CN103259514B

CN103259514B - 栅极驱动电路

Info

Publication number: CN103259514B
Application number: CN201310051657.6A
Authority: CN
Inventors: 川本哲平; 三浦亮太郎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-16
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2033-02-16
Also published as: JP5477407B2; JP2013169102A; CN103259514A; US8729929B2; US20130214823A1

Abstract

栅极驱动电路（6、31、41、51、61、71）包括栅极控制电路（8、9）以及栅极电压限制电路（10、32）。栅极控制电路（8、9）响应于导通命令和关断命令来建立或断开从电源线（7）到晶体管（5）的栅极端子的栅极电压供应路径（16）的电连续性。栅极电压限制电路响应于导通命令，至少在直到对大于故障判定值的电流是否流到晶体管（5）的确定结束的时段中，将晶体管（5）的栅极电压限制为小于或等于第一电压，并随后将栅极电压限制为小于或等于第二电压。

Description

栅极驱动电路

技术领域

本公开内容涉及栅极驱动电路。

背景技术

在短路故障发生在形成桥电路的上臂晶体管和下臂晶体管之一中，并且没有短路故障的其它晶体管导通的情况下，短路电流会流入这些晶体管，并可能会发生二次故障。此外，当用于耦合负载的输出端子对电源线造成短路时，或当短路故障发生在作为负载的电机的绕组中时，可能会出现类似问题。

JP-A-2009-71956（对应于US2009/0066402A1）公开了一种技术，其中，在晶体管为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的情况下，当给定导通命令时，将略大于阈值的栅极电压施加到IGBT，以在有源区状态下激活IGBT，并基于在那时的检测电流来检测短路故障的存在或不存在。随后，在确定并未发生短路故障之后，施加足够高的栅极电压以在饱和区状态下激活IGBT。

在上述配置中，当栅极电压太高，以致超过IGBT的栅极击穿电压VGES时，IGBT可能会被损害，或者IGBT的寿命可能会减少。在传统的栅极驱动电路中，采用齐纳二极管等来保护由于浪涌而导致的栅极电压的过渡性增大，并且采用稳定电源来保护由于电源电压的改变而导致的栅极电压的固定性增大。执行短路保护的电路和执行栅极保护的电路这两者限制了栅极电压。然而，因为保护的特性完全不同，因此，迄今并不存在集成电路。本申请的发明人发现了传统栅极驱动电路的缺点，诸如，电路尺寸的增大以及短路保护和栅极保护的保护水平的相对精度的劣化。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种栅极驱动电路，其能够使用单个栅极电压限制电路来执行短路保护和栅极保护。

根据本公开内容一方面的栅极驱动电路包括栅极控制电路和栅极电压限制电路。栅极控制电路响应于导通命令而建立从电源线到晶体管的栅极端子的栅极电压供应路径的电连续性，并响应于关断命令而断开所述栅极供应路径的电连续性。栅极电压限制电路响应于导通命令，至少在直到对大于故障判定值的电流是否流到晶体管的确定结束的时段中，将晶体管的栅极电压限制为小于或等于第一电压，并随后将晶体管的栅极电压限制为小于或等于第二电压。将第一电压设定为使得流到晶体管的电流小于或等于最大允许电流而不考虑施加到晶体管的电压。将第二电压设定为小于或等于晶体管的栅极击穿电压。

栅极驱动电路可以使用单个栅极电压限制电路来执行短路保护和栅极保护。

附图说明

根据结合附图一起做出的以下详细描述，本公开内容的另外目的和优点将更加明显。在附图中：

图1是示出根据本公开内容的第一实施例的栅极驱动电路的视图；

图2是示出逆变器设备的视图；

图3是示出每一信号的状态与栅极电压的波形之间的对应关系的视图；

图4是示出根据本公开内容的第二实施例的栅极驱动电路的视图；

图5是示出根据本公开内容的第三实施例的栅极驱动电路的视图；

图6是示出根据本公开内容的第四实施例的栅极驱动电路的视图；

图7是示出根据本公开内容的第五实施例的栅极驱动电路的视图；

图8是示出根据本公开内容的第六实施例的栅极驱动电路的视图；以及

图9是示出根据第六实施例的每一信号的状态、栅极电压的波形以及电流限制值之间的对应关系的视图。

具体实施方式

（第一实施例）

将参照图1到图3来描述本公开内容的第一实施例。通过电源线2、3向图2所示的逆变器设备1供应来自车载电池的电池电压VBATT，并且该逆变器设备1基于通过光耦合器从微控制器（未示出）传送的脉宽调制（PWM）控制信号Dup、Dvp、Dwp、Dun、Dvn、Dwn，将交流电压传送到无刷DC电机4。

