缩短过电流OC的流通时间。此外，在该情况下，由于电位差AVR小于预 定的阔值，因此电流Ires未被检测出。因此，在短路模式为SCtypel的情况下，栅极电位变 更电路60不发挥功能。目P，不降低开关元件20的栅极与接地电位之间的总电阻值R(不加 快控制电压Vge的减少速度）。
[0042] 另一方面，由于在短路模式为SCtype2的情况下，过电流OC通过短路检测电路40 而被检测出，因此，软断电电路50实施通过使控制电压Vge降低从而使开关元件20断开的 动作。而且，在该情况下，在过电流OC通过短路检测电路40而被检测出的同时，由于电流 Ires的流通从而通过电阻R1而被检测出的电位差AVR达到预定的阔值W上。因此，栅极 电位变更电路60实施使开关元件20的栅极与接地电位之间的总电阻值R降低（或者，加 快控制电压Vge的减少速度）的动作。由此，由于开关元件20迅速地被断开，因此能够迅 速地切断过电流OC，从而能够缩短过电流OC的流通时间。
[0043] 此外，在短路模式为SCtypel的情况下，栅极电位变更电路60不发挥功能。因此， 使开关元件20断开的速度能够维持通过软断电电路50而被抑制的状态，从而能够抑制开 关元件20的断开电涌的上升。
[0044](关于半导体驱动装置11)
[0045] 图4为表示作为图1的半导体驱动装置10的一个具体示例的半导体驱动装置11 的结构的电路图。省略或简化了关于与图1的结构相同的结构的说明。
[0046] 半导体驱动装置11为对IGBT21进行驱动的电路，并且具备栅极驱动电路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。
[0047] 短路检测电路40为，对流通于IGBT21的发射极与集电极之间的过电流OC进行检 测的过电流检测单元。短路检测电路40通过对在被串联地插入于IGBT的检测发射极（电 流检测端子）与接地电位之间的电阻R5中流通的电流进行检测，从而对过电流OC进行检 测。
[0048] 短路检测电路40具有电阻R5和NPN双极型晶体管41，其中，NPN双极型晶体管 41具有被连接于IGBT21的检测发射极与电阻R5之间的基极。NPN双极型晶体管41的发 射极连接于接地电位，并且NPN双极型晶体管41被连接于栅极电位变更电路60的P沟道 型的MOS阳T62的栅极。
[0049] 软断电电路50为，在过电流OC通过短路检测电路40的电阻R5而被检测出时，使 IGBT21的栅极与接地电位之间导通W使控制电压Vge降低，从而使IGBT21断开的控制单 元。软断电电路50具有控制电路51、N沟道型的MOSFET52和电阻R4。
[0050] 控制电路51为，在过电流OC通过电阻R5而被检测出时，使MOS阳T52导通的控制 部。通过MOS阳T52的导通，IGBT21的栅极经由电阻R1及电阻R4而与接地电位连接。由 此，控制电压Vge降低，从而能够使IGBT21断开。
[0化1] 电阻R1为，对在产生过电流OC时流通于反馈电容&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&es存在于IGBT21的栅极与集电极之间。
[0052] 栅极电位变更电路60为，通过使接地电位与IGBT21的栅极之间的总电阻值R降 低，从而使开关元件20的栅极的电位下降变化的控制部。栅极电位变更电路60例如具有PNP双极型晶体管61、P沟道型的MOS阳T62、电阻R2和电阻R3。
[005引晶体管61为，通过被施加电位差AVR而降低总电阻值R的第一半导体元件，且为 通过降低总电阻值R而使IGBT21的栅极电位发生变化的元件，其中，电位差AVR通过电流 Ires流通于电阻R1中而产生。晶体管61通过W使IGBT21的栅极的电位与作为发射极侧 的基准电位的接地电位之差接近零的方式而导通，从而能够使IGBT21的栅极的电荷向接 地电位放电。
[0054] MOSFET62为，根据过电流OC的检测而允许晶体管61降低总电阻值R的第二半导 体元件，且为对电位差AVR被施加在晶体管61的基极与发射极之间的动作进行控制的元 件。MOSFET62根据由短路检测电路40检测出过电流OC的情况而导通，从而能够使晶体管 61导通，由此能够使晶体管61降低总电阻值R。
[005引 晶体管61为被连接于电阻R1的两端a、b的元件，MOS阳T62为被插入于电阻R1的一端侧的连接点b与晶体管61的基极之间的元件。晶体管61的作为控制电极的基极与 MOSFET62的源极连接，晶体管61的作为第一主电极的发射极被连接于IGBT21的栅极与电 阻R1之间的连接点a,晶体管61的作为第二主电极的集电极与接地电位连接。MOSFET62 的作为控制电极的栅极与短路检测电路40的晶体管41的集电极连接，MOSFET62的作为第 一主电极的源极与晶体管61的基极连接，MOSFET62的作为第二主电极的漏极与连接点b连 接。连接点b为软断电电路50的电阻R4与电阻R1之间的点。
