开关元件的驱动控制装置的制作方法

本申请以2016年5月20日申请的日本专利申请号2016-101408号专利和2017年5月9日申请的日本专利申请号2017-93059号专利为基础，在此援引其记载内容。

本发明涉及一种开关元件的驱动控制装置。

背景技术：

在功率类的半导体开关元件中，存在包括对流过本身的电流进行监视的读出元件。上述开关元件根据与读出元件连接的读出电阻的电压对流过开关元件的电流值进行推算。藉此，当开关元件发生过电流、短路时，能进行保护动作，能降低开关元件的电流电容从而能缩小元件尺寸。

此外，为了降低作为负载而连接的电动机的控制、开关的损失或者导通损耗，能对开关元件的栅极驱动控制进行反馈，藉此，能期待削减电流传感器、降低损失从而提高效率等的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－206348号公报

专利文献2：日本专利特开2013－123329号公报

专利文献3：日本专利特开2014－110497号公报

技术实现要素：

但是，以往，在上述开关元件的电流检测电路的结构中，当检测电流时，由于读出电阻、读出元件的电容特性等，导致读出比会发生偏差，因此，存在不能正确地对电流进行检测的技术问题。

例如，在专利文献1中，为了正确地进行电流检测，构成为通过外部电路进行修正。然而，在上述结构中，除了需要外部电路以外，还存在难以追随瞬时变化进行控制的技术问题。

此外，在专利文献2中，构成为：根据读出输出结果与栅极电压之差值，对处于正常动作或者处于过电流、短路等异常动作进行判断。但是，在上述结构中，由于栅极电压即使处于正常动作时也会随着负载状况发生变化，并且即使处于异常动作时每次栅极电压的波形也不同，因此，存在难以对异常动作进行判断的技术问题。

此外，在专利文件3中，构成为：从读出输出中去除电容变化量以进行电流检测保护。但是，不仅难以设定电容器以去除电容变化量，而且，由于追加零件变多，因此，存在难以在实用中采用的技术问题。

本发明的目的在于提供一种开关元件的驱动控制装置，能通过简单且便宜的结构，迅速地对过电流进行检测并能抑制开关元件的寿命降低。

在本发明的第一方式中，在对具有读出元件的开关元件进行驱动的装置中，包括：向上述开关元件施加栅极驱动信号的驱动电路；当上述开关元件接通时，对上述读出元件的瞬时特性进行吸收的瞬时特性吸收电路；以及根据上述读出元件的输出，对上述开关元件的过电流或者短路状态进行判断的判断电路。

通过采用上述结构，能通过瞬时特性吸收电路对开关元件接通时产生的瞬时特性进行吸收，因此，不用等到瞬时特性结束，就能根据读出元件的输出通过判断电路对开关元件的过电流或者短路状态进行判断。藉此，能抑制电流在判断开关元件发生过电流或者短路等的期间持续流过，因此，能将电流电容降低的元件作为开关元件来使用。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是表示第一实施方式的基本结构的电气结构图。

图2是具体的电气结构图。

图3是读出电压的阈值电压切换的说明图。

图4是各部分的信号的时序图。

图5是开关元件的主元件和读出元件的电压电流特性图。

图6是表示第二实施方式的电气结构图。

图7是表示第三实施方式的读出电压的阈值电压切换的说明图。

图8是表示第四实施方式的读出电压的阈值电压切换的说明图。

图9是电气结构图。

图10是表示第五实施方式的基本结构的电气结构图。

图11是具体的电气结构图。

图12是通常情况下各部分的信号的时序图。

图13是短路情况下各部分的信号的时序图。

图14是表示第六实施方式的具体的电气结构图。

图15是各部分的信号的时序图。

图16是表示第七实施方式的具体的电气结构图。

图17是通常情况下各部分的信号的时序图。

图18是短路情况下各部分的信号的时序图。

图19是表示第八实施方式的电流检测电路的方框结构图。

图20是自动增益电路的电气结构图。

图21是自动增益电路的动作说明图(之一)。

图22是自动增益电路的动作说明图(之二)。

图23是表示第九实施方式的开关元件的结构图(之一)。

图24是开关元件的结构图(之二)。

图25是开关元件的结构图(之三)。

图26是开关元件的结构图(之四)。

图27是开关元件的结构图(之五)。

图28是表示第十实施方式的基本结构的电气结构图。

图29是具体的电气结构图。

图30是通常情况下各部分的信号的时序图。

图31是短路情况下各部分的信号的时序图。

图32是表示第十一实施方式的具体的电气结构图。

图33是短路情况下各部分的信号的时序图。

图34是表示第十二实施方式的具体的电气结构图。

图35是通常情况下各部分的信号的时序图。

图36是通常情况下各部分的信号的时序图(比较例)。

图37是表示第十三实施方式的具体的电气结构图。

图38是表示第十四实施方式的具体的电气结构图。

图39是表示第十五实施方式的具体的电气结构图。

图40是通常情况下各部分的信号的时序图。

图41是短路情况下各部分的信号的时序图。

图42是表示第十六实施方式的电气结构图(之一)。

图43是电气结构图(之二)。

图44是电气结构图(之三)。

图45是电气结构图(之四)。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1～图5对第一实施方式进行说明。

在上述第一实施方式中，对作为第一方式的、对栅极电压进行监视以对开关元件即igbt1的过电流和短路等状态迅速地进行检测并执行保护动作的方式进行说明。

在表示第一方式的基本结构的图1中，igbt1一体地包括主元件和读出元件，因此，主元件和读出元件连接成共用集电极c和栅极g。对于主元件的发射极e，读出元件设置了读出发射极se，以对与流过主元件的电流成比例的电流进行检测。此外，在igbt1中，在集电极c-发射极e之间连接有二极管1a。上述二极管1a可以内置于igbt1，也可以在外部设置。

igbt1的集电极c-发射极e之间连接于未图示的负载与接地之间。读出发射极se经由电流检测用的阻抗电路2而接地。阻抗电路2具有第一～第四阻抗2a～2d。在读出发射极se与接地端子之间，连接有第一阻抗2a和第二阻抗2b的串联电路，与第二阻抗2b并联地连接有第三阻抗2c，与第一阻抗2a并联地连接有第四阻抗2d。

通过第二阻抗2b的端电压对igbt1的读出元件的电流进行检测。第一～第四阻抗2a～2d由从电流检测用的电阻、对瞬时变动的特性进行吸收的电容或者开关等中选出的构件构成。此外，将第一～第四阻抗2a～2d的阻抗值设定为za、zb、zc、zd。

控制电路3包括向igbt1的栅极g施加栅极信号的驱动电路4、对igbt1的电流进行检测的电流检测电路5、对过电流或者短路状态进行判断的判断电路6等。驱动电路4基于收到的来自外部的驱动信号，施加适用于igbt1的驱动的栅极电压。电流检测电路5获取阻抗电路2的第二阻抗2b的端电压，并对读出元件的电流值进行检测，从而对igbt1的主元件的电流进行检测。

判断电路6在由电流检测电路4检测的igbt1的电流为过电流或者短路的电平时，将其判断为异常状态并使驱动电路4的动作停止。在上述情况下，判断电路6构成为获取igbt1的栅极电压vg并根据栅极电压vg的值来改变判断电平。判断电路6在本实施方式中作为瞬时特性吸收电路来起作用。

