一定值的期间判断为米勒期间，防止开关元件1的关闭动作时的浪涌电压。
米勒期间判断部9参照比较部7b的输出值，在由栅极电流检测部4检测到的栅极电流值变为基准电压产生部6b的关闭动作时基准电压(例如在实施例1中说明的电压V2)以下的状态下，检测由栅极电压检测部8检测到的栅极电压大致维持一定的米勒期间。当检测到米勒期间时，对栅极电路3输出指令，以抑制开关元件1的关闭动作时的浪涌电压。
接着，参照图2详细地说明本实施例的动作。在将开关元件l关闭时，栅极电路3产生约-15V，栅极电流向负方向流动。由此，储存在开关元件1的栅极-发射极间电容中的电荷被放电，开关元件1的栅极电压减小。接着，栅极电流从栅极-集电极间的反馈电容流入到栅极电路3中(时刻t2以后)。此时，几乎不进行栅极-发射极间电容的放电，所以栅极电压大致为一定。最后，栅极-发射极间电容被放电，集电极电压开始增加，栅极电压降低至IJ-15V，关闭结束。
在图4中，通过栅极电流检测部4、基准电压产生部6b及比较部7b检测关闭动作时的栅极电流Ig流入的情况，将检测结果输入到米勒期间判断部9中。此外，通过栅极电压检测部8检测栅极电压Vg，输入到米勒期间判断部9中。米勒期间判断部9将栅极电路Ig流入、并且栅极电压Vg维持一定值时判断为米勒期间。
在判断了米勒期间时，通过改变关闭条件(将栅极电路3的栅极电阻设定得比米勒期间前后的期间的电阻值高)，使从开关元件1引出的栅极电流Ig变小，能够抑制关闭动作时的浪涌电压。特别是，在过电流时将比通常大的电流切断，所以在短路检测后的切断中，通过在检测到米勒期间后改变关闭条件，开关元件l能够不破坏而关闭。
根据实施例2，通过检测栅极电流和栅极电压判断米勒期间，能够抑制开关元件1的关闭动作时的浪涌电压。[实施例3]
图5是有关本发明的实施例3的电力变换器的结构图。对于与图4相同的元件赋予相同的标号而省略重复的说明。
该实施例3设有对由栅极电压检测部8检测到的栅极电压进行微分的微分电路10。米勒期间判断部9检测通过微分电路10得到的栅极电压的微分值为零的期间作为米勒期间。
在实施例2中，在正常动作时，当栅极电流向负方向流动、并且栅极电压为一定时判断为米勒期间。但是，由于该为一定的电压根据元件特性及元件电流Ic等变化，所以有与某个设定电压值单纯地比较如果判断为米勒期间则不能保持可靠性的情况。为了使其保持可靠性，栅极电压检测部8的电路结构变得复杂。
所以，在实施例3中，将栅极电压检测部8的输出输入到微分电路10中，微分电路10将栅极电压Vg微分而输入到米勒期间判断部9中。图6是栅极电压Vg、微分电路16的输出电压Vd、栅极电流Ig的波形图。米勒期间判断部9当流过栅极电流Ig、并且微分输出变为零时判断为米勒期间。是否流过栅极电流Ig基于比较部7a、 7b的输出值判断。为一定的栅极电压Vg根据开关元件1及元件电流Ic等而变化，但由于微分输出为零，所以能够不根据开关元件1及元件电流Ic等而进行米勒期间的判断。
根据实施例3，能够不使栅极电压检测部8的电路结构变得复杂而判断米勒期间。
图7是有关本发明的实施例4的电力变换器的结构图。该实施例4中，将由栅极电流检测部4检测到的栅极电流用积分电路11进行积分。米勒期间判断部9基于由积分电路11得到的栅极电流Ig的积分值(电荷量)Vs、和由栅极电压检测部8检测到的栅极电压Vg之间的相关关系，检测米勒期间。
在实施例3中，当流过栅极电流Ig、并且栅极电压Vg的微分值为零时判断为米勒期间，但有可能在栅极电压Vg的检测值中带有噪音，通过该微分成分不能正确地判断。所以，在实施例4中将栅极电流检测部4的输出Ig输入到积分电路11中，将其积分结果Vs输入到米勒期间判断部9中。
图8是栅极电流Ig、积分电路ll的输出积分值Vs、栅极电压Vg的波形图。如果为了将开关元件1关闭而使栅极电压变为低(low),则储存在栅极-发射极间电容中的电荷放电。此时，残留在栅极-发射极间的电容中的电荷量Q和电压V有QK:V (C是常数)的关系。由于C是常数，所以电荷量Q和电压V处于成比例的关系。例如，如果某个电荷量Q被放电，则栅极电压Vg降低的量是由上述式子决定的电压V=Q/C。由于电荷量是电流的积分值，所以从栅极放电的电荷量可以通过将栅极电流Ig积分而得到。