在电源线2、3之间，上臂的IGBT5up、5vp、5wp和下臂的IGBT5un、5vn、5wn形成了三相桥电路。每一IGBT与续流二极管并联耦合。每一IGBT5up-5wn是包括用于感测电流的IGBT的单独模块。IGBT5up-5wn由栅极驱动电路6up-6wn分别驱动。每一栅极驱动电路6up-6wn是单独的集成电路（IC）。

通过电源线7u、7v、7w分别向上臂的栅极驱动电路6up、6vp、6wp供应电源电压VDu、Vdv、VDw。电源线7u、7v、7w的参考电位分别为输出节点nu、nv、nw。通过电源线7向下臂的栅极驱动电路6un、6vn、6wn供应电源电压VD。电源线7的参考电位为地。因为栅极驱动电路6up-6wn具有相同的配置，因此将栅极驱动电路6up-6wn归纳为栅极驱动电路6。类似地，将IGBT5up-5wn归纳为IGBT5，并且将控制信号Dup-Dwn归纳为控制信号D。

图1所示的栅极驱动电路6包括用作栅极控制电路的金属氧化物半导体（MOS）晶体管8、9、栅极电压限制电路10以及电流限制电路11。IC的端子6a是控制信号D的输入端子。端子6b是栅极电压VG的输出端子。当通过光耦合器电平转换的控制信号D等于电源电压VD时，即在控制信号D是H电平时，控制信号是关断命令。当控制信号D等于参考电位时，即，当控制信号D是L电平时，控制信号是导通命令。

栅极电压限制电路10包括栅极电压限制电路10a和栅极电压限制电路10b。栅极电压限制电路10a将栅极电压VG限制到小于或等于第一电压V1。栅极电压限制电路10b将栅极电压VG限制到小于或等于第二电压V2。栅极电压限制电路10a、10b不同时操作。在IGBT的导通驱动时，栅极电压限制电路10a、10b在彼此协同的计时下操作。

栅极电压限制电路10a包括参考电压产生电路12a、运算放大器13a、MOS晶体管14a以及开关15a。参考电压产生电路12a产生第一电压V1。运算放大器13a接收第一电压V1和栅极电压VG。MOS晶体管14a耦合在端子6b与地之间。开关15a耦合在MOS晶体管14a的栅极与地之间。类似地，栅极电压限制电路10b包括参考电压产生电路12b、运算放大器13b、MOS晶体管14b以及开关15b。参考电压产生电路12b产生第二电压V2。运算放大器13b接收第二电压V2和栅极电压VG。MOS晶体管14b耦合在端子6b与地之间。开关15b耦合在MOS晶体管14b的栅极与地之间。

参考电压产生电路12a、12b由共用设置的带隙电路、以及对带隙电压进行放大或分压的放大器电路或电阻分压电路来形成。开关15a、15b在钳位信号Sc1、Sc2处于L电平时分别接通，并且开关15a、15b在钳位信号Sc1、Sc2处于H电平时分别断开。因此，当钳位信号Sc1、Sc2处于L电平时，栅极电压限制电路10a、10b的操作停止。

电流限制电路11对流到从电源线7到端子6b的栅极电压供应路径16的电流进行限制。在栅极电压供应路径16中，电阻器17和p沟道型MOS晶体管18串联耦合。电阻器17设置在IC的外部，以使得可以改变电流限制值。

在电源线7与地之间，电阻器19和电流输出电路20串联耦合。电流输出电路20包括彼此并联耦合的两个恒流电路21a、21b和与恒流电路21b串联耦合的开关22，以使得电流输出电路20可以在两级下来改变电流值。当电流控制信号Sa处于H电平时开关22接通，并且当电流控制信号Sa处于L电平时开关22断开。运算放大器23接收电阻器17和电阻器19的低电位侧端子的电压，并将采用差分放大处理的电压传送到MOS晶体管18的栅极。