在栅极驱动型的半导体开关元件中，在为了接通而将驱动信号施加于栅极时，一般，存在有密勒期间，在该期间中，栅极电压不上升。这相当于用于对密勒电容进行充电的时间，在上述密勒期间经过之前，栅极电压不会上升至规定电压。

当额定电流流过igbt1时，因密勒期间中施加的栅极电压vg与密勒期间经过后施加的栅极电压vg之间的变化，集电极-发射极之间的电压vce如图5的上半部分的点a、点b所示改变。此时，读出发射极se处产生的电压vse在密勒期间中变高，当密勒期间经过后变低。

与此同时，如图5的下半部分所示，图中栅极电压vg为10v时，读出电压vse相对于vce为2v左右，图中栅极电压vg为15时，读出电压vse相对于vce为1.3v左右。也如图4的时序图所示，在密勒期间中，在栅极电压vg保持为10v左右的情况下，读出电压vse处于2v附近，然后，当密勒期间结束，读出电压vse降低到1.3v左右。

在上述实施方式中，如上所述，即使在密勒期间中检出的读出电压vse比密勒期间经过后的读出电压vse高的情况下，也配合上述条件以对是否处于过电流状态或短路状态等异常状态进行检测。因此，例如，在密勒期间中的栅极电压vg为10v且密勒期间后为15v的情况下，预先将切换电压vg1设定为12v等。

如图3所示，在判断电路6中，在igbt1的动作状态处于密勒期间中且栅极电压vg小于vg1(＝12v)的情况下，设定为根据读出电压vse对过电流或者短路状态进行判断的阈值电压vth2。此外，在密勒期间经过、igbt1的动作状态为通常状态、栅极电压vg为切换电压vg1(＝12v)以下的情况下，作为根据读出电压vse对过电流或者短路状态进行判断的阈值电压vth1，设定为比阈值电压vth2低的电压。

在图3中，当基于栅极电压vg的值，读出电压vse为图中斜线区域的值的情况下，判断为处于过电流、短路的异常状态。藉此，即使igbt1的动作状态处于栅极的密勒期间即瞬时状态的情况下，也能通过阈值电压vth2进行读出电压vse的判断。

图2是示出了通过具体的电路来执行上述图1的电路的情况的一个示例的电路图，以下，对其结构进行说明。阻抗电路20设置有作为读出电阻的、连接于读出发射极se与接地之间的电流检测电阻21。若与图1中示出的阻抗部2相对应，则相当于第二阻抗2b，阻抗zb为电阻值。此外，图1中示出的阻抗部2中的第一阻抗2a处于相当于阻抗za的电阻值为0的状态，也就是处于短路状态。第三阻抗2c处于相当于阻抗zc的电阻值无限大的状态，也就是处于断开状态。此外，由于第一阻抗2a处于短路状态导致第四阻抗2d无效化，因此，阻抗zd可以是任意值。

控制电路30包括驱动电路40，并且包括电流检测电路50和判断电路60。驱动电路40由将从外部接收的控制信号作为栅极电压vg施加于igbt1的栅极的驱动电路41以及用于从判断电路60接收停止信号而驱动停止的and电路42构成。控制信号经由and电路42的输入输出端子而输入至驱动电路41。and电路42包括三个输入端子，停止信号从判断电路60输入至其余两个输入端子。从驱动电路41输出的栅极电压vg也输入至判断电路60。

电流检测电路50包括对电流检测电阻21的端子间产生的读出电压vse的电平进行检测的第一比较器51和第二比较器52。第一比较器51在读出电压vse的电平比通过参照电源53设定的阈值电压vth1大的情况下，输出高电平的检测信号。在密勒期间经过后，阈值电压vth1检测到由读出电压vse检测的集电极电流ic处于过电流状态或者短路状态。

第二比较器52在读出电压vse的电平比通过参照电源54设定的阈值电压vth2大的情况下，输出高电平的检测信号。阈值电压vth2被设定成比阈值电压vth1大的电压，在密勒期间中，对由读出电压vse检测的集电极电流ic处于过电流状态或者短路状态进行检测。阈值电压vth1、vth2被设定成图3所示的关系。

在判断电路60中，第三比较器61对栅极电压vg的电平进行判断，从参照电源62施加作为判断电平的切换电压vg1。第三比较器61在栅极电压vg超过切换电压vg1的状态下，输出高电平信号。nand电路63的两个输入端子与第一比较器51和第三比较器61的输出端子连接，输出端子与and电路42的输入端子连接。nand电路64的一方的输入端子与第二比较器51的输出端子连接，另一方的输入端子经由逆变器电路65而与第三比较器61的输出端子连接。nand电路64的输出端子与and电路42的输入端子连接。

根据上述结构，收到来自外部的控制信号，栅极电压vg从驱动电路40施加于igbt1的栅极g，从而igbt1接通动作。此时，igbt1的栅极电压vg上升，若进入密勒期间，则处于比规定电平低的栅极电压，若密勒期间经过，则上升至规定电平。

第一比较器51对随着igbt1的动作，读出电压vse是否超过阈值电压vth1进行判断。第二比较器52对读出电压vse是否超过阈值电压vth2进行判断。在判断电路60中，当栅极电压vg较低时，即，在igbt1的动作过程中，在密勒期间中，第三比较器61输出低电平的信号，因此，高电平的信号经由逆变器电路65而输入至nand电路64。

因此，密勒期间中，当读出电压vse超过设定得较高的阈值电压vth2时，发生过电流或者短路状态，nand电路64将低电平信号输入至and电流42。藉此，驱动电路40停止向igbt1的栅极g施加栅极电压vg。

另一方面，当igbt1离开密勒期间、栅极电压vg超过切换电压vg1时，在判断电路60中，第三比较器61输出高电平的信号，因此，高电平的信号被输入至nand电路63。因此，密勒期间经过后，当读出电压vse超过通常的阈值电压vth1时，发生过电流或者短路状态，nand电路63将低电平信号输入至and电流42。藉此，驱动电路40停止向igbt的栅极g施加栅极电压vg。

此外，在上述情况之外，基于两个nand电路63、64中的任一个的输入为低电平或者两个的输入为低电平，从而都输出高电平的信号，驱动电路40的and电路42根据控制信号的电平而生成栅极电压vg。

其结果是，igbt1的接通动作时，即使栅极电压vg在密勒期间中停留在低电压电平的情况下，也能迅速地对发生过电流或者短路的异常状态进行检测，藉此，能执行使驱动电路40停止的保护动作。其结果是，在igbt1异常时，能将过电流持续流过的时间限制在极短的时间，因此，能在不增大电流电容的情况下可靠地执行保护动作。

(第二实施方式)

图6表示第二实施方式，以下，对与第一实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，作为对igbt1的栅极电压vg进行检测的结构，如图6所示，设置有采用了电阻66、67的分压电路的判断电路60a。构成为：在栅极g与接地之间连接有电阻66、67的串联电路，其公用连接点向判断电路60a的第三比较器61输入。

栅极电压vg由电阻66、67分压，与栅极电压vg成比例的电压vga向第三比较器61输入。与此对应，代替用于切换的电压vg1，参照电源62设定为vg2。

因此，通过上述第二实施方式，能获得与第一实施方式相同的作用效果。此外，由于利用电阻66、67对栅极电压vg进行分压，因此，即使对igbt1进行驱动的栅极电压vg较高时，也能在判断电路60a中，采用与低电压对应的第三比较器61。

