[發(fā)明專利]半導體器件驅動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580085300.7
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN108432134B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 外園和也;山本晃央;王東
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H03K17/30
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

半導體器件驅動電路具有：閾值調整電路，其輸出閾值；不飽和電壓檢測電路，其在半導體開關元件的第1電極與第2電極之間的電壓是不飽和電壓的情況下，取得以預先確定的增加率增加的檢測電壓，且對上述檢測電壓是否比上述閾值高進行判定；以及驅動電路，其基于輸入信號生成上述半導體開關元件的驅動信號，且在通過上述不飽和電壓檢測電路判定為上述檢測電壓比上述閾值高的情況下，將上述驅動信號維持為切斷。上述閾值調整電路能夠在第1電壓與比上述第1電壓低的第2電壓之間對上述閾值進行切換，在上述半導體開關元件是斷開狀態(tài)的情況下將上述第1電壓作為上述閾值輸出，在上述半導體開關元件接通，上述第1電極與上述第2電極之間的電壓是飽和電壓的情況下，將上述第2電壓作為上述閾值輸出。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件驅動電路。

背景技術

當前，如例如在國際公開第2014/115272號中所公開的那樣，作為半導體開關元件的短路保護功能，已知對半導體開關元件的不飽和電壓進行檢測的方法。通常，在半導體開關元件處于接通狀態(tài)時，半導體開關元件的端子間電壓降低而穩(wěn)定在某最小電壓。該最小電壓也稱作“飽和電壓”。另外，作為在這里所說的“端子間電壓”的具體例，如果半導體開關元件是例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，則是集電極發(fā)射極間電壓，如果是MOSFET，則是源極-漏極間電壓。如果半導體開關元件成為短路狀態(tài)，則半導體開關元件的端子間電壓由于過電流而從飽和電壓起上升。由于端子間電壓從飽和電壓起上升，因此端子間電壓成為與飽和電壓不一致的異常電壓即不飽和電壓。通過對該不飽和電壓進行檢測，從而能夠對半導體開關元件的短路進行檢測。

在國際公開第2014/115272號所公開的方法中，在半導體器件驅動電路與半導體開關元件間具有高耐壓二極管和高耐壓電容元件，由于在半導體開關元件不飽和時對上述電容元件進行充電，從而檢測到半導體開關元件處于不飽和狀態(tài)。具體地說，通過恒定電流電路對電容元件進行充電，從而端子VDSH的電壓上升，在端子VDSH的電壓變得大于或等于一定值的情況下，判斷為產(chǎn)生了半導體開關元件的不飽和電壓。

專利文獻1：國際公開第2014/115272號

發(fā)明內容

半導體開關元件的接通動作能夠分為瞬態(tài)時和穩(wěn)態(tài)時而進行考慮。瞬態(tài)時表示進行半導體開關元件的導通動作的短期間。也將該瞬態(tài)時稱作“導通動作時”。導通動作時是下述期間，即，由于驅動信號的上升，柵極電壓從低電平上升至高電平，從而半導體開關元件從切斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)。另一方面，穩(wěn)態(tài)狀態(tài)是指下述狀態(tài)，即，導通完成，半導體開關元件的柵極電壓穩(wěn)定在高電平，在半導體開關元件的輸出端子間流過電流。也將該穩(wěn)態(tài)時稱作“穩(wěn)態(tài)接通動作時”。

短路時的半導體開關元件的端子間電壓依賴于輸入至半導體開關元件的柵極電壓及短路電流。在相同的短路電流值的情況下，柵極電壓越大則端子間電壓變得越小，柵極電壓變得越小則端子間電壓變得越大。具體地說，當半導體開關元件在穩(wěn)態(tài)接通動作中短路的情況下，由于是在柵極電壓高的狀態(tài)下產(chǎn)生短路狀態(tài)，因此端子間電壓是小的值。另一方面，在半導體開關元件剛導通之后成為短路狀態(tài)的情況下，由于導通前的柵極驅動信號是低電平，因此柵極電壓低。因此，當在短路時將半導體開關元件導通的情況下，端子間電壓比穩(wěn)態(tài)接通動作時大。

在發(fā)生了短路的情況下，優(yōu)選迅速地實施半導體開關元件的保護。為此，考慮到如上所述的存在于柵極電壓與端子間電壓之間的相關性，優(yōu)選將在基于不飽和電壓而對是否發(fā)生了短路進行檢測的電路中使用的閾值進行可變設定。具體地說，優(yōu)選將穩(wěn)態(tài)接通動作時的閾值設定得小于導通動作時的閾值。另外，為了減輕短路時的對半導體開關元件的負載，優(yōu)選在端子間電壓小的期間迅速地將半導體開關元件切斷。