在开关元件1的关闭动作时的米勒期间，不从栅极-发射极间电容放电，栅极电流从栅极-集电极间的反馈电容流入到栅极电路3中。因此，栅极电流Ig的积分值Vs持续减小，但栅极电压Vg不再变化。即，积分值Vs的斜率与栅极电压Vg的斜率较大地不同。即，由积分电路ll得到的作为栅极电路的积分的电荷量的变化率与由栅极电压检测部8检测到的栅极电压的变化率之差为规定值以上的期间，可以判断为米勒期间。
另外，在开关元件1的开启时也同样判断米勒期间。此外，在该实施例中，也如上述图5的实施例3那样，设有基准电压产生部6a、 6b、比较器7a、 7b、短路判断部5，如果检测到短路，则能够防止开关元件1的过电流带来的破坏。
根据实施例4，即使是在栅极电压Vg的检测值中带有噪音的情况，也能够正确地判断米勒期间。[实施例5]
图9是有关本发明的实施例5的电力变换器的结构图。该实施例5相对于图6所示的实施例4去除了栅极电压检测部8。
在实施例4中，将栅极电流Ig的积分值与栅极电压Vg比较而判断的米勒期间中的栅极电压Vg，根据元件电流Ic而变动。此外，栅极电压Vg
12也并不限于维持某一定电压，变动的情况也较多。因此，有可能不能通过
栅极电压Vg判断米勒期间。
所以，在该实施例5中，将栅极电流检测部4的输出用积分电路11积 分，仅将该输出向米勒期间判断部9输入。开关元件1的栅极电容由开关 元件1决定。例如，当开关元件1开启时，对开关元件1的栅极注入电流。 如果将此时的电流值积分，则能够得到栅极的电荷量。由于该栅极电荷量 与栅极电压之间的关系可以从数据表得到，所以也容易地知道栅极电压Vg 为一定的期间的栅极电荷的范围。因此；当将栅极电流Ig积分而得到的电 荷量处于某个范围中时，可以判断是米勒期间。
图10表示该实施例5的积分电路输出Vs、米勒期间判断部9的输出 信号波形。积分值Vs的最高值Vsl可以根据该开关元件的数据表记载的栅 极电容来判断。米勒期间判断部9具有窗口比较器(未图示)，该窗口比较 器当积分值Vs进入到两个规定阈值Vthl、 Vth2之间时，作为比较结果而 提供例如高电平信号。阈值Vthl对应于米勒期间开始的积分值，阈值Vth2 对应于米勒期间结束的积分值。该阈值Vthl、 Vth2可以通过该开关元件的 数据表或实验来判断。将该窗口比较器的比较结果作为米勒期间判断部9 的判断结果提供。即，米勒期间判断部9预先存储米勒期间中的由积分电 路11得到的积分值范围(Vthl Vth2)，将由积分电路11得到的积分值为 上述积分范围内的值的期间判断为米勒期间。
根据实施例5，通过仅检测栅极电流的积分值能够判断米勒期间。
图11是有关本发明的实施例6的电力变换器的结构图，包括米勒期间 判断部9、栅极电流调节部12、栅极电路3及开关电路10等。图ll的米 勒期间判断部9对应于实施例2至5的米勒期间判断部9。即，该实施例6 如实施例2至5那样在由米勒期间判断部9判断的米勒期间中，通过栅极 电流调节部12调节栅极电流Ig。
当开关元件1开启时，对方一侧的开关电路20的开关元件21关闭， 但由于成对的续流二极管22进行反向恢复，所以在二极管的阴极侧产生过 电压。该过电压是因为续流二极管22从导通状态关闭而产生的，开启的速 度越快，过电压也越大。因而，通过使栅极电路3的栅极电阻变大等而使栅极电流变小、缓缓地开启，能够抑制该过电压，但在此情况下，开关元件1的损失变大。
所以，在实施例6中，当通过米勒期间判断部9判断为米勒期间时，通过栅极电流调节部12调节栅极电流。图12是表示栅极电流调节部12的动作的时序图，图13是表示栅极电路3的结构例的图。
栅极电流调节部12如图12所示，在开关元件1的开启动作时，米勒期间判断部9的判断输出Vm响应于表示米勒期间检测的例如高电平信号，例如将低电平信号作为调节输出Vcg而输出。此外，栅极屯流调节部12在开关元件1的关闭动作时，响应于判断输出Vm表示米勒期间检测的高电平信号，作为调节输出Vcg而输出高电平信号。在其他情况下，栅极电流调节部12输出0电平信号。
栅极电路3如图13所示，除了以往的栅极电路3a以外，还包括选择电路3b、开关SW1 SW3、电阻R1 R3。开关SW与电阻R串联地连接，该串联电路3电路并列地连接，选择电路3b连接在开关SW1 SW3上。电阻R1 R3的电阻值是R1<R2<R3。开关SW1 SW3由FET等构成。
选择电路3b根据米勒期间判断部9的判断结果Vm，选择开关SWI SW3中的1个开关而开启。即，当栅极电流调节部12的调节输出Vcg是低电平时将开关SW1开启，当调节输出Vcg是高电平时将开关SW3开启，当调节输出Vcg是0电平时将开关SW2开启。