(第三实施方式)

图7表示第三实施方式，与第一实施方式的不同点是：栅极电压vg的区域被vg1、vg2划分为三个，在三个区域中，分别对读出电压vse的阈值电压vth1、vth2、vth3进行设定。

如图7所示，考虑到标准读出电压vse相对于栅极电压vg的关系，进一步精确地对阈值电压进行设定，从而提高异常的检测精度。在上述情况下，读出电压vse的值为过电流、短路异常的条件是根据栅极电压vg的值如下式(a)～(c)所示。图7中，是斜线表示的区域情况的条件。在判断电路60中，可以构成为根据栅极电压vg设置三个比较器以进行切换。

当vg≥vg1时，vse＞vth3…(a)

当vg1≥vg≥vg2时，vse＞vth2…(b)

当vg2≥vg时，vse＞vth1…(c)

通过上述第三实施方式，也能得到与第一实施方式相同的作用效果，并且能利用读出电压vse更细致地对过电流、短路异常进行检测。

另外，也能构成为根据栅极电压vg，更细致地划分区域并分别设定阈值电压。

(第四实施方式)

图8和图9表示第四实施方式，与第三实施方式的不同点为：根据栅极电压vg，设定成使读出电压vse的阈值电压连续地变化。

如图8所示，考虑到标准读出电压vse相对于栅极电压vg的关系，与读出电压vse随着栅极电压vg的变化而变化的部分的倾斜对应地来设定倾斜线lg，设定成使阈值电压vth根据栅极电压vg并沿倾斜线lg而连续地改变。

例如，在读出电压vse相对于栅极电压vg平坦的部分，vg＜vg1、vg2≥vg2，将阈值电压恒定为vth2或者vth1。此外，在栅极电压vg为vg1与vg2之间的情况下，能使阈值电压vth沿倾斜线lg变化。图8中，斜线表示的区域的情况是处于过电流或者短路的异常状态的读出电压vse的区域。

通过上述第四实施方式，也能得到与第三实施方式相同的作用效果，并且能利用读出电压vse更细致地对过电流、短路异常进行检测。

另外，对于上述实施方式的结构，在图9中示出了与读出电压vse随着栅极电压vg的变化而变化的部分的倾斜对应地，使阈值电压vth连续变化的结构。

控制电路30a包括驱动电路40，并且包括兼具有电流检测电路和判断电路的过电流检测电路70。在过电流检测电路70中，第四比较器71的同相输入端子供读出电压vse输入，反相输入端子供将栅极电压vg分压后的电压vgx输入。构成为将栅极电压vg施加于电阻72、73的串联电路的端子间，在公用连接点产生的分压电压vgx是与栅极电压vg成比例的电压。

比较器71的输出端子经由逆变器电路74而与驱动电路40的and电路42的输入端子连接。若读出电压vse超过分压电压vgx，则第四比较器71输出高电平的检测信号。这是igbt1处于过电流或者短路状态的情况，与图8中斜线区域表示的部分对应。低电平的信号经由逆变器电路74输入至and电路42，因此，驱动电路40进行使igbt1的栅极电压vg停止并转移至断开状态的保护动作。

另外，虽在上述图9中未示出，但通过附加对栅极电压vg1以下的阈值电压vth2、超过栅极电压vg2时的阈值电压vth1进行设定的电路，从而能根据图8所示的条件迅速且正确地对igbt1的过电流、短路状态进行判断。

此外，与栅极电压vg对应的阈值电压的设定除了设定成直线的方式以外，也可以适当地随着栅极电压vg的变化而进行变更设定。

(第五实施方式)

图10～图13表示第五实施方式，以下，对与第一实施方式不同的部分进行说明。本实施方式对作为迅速地对igbt1的过电流、短路状态进行检测并执行保护动作的第二方式的、不对栅极电压进行监视的方式进行说明。图10表示第二方式的基本结构。另外，图10的基本结构与后述的第三方式、第四方式的基本结构对应。

在图10中，代替判断电路6，控制电路3包括判断电路6a。判断电路6a是没有栅极电压vg输入的结构。此外，阻抗电路2构成为也作为瞬时特性吸收电路而起作用。瞬时特性吸收电路的功能例如通过使用电容器作为第三阻抗2c来实现。此外，第一阻抗2a处于短路状态，第二阻抗2b使用电流检测用的电阻或者采用电阻值无限大的结构等。此外，由于第一阻抗2a处于短路状态导致第四阻抗2d无效化，因此，阻抗zd可以是任意值。

图11是第二方式的具体的电路结构的一个示例。阻抗电路20a设置有连接于读出发射极se与接地之间的、作为读出电阻的电流检测电阻21和电容器22。若与图10中示出的阻抗电路2相对应，则电流检测电阻21相当于第二阻抗2b，阻抗zb为电阻值。电容器22相当于第三阻抗2c，阻抗zc是电容值。此外，图10中示出的阻抗部2中的第一阻抗2a处于阻抗za相当于电阻值为0的状态，也就是处于短路状态。

控制电路30b包括驱动电路40，并且包括兼具有电流检测电路和判断电路的过电流检测电路70a。在过电流检测电路70a中，第四阻抗71的同相输入端子供读出电压vse输入，在读出电压vse的电平比由参照电源75设定的阈值电压vth大的情况下，反相输入端子输出高电平的检测信号。阈值电压vth设定成能检测到由读出电压vse检测的集电极电流ic处于过电流状态或者短路状态。

比较器71的输出端子经由逆变器电路74而与驱动电路40的and电路42的输入端子连接。若读出电压vse超过阈值电压vth，则第四比较器71输出高电平的检测信号。这是igbt1处于过电流或者短路状态的情况。低电平的信号经由逆变器电路74输入至and电路42，因此，驱动电路40进行使igbt1的栅极电压vg停止并转移至断开状态的保护动作。

接着，参照图12、图13，对上述结构的作用进行说明。图12和图13示出了处于正常状态也就是通常状态和短路时的、对igbt1施加栅极电压vg后的元件电流ic、读出电压vse的时间变化的模拟结果。此外，为了便于比较，也示出了现有对应的结构以及上述第一实施方式～第四实施方式中的读出电压vse的波形。

在上述结构中，收到来自外部的控制信号，栅极电压vg从驱动电路40施加于igbt1的栅极g，从而igbt1接通动作。此时，如图12所示，在igbt1中，栅极电压vg上升，若进入密勒期间，则处于比规定电平低的栅极电压，若密勒期间经过，则上升至规定电平。

此外，元件电流ic在栅极电压vg上升时瞬时过冲，然后稳定在恒定电平。如图12中所示，在现有结构中，读出电压vse在栅极电压vg上升时，产生较小的峰值，然后，在密勒期间中变为高电压，若密勒期间经过，则稍稍降低而处于恒定电平。

与此相对，在本实施方式中，如图所示，读出电压vse不会出现峰值，或者在密勒期间变为高电压，而是以瞬时变动被吸收的状态逐渐上升。这是由于，利用阻抗电路20a的电容器22对瞬时变动量进行了吸收，从而读出电压vse是作为伴随电容器22的充电的端电压而得到的电压。

另一方面，如图13所示，在igbt1处于短路的状态下，元件电路ic超过规定电平而大幅度增加。此外，栅极电压vg也不经过密勒期间地上升。在上述情况下，在本实施方式的方式和现有方式中，读出电压vse都不经过密勒期间地上升，因此，形成为类似的波形。

