半导体驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种半导体驱动装置，其在流通于IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor;绝缘栅双极性晶体管）等开关元件中的过电流被检测出时，使该开关元件断 开。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1中，公开了一种半导体保护电路，所述半导体保护电路具有在流通 于IGBT中的过电流通过过电流检测电阻而被检测出时，使该IGBT断开的高速保护电路。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 ;日本特开2002-353795号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 例如在上述的现有技术中，当发生IGBT的集电极电压的变化较大的短路时（例 如，在IGBT导通的状态下集电极短路为电源电压的情况），经由了IGBT的栅极与集电极之 间的反馈电容的电流将流入至栅极中，从而使栅极电压上升。然而，由于上述的高速保护电 路为仅基于过电流检测电阻而使栅极电压降低的电路，因此可能无法迅速地使开关元件断 开。
[000引本发明的目的在于，提供一种即使由反馈电容产生的电流流通于栅极，也能够快 速地切断流通于开关元件中的过电流的半导体驱动装置。
[0009] 用于解决课题的方法
[0010] 为了达成上述目的，本发明提供一种半导体驱动装置，具备；第一控制单元，其在 流通于开关元件的第一主电极与第二主电极之间的过电流被检测出时，使所述开关元件的 栅极与预定的基准电位之间导通W使被施加于所述栅极与所述第一主电极之间的控制电 压降低，从而使所述开关元件断开；检测单元，其对随着所述栅极与所述第二主电极之间的 反馈电容的充电或放电而产生的电流进行检测；及第二控制单元，其在所述过电流W及随 着所述反馈电容的充电或放电而产生的电流被检测出时，降低所述栅极与所述基准电位之 间的电阻值。
[0011] 此外，为了达成上述目的，本发明提供一种半导体驱动装置，具备：第一控制单元， 其在流通于开关元件的第一主电极与第二主电极之间的过电流被检测出时，使被施加于所 述开关元件的栅极与所述第一主电极之间的控制电压降低，从而使所述开关元件断开；检 测单元，其对随着所述栅极与所述第二主电极之间的反馈电容的充电或放电而产生的电流 进行检测；及第二控制单元，其在所述过电流W及随着所述反馈电容的充电或放电而产生 的电流被检测出时，加快所述控制电压的减少速度。
[001引发明效果
[0013] 根据本发明，即使由反馈电容产生的电流流通于栅极，也能够迅速地切断流通于 开关元件中的过电流。
【附图说明】
[0014] 图1为半导体驱动装置的一个示例。
[0015] 图2为表示短路时与非短路时的波形的一个示例的图。
[0016] 图3为表示短路时与非短路时的波形的一个示例的图。
[0017] 图4为半导体驱动装置的一个示例。
[0018] 图5为半导体驱动装置的一个示例。
[0019] 图6为半导体驱动装置的一个示例。
【具体实施方式】
[0020] W下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0021] (关于半导体驱动装置10)
[0022] 图1为表示作为本发明的一个实施方式的半导体驱动装置10的结构的框图。半 导体驱动装置10为对开关元件20进行驱动的电路，并具备栅极驱动电路30、短路检测电路 40、软断电电路50、电阻R1和栅极电位变更电路60。半导体驱动装置10既可W通过集成 电路而构成，也可W通过分立部件而构成。
[002引开关元件20为进行导通或断开动作的半导体元件，例如，为由IGBT、MOS阳T(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,金属氧化物半导体场效 应晶体管）等绝缘栅所实现的电压控制型功率元件。在图1中图示了作为开关元件20的 一个示例的IGBT。
[0024]开关元件20的栅极似为被连接于连接点a的控制电极，并且经由电阻R1而与 软断电电路50连接，其中，在连接点a上连接有栅极驱动电路30、电阻R1和栅极电位变更 电路60。开关元件20的发射极似为，经由电流路径71而与预定的基准电位（在图1的 情况下为接地电位佑ND))连接的第一主电极。开关元件20的集电极（C)为，经由电流路 径70上的未图示的其他的半导体开关元件或负载而与电源电压连接的第二主电极。
[002引开关元件20也可W为N沟道型的M0S阳T。在该情况下，N沟道型的M0S阳T的栅 极佑）为与连接点a连接的控制电极，并且经由电阻R1而与软断电电路50连接。N沟道型 的M0SFET的源极（巧为，经由电流路径71而与预定的基准电位（在图1的情况下为接地 电位（GND))连接的第一主电极。N沟道型的M0S阳T的漏极值）为，经由电流路径70上的 未图示的其他的半导体开关元件或负载而与电源电压连接的第二主电极。
[0026] 栅极驱动电路30为，将能够对开关元件20的导通或断开进行切换的栅极驱动信 号向开关元件20的栅极输出的电路。例如，如图1所示，栅极驱动电路30只需被连接在 开关元件20的栅极与电阻R1之间即可。此外，栅极驱动电路30也可W被连接于软断电电 路50与电阻R1之间，还可W为W包含软断电电路50本身的方式而构成的电路。