通过以上的结构，栅极电路3基于栅极电流调节部12的控制，在开关元件1的开启时，首先缓缓地开启而抑制过电压(期间Pl)，在成为米勒期间时(期间P2),减小栅极电阻而提高开启的速度，能够抑制损失。此外，栅极电路3在开关元件1的关闭动作时，在米勒期间中(期间P4)将栅极电阻设为最大的值，防止关闭动作时的浪涌电压。gp，栅极电流调节部12在该米勒期间中(期间P4)、将开关元件1的栅极电阻设定得比米勒期间前后的期间(P3、 P5)的电阻值高。
根据实施例6，在判断为米勒期间时能够调节栅极电流，所以能够减小开关元件1及对方一侧的开关元件21的损失。
图14是有关本发明的实施例7的电力变换器的米勒期间判断部及栅极电路部分的结构图。该实施例7相对于图11所示的实施例6，设置检测开 关元件1的元件电流Ic的电流检测部13，栅极电流调节部12基于由电流 检测部13检测到的开关元件1的元件电流Ic的大小，调节栅极电流Ig。
在实施例6中，在是米勒期间时调节栅极电流，但施加在开关元件1 上的过电压根据元件电流Ic变化。例如，在开关元件l关闭时，在将较大 的电流切断的情况下过电压变大。因此，在米勒期间时一律地调节栅极电 流(使栅极电阻值变大)的结构中，开关元件l的损失变大。
所以，在实施例7中，将电流检测部13的输出输入到栅极电流调节部 12中，在关闭动作时的米勒期间中，当元件电流Ic的电流值比通常大时过 电压变大，所以抑制栅极电流Ig的注入(使栅极电阻比通常大)。另一方 面，当元件电流Ic的电流值比通常小时过电压较小，所以较多地注入栅极 电流Ig (使栅极电阻比通常小)，迅速地切断而抑制损失。
根据实施例7，通过根据开关元件1的元件电流Ic控制栅极电流量， 能够适当地抑制开关元件1的损失。
图15是有关本发明的实施例8的电力变换器的结构图。该实施例8相 对于图11所示的实施例6，设置检测开关元件1的元件电压Vc的电压检 测部14，栅极电流调节部12基于由电压检测部14检测到的开关元件1的 元件电压Vc的大小调节栅极电流Ig。
在实施例6中，在是米勒期间时调节栅极电流，但在铁路车辆用逆变 器等的电力变换器中，有被施加比通常高的直流电压的情况。在直流电压 较高时，开关元件1的承受量的余量变小，所以在与通常相同的栅极注入 中，开关元件l有可能破坏。
所以，在实施例8中，将电压检测部14的输出输入到栅极电流调节部 12中，当直流电压较高时与通常相比需要进一步抑制过电压，所以将栅极 电流的注入也比通常相比进一步抑制(使栅极电阻变大)。由此，在直流电 压较高时，也能够抑制过电压而关闭。
根据实施例8，通过根据元件电压控制栅极电流量，能够抑制开关元件 1的过电压。图16是有关本发明的实施例9的电力变换器的结构图。该实施例9相 对于图11所示的实施例6，设有检测开关元件1的元件温度的元件温度检 测部15。栅极电流调节部12基于由元件温度检测部15检测到的开关元件 1的元件温度的大小来调节栅极电流Ig。
在实施例6中，在是米勒期间时调节栅极电流量，但开关元件l根据 温度而特性变化，需要在规定温度值以下使用。即，仅通过当是米勒期间 时调节栅极电流，对于温度来说并不能应对。
所以，在实施例9中，将元件温度检测部15的输出输入到栅极电流调 节部12中，当开关元件1的温度较高时将栅极电流Ig注入得比通常多(使 栅极电阻比通常大)。结果，过渡电流流到开关元件1中的时间被縮短，损 失被抑制，能够抑制开关元件1的温度上升。
根据实施例9，通过根据元件温度控制栅极电流Ig的调节量，能够抑 制开关元件1的损失。
在以上的各实施方式中，作为开关元件1而以IGBT为例进行了说明， 但并不限于IGBT，只要是通过电压控制的非闭锁型的开关元件，当然也能 够同样应用到MOSFET等中。此外，上述实施例6 9中的有关栅极电流 调节部12的结构可以应用到上述实施例1 5中，在此情况下，分别发挥 在实施例6 9中说明的效果。
1权利要求
1、一种电力变换器，其特征在于，具备栅极电流检测部，检测经由其他元件连接至电源的开关元件的栅极电流；第1比较部，对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压和基准正电压进行比较；第2比较部，对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压和基准负电压进行比较；以及短路判断部，在与上述栅极电流相对应的电压变为上述基准正电压以上起的规定时间内变为上述基准负电压以下时，判断为上述开关元件短路至上述电源。