这样，尽管读出电压vse会变化，但在现有方式中，由于是在施加了栅极电压vg后，在瞬时变动结束的密勒期间经过后，进行检测动作，因此，在图示的情况中，例如需要数微秒。与此相对，在本实施方式的方式中，由于在通常时和短路时，都没有瞬时变动部分，因此，能在短时间进行检测动作。在图示的情况中，例如，与现有方式相比，能缩短到1/10左右。

其结果是，在正常动作时，igbt1接通动作时，即使栅极电压vg在密勒期间中停留在低电压电平的情况下，也能迅速地对是否发生了过电流或者短路的异常状态进行判断，藉此，能执行使驱动电路40停止的保护动作。在igbt1异常时，能将过电流持续流过的时间限制在极短的时间，因此，无需增大电流电容就能可靠地执行保护动作。

另外，电容器22在igbt1接通时充电，当没有栅极电压vg施加而断开时停止充电，被存储的电荷经由电流检测电阻21放电，因此，随着时间经过，端电压为0。

(第六实施方式)

图14和图15表示第六实施方式，以下，对与第五实施方式不同的部分进行说明。本实施方式与图10所示的基本结构的第三方式的具体结构对应。如图14所示，阻抗电路20b的第一阻抗由作为读出电阻的电阻23构成，第二阻抗由电容器22构成，第三阻抗由作为放电开关的开关24构成，第四阻抗设定为断开状态。

控制电路30c包括对开关24进行控制的开关控制电路80。开关控制电路80根据从外部输入的控制信号对开关24进行接通断开控制。在上述情况下，开关控制电路80在输入有使igbt1接通的控制信号时，将开关24控制成断开状态，在输入有使igbt1断开的控制信号时，将开关24控制成接通状态。另外，在阻抗电路20b中，在有控制信号施加之前的期间中，开关24处于接通状态，因此，电容器22的电荷被放电，端电压为0。

根据上述结构，与第五实施方式相同，收到来自外部的控制信号，栅极电压vg从驱动电路40施加于igbt1的栅极g，从而igbt1接通动作。此外，由于控制信号，开关24从开关控制电路80收到断开动作的信号，从而成为断开状态。如图15所示，在igbt1中，栅极电压vg上升，若进入密勒期间，则处于比规定电平低的栅极电压，若密勒期间经过，则上升至规定电平。

元件电流ic在栅极电压vg上升时瞬时过冲，然后稳定在恒定电平。在此，读出端子se中产生有与图12、图13所示的现有相当的读出电压vse相同的电压。此外，与第五实施方式相同，本实施方式中的读出电压vse不会出现峰值，或者在密勒期间变为高电压，而是以瞬时变动被吸收的状态逐渐上升。这是由于，利用阻抗电路20b的电容器22对瞬时变动量进行了吸收，从而读出电压vse是作为伴随电容器22的充电的端电压而得到的电压。

另一方面，如上述图13所示，在igbt1处于短路的状态下，元件电路ic超过规定电平而大幅度增加。此外，栅极电压vg也不经过密勒期间地上升。在上述情况下，在本实施方式的方式和现有方式中，读出电压vse都不经过密勒期间地上升，因此，形成为类似的波形。

因此，与第五实施方式相同，在本实施方式的方式中，在通常时和短路时，也都能使瞬时变动分量减少，能在短时间进行检测动作。其结果是，能得到与第五实施方式相同的作用效果。

另外，在本实施方式中，当igbt1断开时，能通过开关控制电路80使开关24接通而使电容器22的电荷瞬时放电，因此，能提高响应性。

(第七实施方式)

图16～图18表示第七实施方式，以下，对与第五实施方式不同的部分进行说明。本实施方式与图10所示的基本结构的第四方式的具体结构对应。如图16所示，在第五实施方式的结构中，构成为在阻抗电路20c中，单独设置电容器22，不设置电流检测电阻21。

在本实施方式中，作为阻抗电路20c，构成为电容器22连接于读出端子se，因此，是读出电压vse不对读出元件的读出电流进行检测，而对电容器22的端电压进行检测的结构。

根据上述结构，读出电压vse是作为与读出电流也就是与igbt1的集电极电流对应的电压、即接通电压而产生的，因此，能根据读出电压vse大小来对电流电平进行检测。接通电压von是由接通电阻ron与电流ic的乘积来确定的值，因此，通过预先测量接通电阻ron，从而能对相当于电流ic的电平进行检测。

因此，如图17所示，从控制信号施加并通过驱动电路40来将栅极电压vg施加于igbt1的栅极g的时刻开始，只要读出电压vse变化为相当于正常时的电流电平的值，就能判断为处于正常动作状态。

此外，如图18所示，当读出电压vse超过对正常时的电流电平进行判断的阈值vth时，能判断为由于处于过电流或者短路状态而有过大的电流流过。当比较器71根据读出电压vse的电平检出由于过电流或者短路状态而有过大的电流流过，则输出高电平的检测信号。藉此，驱动电路40的and电路42a经由not电路74输入有低电平信号，因此，停止向igbt1施加栅极电压vg以断开，从而能执行保护动作。

根据上述第七实施方式，当igbt1接通动作时，即使在存在栅极电压vg保持为恒定电平的密勒期间的情况下，也能通过观察与接通电压von对应的读出电压vse的电平，来迅速地对是否发生有过电流或者短路的异常状态进行检测，藉此，能执行使驱动电路40停止的保护动作。

另外，在上述实施方式中，基于上述的电路电平的判断原理，在igbt1处于正常状态的情况下，也能通过接通期间中的读出电压vse对igbt1的电流ic进行检测。

(第八实施方式)

图19～图12表示第八实施方式，该实施方式是用于使第六实施方式或者第七实施方式中的电流检测功能的精度提高的电路结构。由于除了对过电流、短路的检测动作以外，igbt1的电流ic的检测还可以对正常时的电流进行检测，因此，能更高精度地执行其检测。

在图19中，在控制电路30b中，设置有电流检测电路90。电流检测电路90设置成供读出电压vse输入。电流检测电路90包括自动增益电路91、a/d转换电路92以及滤波器93。自动增益电路91根据读出电压vse的电平对增益进行自动调节，从而在较宽的检测范围中，若从大电流范围切换为小电流范围，则分辨率变高。

图20是自动增益电路91的具体电路结构的一个示例。包括增益放大器91a和判断用放大器91b。增益放大器91a由开关电容器电路构成，在利用放大器94使输入电压vin1的两倍的增幅结果控制在－vref～+vref的范围的情况下，再次执行增幅动作。藉此，以输入电压vin的大小在a/d转换中处于适当范围的方式进行增幅。

判断用放大器91b包括正侧判断用放大器95以及负侧判断用放大器96。正侧判断用放大器95以及负侧判断用放大器96计算与参照电压vref的差值并输出。通过滤波器93将经过a/d转换电路92而转换为数字信号的信号输出。藉此，得到相当于电流值的经过数字化的读出数据。

如图21所示，这样得到的数字信号能作为相对于元件电流ic的值在正负区间分别为线性的读出数据。另外，图22示出了经过自动增益电路91增幅时，数字数据所产生的误差率。是在元件电流ic较小的区域中，增幅至八倍的误差率，在中间区域中，增幅至四倍的误差率，在较大的区域中，增幅至两倍的误差率。能得到跨越较宽范围而使误差率平坦化的特性。

