开关元件驱动电路的制作方法

本发明涉及具有对成为过流状态的开关元件的负载电流的增加进行抑制的功能的开关元件驱动电路。

背景技术：

1、作为半导体开关元件，采用igbt(insulated gate bipolartransistor)、sic构造的mosfet(metal oxide semiconductor field

2、effect transistor)等。

3、如果由于半导体开关元件的负载短路的原因，产生流过半导体开关元件的负载电流过度地增加的过流状态，则半导体开关元件会受到损伤。因此，设置保护电路，该保护电路基于半导体开关元件的接通电压的增加，对半导体开关元件的过流状态进行检测，由此保护半导体开关元件不受到过流状态的损害。例如，专利文献1公开了具有这样的过流检测功能的保护电路。

4、当前的保护电路为了防止误动作而从半导体开关元件导通起在一定期间中屏蔽保护电路的过流检测功能。

5、作为实现过流检测功能的其它方法，存在通过分流电阻对流过与开关元件并联连接的小面积的电流感测用单元的电流进行检测的第2方法。该第2方法通常用于ipm(intelligent power module)等。

6、专利文献1：日本专利第4223331号公报

技术实现思路

1、上述保护电路将半导体开关元件的接通电压用作过流检测参数。具体而言，在半导体开关元件的接通电压超过预先确定的过流检测用阈值电压的情况下判定为过流状态。

2、但是，在上述保护电路中，需要设置屏蔽期间，该屏蔽期间是指，半导体开关元件导通，至接通电压降低为小于或等于过流检测用阈值电压为止的一定期间不进行过流状态的判定。此外，例如，上述一定期间被称为“米勒期间”。

3、如上所述，当前的保护电路在刚导通后的屏蔽期间中使过流检测功能无效化，因此具有下述问题，即，存在无法对开关元件的过流状态进行检测的期间。

4、接着，针对第2方法进行思考，其中，该第2方法是通过分流电阻对流过与ipm等的开关元件并联连接的小面积的电流感测用单元的电流进行检测。在第2方法的情况下，为了防止由导通时的通断噪声等导致的误动作，需要对于由电流感测用单元检测出的信号设置截止频率低的低通滤波器，因此存在下述问题，即，刚导通后的过流状态的检测延迟。

5、并且，由于电流感测用单元被装入开关元件，因此额外需要电流感测用单元及用于配线的焊盘等，还存在下述问题，即，包含电流感测用单元的开关元件的制造成本增加。

6、本发明的目的在于解决上述那样的问题，提供在开关元件刚导通后也能够对流过过流状态的开关元件的负载电流的增加进行抑制的开关元件驱动电路。

7、本发明的开关元件驱动电路将具有绝缘栅构造的栅极电极的n沟道的开关元件作为驱动对象，该开关元件驱动电路具有：栅极驱动用电路，其基于从外部接收的元件控制信号而输出栅极驱动信号；栅极电阻，其插入至所述栅极驱动用电路的输出和所述开关元件的栅极电极之间，该栅极电阻的一端与所述栅极驱动用电路的输出侧的第1节点连接，另一端与所述开关元件的栅极电极侧的第2节点连接；pnp双极晶体管，其发射极与所述第2节点连接，集电极与基准电位连接；二极管，其阳极与所述第1节点连接，阴极在第3节点处与所述pnp双极晶体管的基极连接；基极连接电阻，其一端与所述第3节点连接；以及基极驱动用电路，其基于所述元件控制信号而输出基极驱动信号，所述基极驱动信号被提供至所述基极连接电阻的另一端，通过所述第2节点得到的电压成为所述开关元件的栅极电压，所述栅极驱动用电路在所述元件控制信号指示出所述开关元件的接通状态的接通动作期间中，将所述栅极驱动信号的栅极驱动电压设定为电源电压，所述栅极驱动用电路在所述元件控制信号指示出所述开关元件的断开状态的断开动作期间中，将所述栅极驱动信号的所述栅极驱动电压设定为基准电位，所述基极驱动用电路在所述接通动作期间中，将所述基极驱动信号的基极驱动电压设定为基准电位，所述基极驱动用电路在所述断开动作期间的至少一部分期间中，通过所述基极驱动信号使所述pnp双极晶体管断开。

8、发明的效果

9、在上述接通动作期间中，由于负载短路等，流过开关元件的负载电流增加，与此相伴，开关元件的接通电压增加。其结果，经由寄生于开关元件的栅极电极的反馈电容，开关元件的栅极电压上升，栅极电压变得比栅极驱动信号的栅极驱动电压高，因此成为流过开关元件的负载电流进一步增加的正反馈状态。

10、另一方面，由于与上述负载电流的增加相伴的栅极电压的上升，pnp双极晶体管的发射极电压上升，由此pnp双极晶体管的基极-发射极间电压负方向地变化。因此，在流过开关元件的负载电流过度地增加的过流状态时，基极-发射极间电压变化为pnp双极晶体管成为接通状态的电平。

11、其结果，在本发明的开关元件驱动电路中，在开关元件的过流状态时pnp双极晶体管必定成为接通状态，因此能够对开关元件的栅极电压的上升进行抑制，有效地对流过开关元件的负载电流的增加进行抑制。

12、并且，本发明的开关元件驱动电路将pnp双极晶体管的基极-发射极间电压用作过流检测参数，因此在开关元件刚导通后也能够无障碍地对有无过流状态进行检测。

13、因此，本发明的开关元件驱动电路在开关元件刚导通后也能够对流过过流状态的开关元件的负载电流的增加进行抑制。

14、通过下面的详细说明和附图，本发明的目的、特征、方案及优点会变得更加清楚。

技术特征：

1.一种开关元件驱动电路，其将具有绝缘栅构造的栅极电极的n沟道的开关元件作为驱动对象，

2.根据权利要求1所述的开关元件驱动电路，其中，

3.根据权利要求1或2所述的开关元件驱动电路，其中，

4.根据权利要求1或2所述的开关元件驱动电路，其中，

5.根据权利要求1所述的开关元件驱动电路，其中，

6.根据权利要求2所述的开关元件驱动电路，其中，

技术总结
本发明的目的在于提供在刚导通后也能够对流过过流状态的开关元件的负载电流的增加进行抑制的开关元件驱动电路。在本发明中，缓冲器(2)输出示出与元件控制信号(S0)相同逻辑电平的栅极驱动信号(S2)，反转缓冲器(3)输出示出与元件控制信号(S0)相反逻辑电平的基极驱动信号(S3)。电阻(11)插入至缓冲器(2)的输出和IGBT(1)的栅极之间。PNP双极晶体管(Q1)的发射极与IGBT(1)的栅极连接，集电极与基准电位(GND)连接。二极管(D1)插入至缓冲器(2)的输出和PNP双极晶体管(Q1)的基极之间。反转缓冲器(3)的输出经由电阻(12)而与PNP双极晶体管(Q1)的基极连接。

技术研发人员：日山一明
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24