2、 一种电力变换器，其特征在于，具备栅极电压检测部(8)，检测上述开关元件的栅极电压；以及 米勒期间判断部，在上述开关元件的关闭动作时，检测与由上述栅极 电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压变为上述基准负电压以下并且 维持一定值的米勒期间，在上述米勒期间中，将上述开关元件的栅极电阻 设定得比该米勒期间前后的期间的电阻值高。
3、 一种电力变换器，其特征在于， 具备栅极电流检测部，用来检测开关元件的栅极电流；比较部，对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压 和基准负电压进行比较；栅极电压检测部(8)，检测上述开关元件的栅极电压；以及米勒期间判断部，在上述开关元件的关闭动作时，检测与由上述栅极 电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压变为上述基准负电压以下并且 维持一定值的米勒期间，在上述米勒期间中，将上述开关元件的栅极电阻 设定得比该米勒期间前后的期间的电阻值高。
4、 如权利要求3所述的电力变换器，其特征在于，具备对由上述栅极电压检测部检测到的栅极电压进行微分的微分电路；上述米勒期间判断部，检测与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电 流相对应的电压变为上述基准负电压以下并且由上述微分电路得到的栅极 电压的微分值是零的期间，作为上述米勒期间。
5、 如权利要求3所述的电力变换器，其特征在于， 上述米勒期间判断部具备积分电路，该积分电路对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电压进行积分；具备米勒期间判断部，该米勒期间判断部将作为由上述积分电路得到 的栅极电流的积分的电荷量的变化率、与由上述栅极电压检测部检测到的 栅极电压的变化率之差在规定值以上的期间，判断为上述米勒期间。
6、 如权利要求3所述的电力变换器，其特征在于， 具备栅极电流检测部，检测开关元件的栅极电流；积分电路，对与由上述栅极电流检测部检测到的栅极电流相对应的电 压进行积分；以及米勒期间判断部，预先存储米勒期间中的由上述积分电路得到的积分 值范围，将由上述积分电路得到的积分值为上述积分范围内的值的期间， 判断为米勒期间。
7、 如权利要求3 6中任一项所述的电力变换器，其特征在于， 具备栅极电流调节部，该栅极电流调节部在由上述米勒期间判断部检测到的米勒期间中调节栅极电流。
8、 如权利要求7所述的电力变换器，其特征在于， 具备检测上述开关元件的元件电流的电流检测部，上述栅极电流调节部基于由上述电流检测部检测到的上述开关元件的元件电流的大小，调节 栅极电流。
9、 如权利要求7所述的电力变换器，其特征在于， 具备检测上述开关元件的元件电压的电压检测部，上述栅极电流调节部基于由上述电压检测部检测到的上述开关元件的元件电压的大小，调节 栅极电流。
10、如权利要求6所述的电力变换器，其特征在于，具备检测上述开关元件的元件温度的元件温度检测部，上述栅极电流 调节部基于由上述元件温度检测部检测到的上述开关元件的元件温度的大 小，调节栅极电流。
全文摘要
一种电力变换器，具备栅极电流检测部、第1比较部、第2比较部以及短路判断部。栅极电流检测部(4)检测相互串联连接在电源上的第1及第2开关元件中的第1开关元件(1)的栅极电流。第1及第2比较部(7a、7b)对与由栅极电流检测部(4)检测到的栅极电流相对应的电压和基准正电压(V1)及基准负电压(V2)分别进行比较。短路判断部(5)在与上述栅极电流相对应的电压变为上述基准正电压(V1)以上起规定时间内变为上述基准负电压以下时，判断为上述开关元件短路到上述电源上。
文档编号H02M1/08GK101540543SQ200910127398
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者松下晃久, 田井裕通 申请人:株式会社东芝