藉此，在较宽电流范围中，能将元件电流ic作为数字数据来读取。

另外，本实施方式的结构也可以附加地设置于第一～第五实施方式或者后述的第十、第十一实施方式的结构中，例如，通过设置控制电路3、30、30a、30b、30c、30d、30e等，从而对igbt1处于接通状态下的电流进行检测，还可以应用于电动机等负载控制。

(第九实施方式)

图23～图27表示第九实施方式，示出了作为开关元件来应用的igbt1的应用例。在上述第一实施方式～第六实施方式中，作为开关元件的igbt1由将读出发射极se分叉为附接到主元件的读出元件的符号来表示。本igbt1可以例如如图23或者图26所示。

例如，在图23所示的结构中，构成为二极管1a与主元件1连接，二极管不与读出元件10连接。此外，在图26所示的结构中，构成为二极管1a与主元件1连接，二极管10还与读出元件10连接。

在上述图23、图26所示的结构中，通过主元件1和读出元件10将集电极c和栅极g共同连接，相对于主元件1的发射极e，将读出元件10的发射极作为读出发射极se。

与此相对，在第七实施方式所示的结构中，如图16所示，不是观察读出电流而是对读出元件的接通电压von进行检测的结构，因此，作为读出元件10不需要具有使电流流过的结构。因此，能构成为在读出元件10的部分，设置利用二极管等的pn结合的反向特性的电容元件。

例如，在图23所示的没有二极管与读出元件10连接的结构中，如图24所示，构成为代替读出元件10，设置二极管11。这可以通过例如在读出元件10的内部中添加用于使栅极短路到发射极或者集电极的图案，或者将读出元件10变更为二极管结构来实施。

此外，在图23所示的、没有二极管与读出元件10连接的结构中，如图25所示，通过构成为使读出元件10的栅极g与发射极e短路连接，从而能形成相同的结构。在上述情况下，在图23所示的、没有二极管与读出元件10连接的结构中，通过构成为使栅极g与集电极c短路，从而也能得到同样的效果。

此外，在图26所示的、有二极管10a与读出元件10连接的结构中，如图27所示，通过设置使读出元件10的栅极g与读出发射极se之间短路的配线，从而能形成读出元件10和二极管10a一同作为二极管起作用的结构。在上述情况下，在图26所示的、有二极管与读出元件10连接的结构中，通过构成为使栅极与集电极短路，从而能得到同样的效果。

因此，能采用图24、图25、图27所示的结构作为图16所示结构的igbt1。这样，将读出元件10设置为二极管，因此，在igbt1接通的状态下，通过对读出电压vse进行检测，从而能对相当于接通电压的电压进行检测。此外，这样，能够对元件电流ic进行检测。

(第十实施方式)

图28～图31表示第十实施方式，以下，对与第六实施方式不同的部分进行说明。如图28所示，在本实施方式中构成为，对于图10所示的基本结构的第三方式，将读出电压vse作为读出电压vse2，将igbt1的读出发射极se的电压作为读出电压vse1来进行检测。即，将电阻23的端电压作为读出电压vse1，将电容器22的端电压作为读出电压vse2。

具体而言，如图29所示，控制电路30d包括驱动电路40a、电流检测电路50a、判断电路60b以及开关控制电路80。在驱动电路40a中，并联设置有通常驱动电路43、钳位电路44以及软切断电路45，构成为将栅极电压vg施加于igbt1的栅极g或者切断。驱动电路40a连接于电压施加用的电源vb与ic接地之间。

通常驱动电路43与第六实施方式中的驱动电路41相同，从外部接收控制信号，作为栅极电压vg施加于igbt1的栅极。钳位电路44是当有钳位信号施加时，将栅极电压vg钳位于规定电压的电路。此外，当有软切断信号施加时，软切断电路45使igbt1的栅极电压vg以比通常驱动电路43慢的速度降低，从而抑制igbt1的集电极与发射极之间的浪涌电压的产生，并使集电极电流ic软切断。

如后所述，驱动电路40a构成为在通常状态下通常驱动电路43驱动，当过电流流过igbt1而施加有钳位信号时，通常驱动电路43断开，取而代之地，钳位电路44动作。在过电流流动的状态持续而钳位信号没有解除的状态下，若输入有软切断信号，则钳位电路44断开，取而代之地，软切断电路45动作。另外，若在钳位电路44动作的状态下，在软切断信号输入之前，解除了钳位信号，则钳位电路44动作停止，能再次回到通常驱动电路43动作的状态。

电流检测电路50a包括第五比较器55和第六比较器56，并且还包括参照电源57、58。在电流检测电路50a中，第五比较器55的同相输入端子供读出电压vse1输入，反相输入端子供来自参照电源57的阈值电压vtha输入。当读出电压vse1超过阈值电压vtha时，第五比较器55输出钳位信号。

第六比较器56的同相输入端子供读出电压vse2输入，反相输入端子供来自参照电源58的阈值电压vthb输入。当读出电压vse2超过阈值电压vthb时，第六比较器56作为已经检出过电流将软切断信号施加于软切断电路45的输入端子。

判断电路60b包括and电路68、69以及逆变器电路65a、65b。and电路68包括三个输入端子，其中的一个供从外部接收的控制信号输入。在and电路68的其它输入端子中，供来自第五比较器55经由逆变器电路65a的钳位信号输入，并且供来自第六比较器56经由逆变器电路65b的软切断信号输入。and电路68的输出端子与驱动电路40a的通常驱动电路43的输入端子连接。

and电路69包括三个输入端子，其中的一个供从外部接收的控制信号输入。在and电路69的其它输入端子中，供来自第五比较器55的钳位信号输入，并且供来自第六比较器56经由逆变器电路65b而反转为低电平的信号输入。and电路69的输出端子与钳位电路44的输入端子连接。

在上述结构中，参照电源57的阈值电压vtha被设定成当igbt1的集电极电流ic为通常时，达不到读出电压vse1，当集电极电流ic为过电流时，超过读出电压vse1的电平。此外，参照电源58的阈值电压vthb被设定成当igbt1的集电极电流ic为通常时，达不到读出电压vse2，当集电极电流ic为过电流时，超过读出电压vse2的电平。

接着，参照图30以及图31，对上述结构的动作进行说明。图30和图31示出了处于正常状态即通常状态和短路时的、对igbt1施加栅极电压vg后的元件电流ic、读出电压vse1和vse2的时间变化的模拟结果。

在上述结构中，收到来自外部的控制信号，从判断电路60b的and电路68向驱动电路40a的通常驱动电路43施加高电平的驱动信号，从通常驱动电路43向igbt1的栅极g施加栅极电压vg。藉此，igbt接通动作。另外，在igbt1开始接通动作而电流上升之前，将开关24控制成断开状态。另外，在开关24被控制成断开状态之前，开关24由开关控制电路80控制成接通状态，电容器22的电荷处于已放电状态。

藉此，如图30所示，在igbt1中，栅极电压vg上升，若进入密勒期间，则处于比规定电平低的栅极电压，若密勒期间经过，则上升至规定电平。此外，元件电流ic在栅极电压vg上升时瞬时产生有恢复电流，然后稳定在恒定电平。