在电源线7与MOS晶体管18的栅极之间，耦合p沟道型MOS晶体管8。MOS晶体管8的栅极接收通过由反相器24来反相控制信号D所获得的信号。在端子6b与地之间，电阻器25和n沟道型MOS晶体管9串联耦合。MOS晶体管9的栅极接收控制信号D。MOS晶体管8、9响应于导通命令建立从电源线7至晶体管5的栅极端子的栅极电压供应路径16的电连续性，并且响应于关断命令断开栅极供应路径16的电连续性。

接下来，将参照图3来描述本实施例的效果。图3是示出控制信号D、钳位信号Sc1、Sc2、以及电流控制信号Sa的状态和栅极电压VG的波形的视图。在栅极电压VG的波形中，实线表示栅极电压VG，虚点化线表示栅极电压VG的限制电压（第一电压V1、第二电压V2），并且虚双点化线表示栅极击穿电压VGES。

当控制信号D从H电平（关断命令）转变为L电平（导通命令）时，MOS晶体管8、9关断，采用恒定电流对栅电容进行充电，并且IGBT5导通。当控制信号D从L电平转变为H电平时，MOS晶体管8、9导通，并且IGBT5关断。在导通时存在镜像时段。

当栅极驱动电路6激活（导通驱动）IGBT5时，栅极电压限制电路10在第一时段（从时间t1到时间t3）和第二时段（在时间t3之后）中的每一个中均限制栅极电压VG。在第一时段中，栅极驱动电路6将钳位信号Sc1设定到H电平，并将钳位信号Sc2设定到L电平，以便操作栅极电压限制电路10a。在第二时段中，栅极驱动电路6将钳位信号Sc1设定到L电平。而且，当电源电压VD大于栅极击穿电压VGES时，或当电源电压VD未充分小于栅极击穿电压VGES时，栅极驱动电路6将作为栅极保护信号的钳位信号Sc2设定成H电平，以便操作栅极电压限制电路10b。

在导通驱动开始之后紧随的第一时段是在短路发生在其它臂的IGBT5（例如，IGBT5up）（该其它臂的IGBT5与当前IGBT5（例如，IGBT5un）、输出节点（x：u、v、w）、无刷DC电机4的绕组等一起形成桥电路）中的情况下，用于确定短路故障存在与否并同时将流到IGBT5的电流限制到小于或等于最大允许电流所需的时段。最大允许电流对于IGBT5和可以被供应到IGBT而不造成故障的最大电流而言是独一的。

确定由参考电压产生电路12a产生的第一电压V1，以使得当第一电压V1被用作IGBT5的栅极电压VG时，将集电极电流限制为小于或等于最大允许电流而不考虑集电极与发射极之间的电压。不用说第一电压V1小于IGBT5的栅极击穿电压VGES。当栅极电压VG大于或等于第一电压V1时，由于运算放大器13a和MOS晶体管14a的恒定电压效应而将栅极电压VG钳位到第一电压V1（从时间t2到时间t3的时段）。

尽管在图中未示出，栅极驱动电路6包括短路故障确定电路。短路故障确定电路在第一时段中确定流到IGBT5的集电极电流是否大于故障判定值。将故障判定值设定成在当短路未发生时大于流到IGBT5的最大电流而在短路发生时小于流到IGBT5的电流（小于或等于最大允许电流）的范围内的值。第一时段是长于用于短路故障确定所需时间的固定时间。如果短路故障确定电路确定集电极电流大于故障判定值，则短路故障确定电路在第一时段结束时导通MOS晶体管8、9，以停用（关断驱动）IGBT5。

由于运算放大器23和MOS晶体管18的恒定电流效应，电流限制电路11在导通驱动时限制流入栅极电压供应路径16中的电流Io。当流到恒流电路21a、21b以及电阻器19的电流为Ia、Ib、Ir，以及电阻器17、19的电阻值为R1、R2时，电流Io的限制值ILMT可以由以下等式（1）来表示。

ILMT=(R2/R1)×Ir...(1)

在第一时段中，直到栅极电压VG达到第一电压V1（从时间t1到时间t2），电流控制信号Sa转变至H电平，并且开关22接通。因此，Ir=Ia+Ib，限制值ILMT增大，栅电容的充电速度增大，并且可以减小镜像时段和第一时段。在栅极电压VG达到第一电压V1之后的时段（从时间t2到时间t3）中，电流控制信号Sa转变至L电平，并且开关22断开。因此，Ir=Ia，并且限制值ILMT减小。因此，可以减小从电源线7通过MOS晶体管18、14a所浪费的驱动电流。