[0027] 短路检测电路40为，对流通于开关元件20的发射极与集电极之间的过电流0C进 行检测的过电流检测单元。通过过电流0C的检测，例如，能够检测出与开关元件20的集电 极连接的电流路径70上的短路故障（例如，半导体元件或配线的短路故障）的发生。
[002引软断电电路50为，在过电流OC通过短路检测电路40而被检测出时，使开关元件 20的栅极与接地电位之间导通W使控制电压Vge降低，从而使开关元件20断开的第一控制 单元。通过使被施加在开关元件20的栅极与发射极之间的控制电压Vge低于开关元件20 的栅极阔值电压，从而能够使开关元件20断开。控制电压Vge为，开关元件20的栅极与第 一主电极（在图1的情况下为发射极）之间的电位差，也被称为栅极电压。
[0029] 软断电电路50为，例如，通过输出能够对开关元件20的栅极的电荷进行拉犹（进 行放电）的低电平的信号，从而使控制电压Vge降低的控制部。例如，软断电电路50通过 使开关元件20的栅极的电位向使开关元件20断开的一侧下降变化，从而能够使控制电压 Vge降低。
[0030] 软断电电路50只需为，例如经由被串联地插入于开关元件20的栅极与接地电位 之间的电阻R1，而使开关元件20的栅极与接地电位之间的总电阻值R降低，从而使控制电 压Vge降低的控制部即可。
[0031] 电阻R1为，对在产生过电流0C时流通于反馈电容化es中的电流Ires进行检测 的检测单元（电流检测部），其中，反馈电容Cres存在于开关元件20的栅极与集电极之间。 电流Ires为，随着反馈电容化es的充电或放电而产生的电流。由于电流Ires的流通而在 电阻R1的两端产生电位差AVR，因此能够根据电位差AVR的大小来检测电流Ires的产 生。
[003引如图1所示，电阻R1为与开关元件20的栅极串联连接的元件，并且优选为，被串 联地插入在开关元件20的栅极与软断电电路50之间。
[0033] 栅极电位变更电路60为，在过电流0C通过短路检测电路40而被检测出且电流 Ires通过电阻R1而被检测出时，降低开关元件20的栅极与预定的基准电位（在图1的情 况下为接地电位）之间的总电阻值R的第二控制单元。栅极电位变更电路60也可W为，在 过电流0C通过短路检测电路40而被检测出且电流Ires通过电阻R1而被检测出时，加快 控制电压Vge的减少速度的第二控制单元。
[0034] 栅极电位变更电路60例如可W通过使开关元件20的栅极的电位向使开关元件20 断开的一侧下降变化，从而降低总电阻值R，或者加快控制电压Vge的减少速度。
[0035] 优选为，栅极电位变更电路60将总电阻值R降低为，与软断电电路50降低总电阻 值R的情况相比较低的值。在图1的情况下，软断电电路50经由电阻R1而与开关元件20 的栅极连接，与此相对，栅极电位变更电路60未经由电阻R1，而是与开关元件20的栅极直 接连接。因此，栅极电位变更电路60能够W与软断电电路50降低总电阻值R的情况相比 较低的阻抗，使开关元件20的栅极的电位发生变化。
[0036] 图2及图3为表示短路时与非短路时的波形的一个示例的图。短路具有多个模式， 在该些模式之中，存在图2所示的SCtypel该一模式和图3所示的SCtype2该一模式。
[0037] 另外，在图2及图3中，Vce表示开关元件20的集电极与发射极之间的电压（集 电极电压），Ires表示流通于开关元件20的栅极与集电极之间的反馈电容化es中的电流， Ice表示流通于开关元件20的集电极与发射极之间的电流（集电极电流），Vge表示开关 元件20的栅极与发射极之间的电压（栅极电压），t表示时间。
[003引 SCtypel为集电极电压Vce的变化比较小的短路模式，并且为，例如在开关元件20 接通的中途开关元件20的集电极短路为电源电压的情况。如图2所示，在SCtypel的情况 下，集电极电压Vce的变化速度（dVce/化）在开关元件20的接通的开始前后比较小，在该 状态下，集电极电流Ice增加（即，过电流流通）。此时，几乎不存在电流Ires从开关元件 20的集电极向栅极的流入。在图2中，瞬间变换为负值的Ires并不是表示由短路引起的电 流，而是表示在开关元件20的接通时流通于反馈电容化es中的充电电流。
[0039] 另一方面，SCtype2为集电极电压Vce的变化较大的短路模式，并且为，例如在开 关元件20导通的状态下，开关元件20的集电极短路为电源电压的情况。如图3所示，在 SCtype2的情况下，集电极电压Vce的变化速度（dVce/dt)在短路刚开始之后急剧地加速， 并且集电极电流Ice增加（即，过电流流通）。此时，由于从开关元件20的集电极经由反馈 电容化es而向栅极流入的电流Ires,而使电压Vge上升。存在如下的情况，即，电流Ires 流通的时刻与过电流被检测出的时刻相比略早。
[0040] 由于上述的图1的半导体驱动装置10实施对电流Ires的检测，因此能够自动识 别出短路模式为SCtypel和SCtype2中的哪一个模式。因此，无论短路模式为SCtypel和 SCtype2中的哪一个模式，均能够迅速地从过电流中保护开关元件20。
[0041] 例如，在短路模式为SCtypel的情况下，过电流OC通过短路检测电路40而被检测 出。因此，由于通过软断电电路50而使开关元件20迅速地被断开，因此能够迅速地切断过 电流OC，从而能够