读出电压vse1在栅极电压vg上升时会产生较小的峰值，然后，在密勒期间中成为高电压，若密勒期间经过，则稍稍降低而处于比阈值电压vtha低的恒定电平。读出电压vse2以瞬时变动被吸收的状态逐渐上升。这是由于，利用阻抗电路20b的电容器22对瞬时变动量进行了吸收，从而读出电压vse2作为伴随电容器22的充电的端电压而得到。此时，读出电压vse2也是比阈值电压vthb低的电压。

与此相对，如图31所示，在igbt1处于短路的状态下，元件电路ic超过规定电平而大幅度增加。此外，栅极电压vg也不经过密勒期间地上升。在上述情况下，读出发射极的电压即读出电压vse1不经过密勒期间而上升。此外，读出电压vse2随着电容器22的充电逐渐上升。

如图31中的细线的点划线所示，读出电压vse1先在tx时刻达到阈值电压vtha。藉此，在电流检测电路50a中，第五比较器55的输出为高电平，经由and电路69而向钳位电路44输出钳位信号。此外，经由逆变器电路65b而反转为低电平的信号经由and电路68向通常驱动电路43输出。藉此，通常驱动电路43停止向igbt1施加的栅极电压vg，钳位电路44处于使igbt1的栅极电压vg变为规定电压的钳位状态。

如图31的粗线的双点划线所示，栅极电压vg在tx时刻以后，保持为平坦的状态。在未钳位的情况下，栅极电压vg在tx时刻以后，也再次如图31中的细线的双点划线所示那样上升。此外，如图31中粗线的虚线所示，通过将栅极电压vg钳位，从而也能使igbt1的集电极电流ic追随栅极电压vg处于钳位状态。另外，在栅极电压vg没有被钳位的情况下，如图31中细线的虚线所示，igbt1的集电极电流ic进一步上升，从而能以不流失的状态来保持其电流增加量。

然后，如图31中实线所示，当igbt1持续过电流时，读出电压vse2在ty时刻达到阈值电压vthb。藉此，在电流检测电路50a中，第六比较器56的输出为过电流检测的高电平，向软切断电路45输入高电平的软切断信号。此外，经由逆变器电路65b而反转为低电平的信号向and电路68和69输入。

藉此，通常驱动电路43保持停止向igbt1施加栅极电压vg的状态，钳位电路44停止向igbt1施加经过钳位的栅极电压vg。此外，软切断电路45根据软驱动信号而使igbt1的栅极电压vg缓慢下降并转移至断开状态。藉此，igbt1被断开，过电流流过的状态消除。

另外，在上述情况下，暂时通过阈值电压vtha来对读出电压vse1进行判断并对栅极电压vg进行钳位，是由于想到了流过igbt1的集电极电流ic暂时处于过电流状态的情况。即，igbt1暂时处于过电流，在读出电压vse2达到阈值电压vthb之前，恢复到通常状态的情况下，消除第五比较器71a的过电流检测状态，从而能使igbt1回到通常状态的驱动控制。

根据上述第十实施方式，在过电流开始流过igbt1、读出电压vse1超过阈值vtha的情况下，将igbt1的栅极电压vg钳位并抑制过电流增加。藉此，能抑制过电流持续流过igbt1。

此外，在过电流持续流过igbt1的情况下，通过软切断电路45使栅极电压vg缓慢降低，因此，能以抑制了断开时电涌电压的发生的状态，转移至断开状态。

此外，在过电流持续流过igbt1、读出电压vse2超过阈值vthb的情况下，使igbt1断开。藉此，能抑制过电流持续流过igbt1而发生破坏。此外，在igbt1暂时处于过电流的情况下，能不使igbt1断开而使通电状态持续。

另外，在上述实施方式中，示出了在驱动电路40a设置有软切断电路45的结构的情况，但也可以是省略软切断电路的结构。

(第十一实施方式)

图32和图33表示第十一实施方式，以下，对与第十实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，相对于在第十实施方式中，对读出电压vse1、vse2进行检测以进行igbt1的栅极驱动控制，构成为仅通过读出电压vse1进行igbt1的栅极驱动控制。

在图32中，控制电路30e包括驱动电路40、过电流检测电路70b以及开关控制电路80。过电流检测电路70b兼具有图28所示的电流检测电路5和判断电路6a。驱动电路40由激励电路41和and电路42a构成，是不包括钳位电路的结构。

在过电流检测电路70a中，第五比较器71a的同相输入端子供读出电压vse1输入，反相输入端子供来自参照电源75a的阈值电压vtha输入。当读出电压vse1超过阈值电压vtha时，第五比较器71a经由逆变器电路74c而向驱动电路40的and电路42a输出过电流的检测信号。

接着，也参照图33，对上述结构的动作进行说明。图33示出了向短路时的igbt1施加了栅极电压vg后的元件电流ic、读出电压vse1和vse2的时间变化的模拟结果。

与上述相同，收到来自外部的控制信号，栅极电压vg从驱动电路40a被施加于igbt1的栅极g，从而igbt1接通动作。在通常状态下，如第十实施方式中示出的图30所示地，元件电流ic、栅极电压vg、读出电压vse1、vse2发生变化。

此外，如图33所示，在igbt1处于短路的状态下，元件电路ic超过规定电平而大幅度增加，栅极电压vg也不经过密勒期间地上升。此外，读出电压vse1不经过密勒期间地上升，读出电压vse2随着电容器22的充电缓慢上升。

如图33的细线的虚线所示，读出电压vse1在tx时刻先达到阈值电压vtha，在过电流检测电路70b中，第五比较器71a的输出是输出高电平的过电流的检测信号。藉此，在驱动电路40的and电路42a中，经由逆变器电路74c输入低电平的信号，驱动电路40使igbt1断开。藉此，igbt1成为断开状态，过电流流过的状态消除。

也就是说，相对于在第十实施方式中读出电压vse1达到阈值电压vtha时，暂时使栅极电压vg钳位，在本实施方式中，控制成在该时刻使igbt1断开。

因此，根据上述第十一实施方式，在过电流开始流过igbt1、读出电压vse1超过阈值vtha的情况下，使igbt1断开。藉此，能抑制过电流持续流过igbt1而发生破坏。

另外，第十实施方式和第十一实施方式能根据igbt1的耐量、控制电路30d、30e的检测精度、或者噪声环境等条件，选择适当的、有用的结构来使用。

(第十二实施方式)

图34～图36表示第十二实施方式，以下，对与第六实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，在阻抗部20d的结构中，在作为读出电阻的电阻23的阻抗za的电阻值被设定得相对较大的情况下，能有效地起作用。通过使电阻23的电阻值较大，当igbt1的开关断开时，容易使读出发射极的电位变动。

即，在图34中，在阻抗部20d中，代替连接于电容器22的两端子之间的开关24，作为放电开关，设置有连接于电阻23和电容器22的串联电路的两端子之间的开关25。开关25以经由电阻23的状态形成电容器22的放电路径。此外，开关25也起到对读出发射极的电容分量的电荷放电的功能。在没有来自外部的控制信号施加的状态下，通过开关控制电路80保持开关25处于接通状态。藉此，电容器22处于通过电阻23进行电荷放电的状态。

在此，读出电压vse2作为电容器22的端电压被输入至过电流检测电路70a的比较器71的同相输入端子。此外，读出电压vse1是读出发射极se的端电压，没有输入至控制电路30c，用于在后述的作用说明中进行比较。

根据上述结构，收到来自外部的控制信号，驱动电路40向igbt1的栅极g施加栅极电压vg，从而使igbt1接通动作。此时，开关25从开关控制电路80收到断开动作的信号，从而成为断开状态。如图35所示，在igbt1中，在通常状态中，栅极电压vg上升，经过密勒期间而上升至规定电平。