在第一时段结束且确定了未发生短路时，第二时段开始。在第二时段中，为了减少损耗，需要足够的栅极电压以使得IGBT5操作在饱和区中。然而，当大于栅极击穿电压VGES的栅极电压VG被施加到IGBT5时，会出现故障。因此，当存在电源电压VD超过栅极击穿电压VGES的可能性时，操作栅极电压限制电路10b。在该情况下，由参考电压产生电路12b产生的第二电压V2小于或等于栅极击穿电压VGES，并且该第二电压V2是足以将IGBT5操作在饱和区中的电压（V1<V2≤VGES）。为了确保余量，第二电压V2可以略小于栅极击穿电压VGES。

当栅极电压VG大于第二电压V2时，由于运算放大器13b和MOS晶体管14b的恒定电流效应而将栅极电压VG钳位到第二电压V2（在时间t4之后）。在图3中的栅极电压波形中，在时间t4之后的虚线表示在电源电压VD大于栅极击穿电压VGES的情况下未执行栅极保护操作时的栅极电压VG。

在第二时段中，电流控制信号Sa变成H电平，从而开关22接通，直到栅极电压VG达到第二电压V2为止（从时间t3到时间t4）。因此，Ir=Ia+Ib，且限制值ILMT增大。因此，栅极电压VG从第一电压V1上升到第二电压V2的所需时间可以被减小。在栅极电压VG达到第二电压V2之后，电流控制信号Sa变成L电平，且开关22断开。因此，Ir=Ia，且限制值ILMT减小。因此，可以减小从电源线7通过MOS晶体管18、14b所浪费的驱动电流。

如上所述，当根据本实施例的栅极驱动电路6接收到导通命令时，栅极驱动电路6将栅极电压VG限制到第一电压V1，以将IGBT操作在有源区中，并且栅极驱动电路6执行短路故障确定，同时将集电极电流限制到小于或等于最大允许电流。因此，即使在短路故障发生在逆变器设备1中的部件中时，也能够限制由于过大短路电流而导致的二次故障的发生。换言之，根据本实施例的栅极驱动电路6可以实现短路保护。

在短路故障确定之后，栅极驱动电路6将栅极电压VG的限制值从第一电压V1改变至第二电压V2，将该栅极电压VG的限制值设定为小于栅极击穿电压VGES。因此，即使在电源电压VD超过栅极击穿电压VGES时，或者即使在浪涌电流叠置在电源电压VD上时，也可以限制IGBT5的栅极故障以及寿命的减少。换言之，栅极驱动电路6可以实现栅极保护。因为将第二电压V2设定为足以在饱和区状态下导通IGBT，因此可以减小在导通时段中的损耗。

因为第一电压V1自然小于或等于栅极击穿电压VGES，因此栅极驱动电路6不需要同时执行短路保护和栅极保护。针对这一点，栅极电压限制电路10具有用于栅极保护操作以及短路保护操作的配置。通过该配置，可以减小电路尺寸，可以提高针对故障的可靠性，以及可易于在保护操作之间的协调操作。

换言之，通过使用单个栅极电压限制电路10，针对钳位信号Sc1、Sc2变化的电路延迟可以被均衡，并且在无中断的情况下连续地执行短路保护和栅极保护。因此，栅极驱动电路6必然可以保护栅极免受过大电压。而且，当基于共用的带隙电压来产生电压V1、V2并且运算放大器13a、13b以及MOS晶体管14a、14b中的部件对称布置时，可以提高第一电压V1（其是用于短路保护的保护电平）和第二电压（其是用于栅极保护的保护电平）的相对精度，并且可以减小由于温度的变化而导致的元件变化和电压V1、V2之间的差别。

在第一时段和第二时段中，栅极驱动电路6在将栅极电压VG钳位到第一电压V1和第二电压V2之前将电流限制值设定到较大值，并在钳位之后将电流限制值设定至较小值。因此，可以减小IGBT5的导通时间，并且可以减小与IGBT5的栅极驱动相关的功率损耗和热生成。

（第二实施例）

将参照图4来描述根据本公开内容的第二实施例的栅极驱动电路31。栅极驱动电路31中的栅极电压限制电路32具有以下配置：其中除了参考电压产生电路12a、12b之外，图1中所示的栅极电压限制电路10a和10b被共用化（commonalized）。换言之，栅极电压限制电路32包括参考电压产生电路12a、12b、运算放大器13、MOS晶体管14以及开关15、33。钳位信号Sc3控制开关15的接通-断开状态，并且钳位信号Sc4控制开关33的切换状态。