[0化6] 电阻R1的电阻值只需被设定为如下的值即可，即，在SCtypel时电阻R1的两端a、 b之间的电位差AVR小于晶体管61的基极与发射极之间的二极管正向电压，且在SCtype2 时电位差AVR达到该二极管正向电压W上的值。由此，由于在SCtypel时能够防止晶体管 61错误地导通的情况，因此，能够防止栅极电位变更电路60错误地降低总电阻值R的情况。 [0化7]电阻R2为防止晶体管61错误地导通的元件。如果没有电阻R2,则由于在晶体管 41及MOSFET62断开的情况下，晶体管61的基极与发射极之间的阻抗较高，因此晶体管61 的基极与发射极之间的电压成为不确定。此时，当晶体管61的发射极（IGBT21的栅极）的 电位上升时，由于在晶体管61的基极与发射极之间产生二极管的正向电压Vf量的电位差， 因此晶体管61可能误导通。通过追加电阻R2,从而能够降低晶体管61的基极与发射极之 间的阻抗，因此，能够防止晶体管61的误导通。
[0化8] 电阻R3为防止MOS阳T62错误地导通的元件。当由于没有电阻R3而使MOS阳T62 的栅极与源极之间的阻抗较高时，在M0SFET62的栅极与源极之间将产生电位差，从而 MOS阳T62可能误导通。通过追加电阻R3,从而能够降低MOS阳T62的栅极与源极之间的阻 抗，由此能够防止MOS阳T62误导通的情况。
[0059] 另外，只需将电阻R3设定为与电阻R2相比较大的电阻值，W使只有晶体管41导 通，而晶体管61不导通即可。
[0060] 此外，PNP双极型晶体管61也可W被置换为P沟道型的MOS阳T。在该情况下，P 沟道型的MOS阳T具有与MOS阳T62的源极连接的栅极、与IGBT21的栅极连接的作为第一主 电极的源极、与接地电位连接的作为第二主电极的漏极。
[0061] 此外，在晶体管61为PNP双极型晶体管或P沟道型MOS阳T的情况下，MOS阳T62的 源极与漏极之间的寄生二极管的阴极侧位于晶体管61的基极或栅极侧。该是由于，在该寄 生二极管为逆向的情况下，当软断电电路50WSCtypel来实施软断电时，电流将经由该逆 向的寄生二极管而流通，从而晶体管61可能错误地导通。因此，只要使寄生二极管的正向 与图示的方向一致，并使短路检测电路40的输出信号反转，则MOSFET62也可W为N沟道型 的MOS阳T。
[0062](半导体驱动装置11的动作）
[0063] 表1为表示半导体驱动装置11的各个元件的状态的图。S1表示晶体管41的导通 或断开的状态，S2表示MOSFET62的导通或断开的状态，S3表示晶体管61的导通或断开的 状态，S4表示MOS阳T52的导通或断开的状态。
[0064]表1 [00 化]
【主权项】
1. 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以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，其在所述过电流以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。
2. 如权利要求1所述的半导体驱动装置，其中， 所述第二控制单元具有： 第一半导体元件，其根据随着所述反馈电容的充电或放电而产生的电流的检测而降低 所述电阻值；及 第二半导体元件，其根据所述过电流的检测而允许所述第一半导体元件降低所述电阻 值。
3. 如权利要求2所述的半导体驱动装置，其中， 所述第一半导体元件为通过被施加由如下的电流所产生的电位差而降低所述电阻值 的元件，所述电流为随着所述反馈电容的充电或放电而产生的电流， 所述第二半导体元件为对所述电位差被施加在所述第一半导体元件的动作进行控制 的元件。
4. 如权利要求3所述的半导体驱动装置，其中， 所述电位差为通过被连接于所述栅极的元件而产生的电压。
5. 如权利要求4所述的半导体驱动装置，其中， 所述第一半导体元件为，被连接于所述元件的两端的元件， 所述第二半导体元件为，被插入于所述元件的一端与所述第一半导体元件之间的元 件。
6. -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，其在所述过电流以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。
【专利摘要】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以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，其在所述过电流以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。
【IPC分类】H02M1-08, H03K17-082
【公开号】CN104704744
【申请号】CN201380049265
【发明人】小石步生, 长内洋介
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年9月20日
【公告号】DE112013004659T5, US20150263514, WO2014046238A1