与上述相同，igbt1的元件电流ic在栅极电压vg上升时瞬时过冲，然后稳定在恒定电平。在此，在读出端子se中，读出电压vse1在密勒期间中保持为高电压后，下降并稳定至规定电平。此外，读出电压vse2不会成为密勒期间中的高电压而以瞬时变动被吸收的状态逐渐上升。这是由于，利用阻抗电路20d的电容器22对瞬时变动量进行了吸收，读出电压vse2是作为伴随电容器22的充电的端电压而得到的电压。

然后，如图35所示，来自外部的控制信号在tz时刻变为与断开动作对应的状态，驱动电路40使施加于igbt1的栅极的栅极电压vg变为低电平。藉此，igbt1被断开，元件电流ic和栅极电压vg下降。此外，在tz时刻，通过开关控制电路80来接通开关25，从而使电容器22和电阻23的串联电路处于短路状态。在开关25的接通时刻，读出电压vse1变为接地电平。此外，通过接通开关25，利用电阻23使电容器22的电荷逐渐放电，从而使读出电压vse2逐渐下降。

图36用于与本实施方式进行比较，与第六实施方式的结构相同，是开关24设置成使电容器22的两端子之间短路的结构的情况下的波形。在上述结构中，若来自外部的控制信号在tz时刻变为与断开动作对应的状态，则当电容器22被开关24短路时，读出发射极se的读出电压vse1存在如图所示急剧上升的情况。这是由于，通过电阻23对读出发射极的电容分量的电荷放电，从而使读出电压vse1暂时急剧上升。此外，上述倾向随着电阻23的电阻值变大而变得显著，藉此，在上升的电压变高的情况下，存在导致igbt1发生误动作或者元件被破坏等可能性。

关于这点，在本实施方式中，通过开关25经由电阻23对电容器22的电荷放电，因此，不会导致读出电压vse1急剧变动，能避免igbt1的误动作、元件破坏。另外，另一方面，igbt1处于短路的情况的动作与第六实施方式相同。

因此，根据上述第十二实施方式，能获得与第六实施方式相同的作用效果。此外，根据本实施方式，能够取得下述技术效果。如本实施方式所示，在保持电容器22和电阻23的时间常数的电平的状态下，将电容器22的电容设定得小的情况下，将电阻23的电阻值设定大。即使在上述结构的情况下，构成为通过开关25经由电阻23将电容器22的电荷放电，从而也能避免断开时的igbt1的误动作、元件破坏。

另外，还可以将用于上述结构的阻抗部20d的结构应用于第十实施方式或者第十一实施方式，以便使用读出电压vse1、vse2。

(第十三实施方式)

图37表示第十三实施方式，以下，对与第十二实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，在阻抗部20e的结构中，作为放电开关构成为设置两个开关24、25。

即，在图37中，在阻抗部20e中，将开关24连接于电容器22的两端子之间，将开关25连接于电阻23和电容器22的串联电路的两端子之间。开关24和开关25是从开关控制电路80收到相同的驱动信号的结构，在没有收到来自外部的控制信号的状态下，通过开关控制电路80来保持为接通状态，当收到控制信号时，转移为断开状态。藉此，电容器22处于通过电阻23进行电荷放电的状态。

与上述相同，收到来自外部的控制信号时，驱动电路40向igbt1的栅极g施加栅极电压vg，从而使igbt1接通动作。此外，开关24和开关25从开关控制电路80收到断开动作的信号，从而成为断开状态。如图35所示，在igbt1中，在通常状态下，栅极电压vg上升，经过密勒期间而上升至规定电平。

然后，来自外部的控制信号在tz时刻变为与断开动作对应的状态时，驱动电路40使施加于igbt1的栅极的栅极电压vg变为低电平。藉此，igbt1被断开，元件电流ic和栅极电压vg下降。此外，在tz时刻，通过开关控制电路80来接通开关24、25，从而使电容器22和电阻23的串联电路处于短路状态。藉此，在开关24、25的接通时刻，读出电压vse1变为接地电平，读出电压vse2也通过电容器22的电荷瞬时放电而变为接地电平。

其结果是，例如，在电阻23的电阻值大的情况下，如第十二实施方式那样，在通过开关25经由电阻23对电容器22的电荷进行放电的结构中，使读出电压vse2降低花费时间时，如本实施方式那样，通过设置开关24从而能迅速降低。藉此，能减少igbt1的断开期间的限制以驱动控制。

根据上述第十三实施方式，除了第十二实施方式的作用效果以外，当igbt1断开时，使读出电压vse1和vse2都迅速地下降至接地电平，从而能使读出电压vse2迅速地下降。

另外，也可以将用于上述结构的阻抗部20e的结构应用于第十实施方式或者第十一实施方式，以便使用读出电压vse1、vse2。

(第十四实施方式)

图38表示第十四实施方式，以下，对与第六实施方式不同的部分进行说明。在本实施方式中，是与第六实施方式中的阻抗部20b同等的结构，但将电阻23a的电阻值设定得小，将电容器22的电容设定得大。在上述情况下，较为理想的是，将电容器22的电容设定成能吸收瞬时电流的程度。也能使电阻23a的电阻值为0。在上述情况下，与第七实施方式所示的、图16的结构类似，但在具有开关24这一点上不同。

在上述结构中，由于电阻23a是小的电阻值，因此，当电流流过电阻23a时，读出电压vse1和vse2的电位差较小，几乎为相同电平。因此，在本实施方式中，构成为不使用读出电压vse1，而是将读出电压vse2作为过电流判断用的信号输入控制电路30c。在igbt1断开时，通过接通开关24从而使电容器22处于电荷放电的状态，使读出电压vse2处于0电平。

在上述结构中，当igbt1接通驱动时，开关24断开，读出电压vse2不会出现峰值，或者成为密勒期间中的高电压，而是以瞬时变动被吸收的状态缓慢上升。这是由于，利用电容器22对瞬时变动量进行了吸收，读出电压vse2是作为随着电容器22的充电的端电压而得到的电压。

与上述相同，将阈值电压vth设定为过电流电平的电压，从而当通常动作时，读出电压vse2不会超过阈值电压vth。此外，在过电流流过igbt1的状态下，读出电压vse2也会超过阈值电压vth并上升，从而能对过电流状态进行检测。

因此，根据上述第十四实施方式，能获得与第六实施方式相同的作用效果。

另外，在上述实施方式中，通过将开关24保持在断开状态，从而也能执行与第七实施方式相同的动作。

(第十五实施方式)

图39～图41表示第十五实施方式，以下，对与第十四实施方式不同的部分进行说明。相对于在第十四实施方式中设置有电阻23a，在本实施方式中，将电阻23a构成为电阻值为0即短路状态。此外，在本实施方式中，代替电容器22，以合成电容为相同电容的方式，设置有串联连接的两个电容器22a、22b。开关24设置成同样对两个电容器22a、22b的电荷进行放电。

在上述结构中，能得到与第十四实施方式相同的作用效果，此外，通过构成为电容器22a、22b的串联电路，从而能构成为将电压分压并输入至控制电路30c。藉此，能以低电压向过电流检测电路70a侧输入来进行判断处理。