在第一时段中，栅极驱动电路31由钳位信号Sc4选择第一电压V1，并且将钳位信号Sc3设定为H电平以断开开关15，从而操作栅极电压限制电路32。在第二时段中，当电源电压VD大于栅极击穿电压VGES时，或当电源电压VD并不充分小于栅极击穿电压VGES时，栅极驱动电路31由钳位信号Sc4选择第二电压V2，并将钳位信号Sc3设定至H电平，从而操作栅极电压限制电路32。

在根据本实施例的栅极电压限制电路32中，除了参考电压产生电路12a、12b之外，与短路保护相关的栅极电压限制电路和与栅极保护相关的栅极电压限制电路被共用化。因此，可以进一步改进电路的尺寸，可以进一步提高针对故障的可靠性，以及可更易于保护在保护操作之间的协调操作。

（第三实施例）

将参照图5来描述根据本公开内容的第三实施例的栅极驱动电路41。该栅极驱动电路41包括产生钳位信号Sc2（栅极保护信号）的电源电压监控电路42。电源电压监控电路42包括电阻器43、44、参考电压产生电路45以及比较器46。电阻器43、44以预定分割比对电源电压VD进行分压。参考电压产生电路45产生参考电压Vc。比较器46将分压与参考电压Vc进行比较。通过将预定的分割比乘以基于IGBT5的栅极击穿电压VGES所设定的监控电平来获得参考电压Vc。

将监控电平设定为小于或等于第二电压V2。当电源电压VD大于或等于监控电平时，钳位信号Sc2变为H电平，并且栅极电压限制电路10b操作为将栅极电压VG限制到小于或等于第二电压V2。在这种情况下，当电源电压大于或等于监控电平时，开关15b也在第一时段中断开。因此，栅极电压限制电路10a、10b同时操作。然而，因为满足了V1<V2的关系，因此在第一时段中，栅极电压限制电路10a操作为将栅极电压VG限制为小于或等于第一电压V1，并且栅极电压限制电路10b不操作。在本实施例中，栅极驱动电路41启动和停止栅极保护操作。因此，来自外部的钳位信号Sc2不是必需的。

（第四实施例）

将参照图6来描述根据本公开内容的第四实施例的栅极驱动电路51。该栅极驱动电路51包括位于IGBT5的封装中的温度检测元件52。该温度检测元件52可以操作为温度检测部，并检测IGBT5的温度。该温度检测元件52例如由二极管形成，该二极管由恒定电流来驱动，并输出正向电压作为温度检测信号。栅极驱动电路51在端子51c处接收温度检测信号，并且根据检测温度来改变第一电压V1、第二电压V2以及电阻器43的电阻值（即，监控电平）。例如，通过该配置，第二电压V2可以被控制如下。

（i）第二电压V2随着检测温度的增大而增大。IGBT5的静态特性随着检测温度的增大而劣化。换言之，集电极电流随着检测温度的增大而减小。因此，通过随着检测温度的增大而增大栅极电压VG，可以减小导通状态功率损耗。

（ii）第二电压V2随着检测温度的增大而减小。IGBT5的栅极氧化层的劣化率随着栅极与源极之间的温度和电压的增大而增大。因此，通过随着检测温度的增大而降低栅极电压VG，可以减小劣化率。

（iii）第二电压V2随着检测温度的减小而减小。IGBT5的静态特性随着温度的减小而提高。换言之，集电极电流随着温度的减小而增大。因此，在切换时很可能产生浪涌电流。因此，通过随着检测温度的减小而减小栅极电压VG，可以限制浪涌电流。

以这种方式，根据本实施例的栅极驱动电路51可以基于IGBT5的静态特性的温度改变以及由于温度而导致的栅极氧化层的劣化特性来合适地保护栅极，同时减小在IGBT5中产生的损耗，并减少栅极氧化层的劣化。此外，当短路故障发生在逆变器设备1或无刷DC电机4中时，栅极驱动电路51必定可以将流到IGBT5的电流控制到小于或等于最大允许电流。

（第五实施例）

将参照图7来描述根据本公开内容的第五实施例的栅极驱动电路61。该栅极驱动电路61包括钳位确定电路62。该钳位确定电路62包括MOS晶体管63a、63b以及电阻器64。MOS晶体管63a、63b彼此并联耦合。电阻器64将MOS晶体管63a、63b的栅极拉到控制电源线65（例如，5V）。MOS晶体管63a、63b的栅极分别与MOS晶体管14a、14b的栅极耦合。

当栅极电压VG钳位到第一电压V1时，MOS晶体管14a和MOS晶体管63a导通，并且电流控制信号Sa变为L电平。当栅极电压VG钳位到第一电压V2时，电流控制信号Sa变为L电平。换言之，钳位确定电路62检测栅极电压限制电路10a、10b中的至少一个钳位栅极电压VG的状态。根据该配置，栅极驱动电路61产生电流控制信号Sa，并合适地控制电流Io的限制值ILMT。因此，来自外部的控制信号不是必需的。

（第六实施例）

将参照图8来描述根据本公开内容的第六实施例的栅极驱动电路71。该栅极驱动电路71包括电流限制电路72。电流限制电路72包括三个恒流电路21a、21b、21c并联耦合的电流输出电路73。恒流电路21c与开关74串联耦合。开关74在电流控制信号Sb处于H电平时接通。开关74在电流控制信号Sb处于L电平时断开。流入恒流电路21a、21b、21c的电流分别为Ia、Ib、Ic。值Ia、Ib可以不同于上述实施例中的值。因此，基于电流控制信号Sa、Sb，电流限制电路72可以以比电流限制电路11b更多的级来改变电流。

栅极驱动电路71包括产生电流控制信号Sb的控制电压确定电路75。在控制电源线65与地之间，电阻器76和MOS晶体管77串联耦合。将MOS晶体管77的漏极电压通过反相器78传送到与非门79。MOS晶体管77的栅极与MOS晶体管14b的栅极耦合。电阻器80、81串联耦合在电源线7与地之间，并将分压传送到与非门79。电流控制信号Sb是与非门79的输出信号。

图9是示出控制信号D、钳位信号Sc1、Sc2和电流控制信号Sa、Sb的状态以及栅极电压VG和电流限制值ILMT的波形的视图。第一时段中的操作和在第二时段中没有钳位的操作类似于上述实施例中的操作。在该情况下，电流的限制值ILMT为(R2/R1)×(Ia+Ib+Ic)或(R2/R1)×(Ia+Ic)。

在第二时段中，当栅极电压限制电路10b将栅极电压VG钳位到第二电压V2时，反相器78的输出变为H电平。在该状态下，当电源电压VD小于确定电平（该确定电平取决于电阻器80、81的分压比以及与非门79的阈值）时，则电流控制信号Sb变为H电平，且限制值ILMT变为(R2/R1)×(Ia+Ic)。另一方面，当电源电压VD大于确定电平时，电流控制信号Sb变为L电平，并且电流值ILMT减小到(R2/R1)×Ia。

电路限制电路72中的MOS晶体管18在第二时段中需要承受电源电压VD与在钳位处的第二电压V2之间的电压差。因此，损耗随着电源电压VD的增大而增大。当电源电压VD大于确定电平时，根据本实施例的栅极驱动电路71还减小电流Io的限制值ILMT。因此，可以限制电流限制电路72和栅极驱动电路71的功耗的增加。

（其它实施例）

尽管参照附图结合本发明的示例性实施例已充分地描述了本发明，然而应当注意的是对于本领域技术人员而言各种改变和修改将变得明显。

此外，在第三至第六实施例中，与短路保护相关的栅极电压限制电路和与栅极保护相关的栅极电压限制电路可以采用类似于第二实施例的方法而被共用化。在该情况下，MOS晶体管63b在第五和第六实施例中不是必需的，并且MOS晶体管63a的栅极与MOS晶体管14的栅极相耦合。在第六实施例中，MOS晶体管77的栅极与MOS晶体管14的栅极相耦合。

在第四至第六实施例中，第一电压V1、第二电压V2以及电阻器43的电阻值（监控电平）中的一个或两个可以根据检测温度来改变。代替电阻器43，可以改变电阻器44的电阻值或参考电压VB。在第六实施例中，可以根据检测温度来改变电阻器80或电阻器81的电阻值。此外，在第一和第二实施例中，可以根据检测温度来改变第一电压和第二电压中的至少一个。