图40示出了在正常状态即通常状态下，图41示出了在短路时，向igbt1施加了栅极电压vg后的元件电流ic、读出电压vse1和vse2的时间变化的模拟结果。

在上述结构中，收到来自外部的控制信号，栅极电压vg从驱动电路40施加于igbt1的栅极g，从而igbt1接通动作。此时，如图40所示，在igbt1中，栅极电压vg和元件电流ic与上述相同地推移，稳定在规定电平。

此时，读出电压vse1和vse2由电容器22a、22b来吸收瞬时变动量，从而以瞬时变动被吸收的状态缓慢上升。在上述情况下，读出电压vse1是电容器22a、22b的端电压的合成电压，读出电压vse2是电容器22b的端电压。此外，电容器22a、22b的各端电压是与电容成反比例的分压，因此，能作为低电压输入至过电流检测电路70a。

此外，如图41的实线所示，在过电流流过igbt1的情况下，读出电压vse2作为相对低的电压能得到可以对过电流进行检测的电压电平。当读出电压vse2超过阈值电压vth时，能通过比较器71对过电流状态进行检测，从而使igbt1断开。

因此，根据上述第十五实施方式，能得到与第十四实施方式相同的效果，并且通过串联连接的电容器22a、22b能以低电压来获得读出电压vse2，从而能使过电流检测电路70a的结构成为与低电压对应的电路结构。

(第十六实施方式)

图42～图45表示第十六实施方式。在本实施方式中，对用于上述各实施方式中的驱动电路40的激励电路41的具体例或者驱动电路40a的通常驱动电路43、钳位电路44、软切断电路45的具体例进行表示。

图42表示除了第十实施方式以外的、第一～第十五实施方式中的驱动电路40的激励电路41的具体电路的一个示例。激励电路41以将p通道型的mosfet41a、n通道型的mosfet41b串联连接的结构，连接于栅极驱动用的电源vb与ic接地之间。mosfet41a、41b的公用连接点与igbt1的栅极g连接。另外，在各mosfet41a、41b中，存在寄生二极管41c、41d。

在上述结构中，在igbt1驱动的情况下，通过使mosfet41a处于接通、mosfet41b处于断开的状态，从而将栅极电压vg从电源vb向igbt1的栅极g施加。

在igbt1断开的情况下，通过使mosfet41a处于断开、mosfet41b处于接通的状态，从而使igbt1的栅极g的电位下降至接地电平。

接着，在图43中，示出了在图42所示的激励电路41附加软切断电路45而构成的驱动电路40b。在过电流流过igbt1并强制切断的情况下，在使驱动电路41的mosfet41a、mosfet41b都处于断开状态后，使软切断电路45动作。

软切断电路45是在igbt1的栅极g与接地之间，隔着电阻45b而连接有n通道型的mosfet45a的电路。另外，在mosfet45a中，存在寄生二极管45c。

如上所述，在igbt1的过电流状态持续并强制断开的情况下，驱动软切断电路45。在上述情况下，在使驱动电路41的mosfet41a、41b都处于断开状态后，使软切断电路45的mosfet45a接通。藉此，igbt1的栅极g经由电阻45b而与接地连接，因此，能使电荷缓慢从栅极g放电，从而使栅极电压vg缓慢下降，使igbt转移为断开状态。藉此，能使igbt1软切断。

接着，在图44中，对第十实施方式所示的驱动电路40a的具体的电路进行说明。与驱动电路41相同，通常驱动电路43以将p通道型的mosfet43a、n通道型的mosfet43b串联连接的结构，连接于电源vb与ic接地之间。mosfet43a、43b的公用连接点与igbt1的栅极g连接。另外，在各mosfet43a、43b中，存在寄生二极管43c、43d。

钳位电路44以分别隔着电阻44c、44d的状态将p通道型的mosfet44a、n通道型的mosfet44b串联连接的结构，连接于电源vb与ic接地之间。电阻44c以及电阻44d的公用连接点与igbt1的栅极g连接。另外，在各mosfet44a、44b中，存在寄生二极管44e、44f。此外，mosfet44a经由逆变器44g被驱动，mosfet44b经由缓冲存储器44h通过基于钳位信号的驱动信号被驱动。

软切断电路45是在igbt1的栅极g与接地之间，隔着电阻45b而连接有n通道型的mosfet45a的电路。另外，在mosfet45a中，存在寄生二极管45c。

在上述结构中，在使通常驱动电路43动作的情况下，与图42的结构的情况相同。此外，在向igbt1的栅极g施加栅极电压vg而进行接通动作的状态下，在过电流流过并有钳位信号输入的情况下，使通常驱动电路43的mosfet43a、43b都处于断开状态，驱动钳位电路44。

在钳位电路44中，基于钳位信号的信号输入至逆变器电路44g和缓冲电路44h。藉此，mosfet44a、44b都处于接通状态。因此，在igbt1的栅极g施加有对施加于电阻44c、44d的串联电路的电压vb进行分压后的钳位电压。以钳位电压施加能对过电流流过igbt1进行抑制的栅极电压vg的方式，对电阻44c、44d的电阻比进行设定，根据转移为钳位电压的速度和驱动ic的允许消耗电流，对电阻值适时地进行调节。

然后，在igbt1的过电流状态持续并强制断开的情况下，驱动软切断电路45。在上述情况下，将通常驱动电路43保持为断开状态，并且使钳位电路44的mosfet44a、44b都处于断开状态，使软切断电路45的mosfet45a接通。藉此，igbt1的栅极g经由电阻45b而与接地连接，因此，能使电荷缓慢从栅极g放电，从而使栅极电压vg缓慢下降，使igbt转移为断开状态。藉此，能使igbt1软切断。

此外，图45示出了在图43所示的驱动电路40a的结构中，没有设置软切断电路45的结构的驱动电路40c。在上述结构中，由钳位电路44兼作软切断电路45的功能。

在上述结构中，在igbt1的过电流状态持续并强制断开的情况下，使钳位电路44的mosfet44a断开，使mosfet44b接通。藉此，igbt1的栅极g经由电阻44b而与接地连接，因此，能使电荷缓慢从栅极g放电，从而使栅极电压vg缓慢下降，使igbt1转移为断开状态。藉此，能使igbt1软切断。

根据上述第十六实施方式，将软切断电路45附加于激励电路41，在过电流流过状态的igbt1的断开动作过程中使栅极电压vg逐渐下降，从而抑制电涌电压的产生而能实现保护igbt1。

此外，构成为使mosfet44a、44b都接通以形成电阻44c、44d的分压电路，从而向igbt1的栅极g施加规定电压，因此，能通过简单的结构来实现钳位电路44。

此外，通过钳位电路44来执行兼作软切断电路45的结构的动作，从而能够利用简单的结构来实现软切断电路的功能。

在上述实施方式中，钳位电路44通过电阻44c、44d的分压电路来向igbt1的栅极g施加规定电压，但并不局限于此，例如也可以通过恒电流电路来实现。

(其它实施方式)

另外，本发明并不仅限定于上述实施方式，能在不脱离其主体思想的范围内应用于各种实施方式，例如，能如下所示地进行变形或扩展。

igbt1除了是在主元件内置有读出元件的构件以外，也可以是使用主元件单体，在其外部设置读出元件的构件。

示出了开关元件使用了igbt1的情况，但也可以是其它元件。例如，在mosfet、rc-igbt等情况下，也可以将内置的二极管作为图21中示出的二极管1a、10a、11来应用。

虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。