电流限制电路11、72可以被配置为在第二时段中在将IGBT5的栅极电压限制为等于第二电压V2的时段的至少一部分中，限制流入栅极电压供应路径16中的电流。

电流限制电路11、72可以被配置为在栅极电压VG在第一时段中和第二时段中被钳位到第一电压V1和第二电压V2之前，并不限制流入栅极电压供应路径16中的电流。因此，可以进一步减小IGBT5的导通时间。

在第一到第三实施例中，可以包括钳位确定电路62。在第一到第四实施例中，可以由电流限制电路72来替换电流限制电路11，并可以包括控制电压确定电路75。

可以以流入栅极电压供应路径16中的电流随着电源电压VD的增大而减小的方式，将电流限制电路72和控制电压确定电路75限制在多级中。电流限制电路11可以配置为以多级来改变电流值。代替IGBT5，可以使用诸如MOS晶体管的电压驱动半导体元件。

Claims

1.一种栅极驱动电路，包括：

栅极控制电路(8、9)，其响应于导通命令而建立从电源线(7)到晶体管(5)的栅极端子的栅极电压供应路径(16)的电连续性，并响应于关断命令而断开所述栅极电压供应路径(16)的电连续性；以及

栅极电压限制电路(10、32)，其响应于所述导通命令，至少在直到对大于故障判定值的电流是否流到晶体管(5)的确定结束的时段中，将所述晶体管(5)的栅极电压限制为小于或等于第一电压，并随后将所述晶体管(5)的所述栅极电压限制为小于或等于第二电压，

其中，将所述第一电压设定为使得流到所述晶体管(5)的电流小于或等于最大允许电流而不考虑施加到所述晶体管(5)的电压，并且

其中，将所述第二电压设定为小于或等于所述晶体管(5)的栅极击穿电压，

其中所述栅极驱动电路还包括电源电压监控电路(42)，其在所述电源线(7)的电压大于或等于监控电平时传送栅极保护信号，所述监控电平根据所述晶体管(5)的所述栅极击穿电压来设定，

其中，在所述栅极电压限制电路(10、32)将所述晶体管(5)的所述栅极电压限制在小于或等于所述第一电压的时段结束之后，所述栅极电压限制电路(10、32)在所述栅极保护信号被传送时，将所述栅极电压限制为小于或等于所述第二电压，并且所述栅极电压限制电路(10、32)在所述栅极保护信号未被传送时，不限制所述栅极电压。

2.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，还包括：

温度检测部(52)，其检测所述晶体管(5)的温度；

其中，所述电源电压监控电路(42)被配置为根据由所述温度检测部(52)检测的所述晶体管(5)的温度来改变所述监控电平。

3.一种栅极驱动电路，包括：

其中所述栅极驱动电路还包括温度检测部(52)，其检测所述晶体管(5)的温度，

其中，所述栅极电压限制电路(10)被配置为根据由所述温度检测部(52)检测的所述晶体管(5)的温度来改变所述第一电压和所述第二电压中的至少一个的电平。

4.一种栅极驱动电路，包括：

其中所述栅极驱动电路还包括电流限制电路(11、72)，其在所述栅极电压限制电路(10、32)将所述晶体管(5)的所述栅极电压限制为等于所述第二电压的时段的至少一部分中，将流到所述栅极电压供应路径(16)的电流限制为小于或等于电流限制值。

5.根据权利要求4所述的栅极驱动电路，

其中，所述电流限制电路(72)以所述电流随着所述电源线(7)的电压的增大而减小的方式，来限制流到所述栅极电压供应路径(16)的电流。

6.根据权利要求4所述的栅极驱动电路，

其中，所述电流限制电路(11、72)在从所述晶体管(5)的所述栅极电压的限制值从所述第一电压改变到所述第二电压的时候到所述栅极电压达到所述第二电压的时候的时段中，将流到所述栅极电压供应路径(16)的所述电流限制在电流限制值，所述电流限制值大于在所述栅极电压被限制为等于所述第二电压的时段中的电流限制值。

7.根据权利要求4所述的栅极驱动电路，

其中，所述电流限制电路(11、72)在从所述晶体管(5)的所述栅极电压的限制值从所述第一电压改变到所述第二电压的时候到所述栅极电压达到所述第二电压的时候的时段中，不限制流到所述栅极电压供应路径(16)的电流。