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JP3448340B2 - Ｉｇｂｔ障害電流制限回路及び方法 - Google Patents

Ｉｇｂｔ障害電流制限回路及び方法

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Publication number
JP3448340B2
JP3448340B2 JP06512194A JP6512194A JP3448340B2 JP 3448340 B2 JP3448340 B2 JP 3448340B2 JP 06512194 A JP06512194 A JP 06512194A JP 6512194 A JP6512194 A JP 6512194A JP 3448340 B2 JP3448340 B2 JP 3448340B2
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JP
Japan
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igbt
voltage
gate
mosfet
short circuit
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JP06512194A
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JPH06351226A (ja
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ラウル・エス・チョカワラ
ジャミー・ピー・キャット
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Infineon Technologies Americas Corp
Original Assignee
International Rectifier Corp USA
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Publication date
Application filed by International Rectifier Corp USA filed Critical International Rectifier Corp USA
Publication of JPH06351226A publication Critical patent/JPH06351226A/ja
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
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    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲート バイポー
ラ トランジスタ（本明細書において、「ＩＧＢＴ」と
記す）の耐短絡能力を改善するための回路及び方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】パワートランジスタは、電力
を制御及び変換する電気機器に使用されている。上記制
御等はパワートランジスタを所定の間隔でオン、オフ切
り換えすることにより達成される。上記パワートランジ
スタは、通常状態及び概算された過負荷状態においても
運転回路電流を確実とするようにシステムの設計者によ
って選択される。しかしながら、障害もしくは短絡状態
にあっては、上記パワートランジスタはそれ自身のゲイ
ンにより主に制限される非常に高いサージ電流にさらさ
れる可能性がある。外部手段による、障害電流の適時な
制御及び除去のみがこのようなデバイスを損傷から保護
することができる。
【０００３】システム損傷が非常に現実的である機器に
おいて、モータドライブマーケット（the motor-drive
market）が主たる例であるが、外部保護回路が障害を検
知しベース／ゲートのドライブを断つことでそのトラン
ジスタをオフ状態とするように使用される。“インテリ
ジェント”モジュールが使用されるものを除き、このよ
うなすべての機器において保護回路はデバイスに対して
外部に接続される。
【０００４】したがって、デバイス製造者は、デバイス
が障害電流に耐え得る時間である最小耐短絡時間を保証
することを要求される。デバイスのトレードオフが耐短
絡時間とパワートランジスタの電流伝達率の間で存在す
る。即ち、上記トランジスタの上記電流伝達率が大きく
なればなるほど障害電流値が大きくなり、耐短絡時間が
短くなる。図１に示す上記トレードオフは、ＩＧＢＴデ
バイスに固有のより高いゲインのためＩＧＢＴトランジ
スタ製造者にとってはより重要なこととなる。現在、利
用できる低ゲインＩＧＢＴは、より長い短絡時間を有す
るものではあるが、動作能力の損失がある。一方、能力
がよりよいものはより迅速な動作をする外部保護回路を
必要とする。
【０００５】現在の市場の動向はシステム能力を改善す
ることである。このことは、高能力ＩＧＢＴを要求する
ことと解釈される。より長い短絡時間（１０μｓ）の要
求は、特に現在の設計にあっては未だに支配的である。
よって高能力（より高いゲイン）で、かつ長い短絡時間
を有するＩＧＢＴの差し迫った要求がある。しかしなが
ら、固有のデバイストレードオフは、ＩＧＢＴがその両
者を有することを拒んでいる。
【０００６】従来からＩＧＢＴを保護するための方法が
発明されているが、完全に満足するものではない。例え
ば、図２に示される従来の回路は、ＩＧＢＴ電流をモニ
タするためにＩＧＢＴ電流センス（current sense IGB
T）を使用する。もしデバイスの電流が設定値を越えた
ならば、センス抵抗(sense-resistor)Ｒ１に発生する電
圧は、ＭＯＳＦＥＴのゲートしきい値レベルを越えて上
昇する。上記ＭＯＳＦＥＴが導通を開始したとき、外部
の直列ゲート抵抗ＲＧに電圧降下が発生する。したがっ
てＩＧＢＴのゲート電圧は減少しデバイスの電流が調整
される。この回路の制約は、電流センスＩＧＢＴにのみ
使用できるという点である。電流センスＩＧＢＴを製造
するコスト効果及び電流センス比における誤差を制御す
ることに関する問題は、考慮すべき主要な事柄である。
パワーモジュールにおいて現在使用されている非常に多
くのＩＧＢＴは電流センスのタイプではない。また、こ
の回路は、電流センス端子が外部に導かれている場合を
除き、ＩＧＢＴモジュールに外的に差し込む（plug）こ
とができない。尚、電流センス端子を外部に導くこと
は、回路の感度をシステムノイズまでにする可能性があ
ることから、不利な作業となる。さらに上記ＲＧにおけ
る回路従属関係はＩＧＢＴのターンオン損失を悪くす
る。
【０００７】図３に示す従来の回路は、センス特徴とと
もにパワーＩＣを使用したものである。この回路は、損
失を検知するためにコレクタ−エミッタの電圧をモニタ
する。この回路はターンオンスイッチング及び狭い負荷
電流スパイクを許容するために固有の遅延を有する。し
かしながら、上記遅延よりも長く障害状態が続く場合に
は完全なＩＧＢＴの動作停止が発生する。この回路は、
１）障害電流の初期の高ピークを制限するための、若し
くは ２）障害が瞬時のものである場合通常のゲート駆
動が回復する間、障害電流を制限し続けるための設備を
有していない。この回路の他の不利な点は、動作用のＤ
Ｃ電圧供給を必要とすることである。このように、この
回路は存在するモジュール内に容易に装着することがで
きない。
【０００８】したがって、本発明は、上述した従来技術
の不利な点のない、ＩＧＢＴの耐短絡能力を改善する回
路及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明の回
路及び方法は上述した目的を達成する。本回路及び方法
は、ゲート電圧に関するＩＧＢＴの基本的な特徴の有利
な点を取り入れた。図４に示すように、ＩＧＢＴへのゲ
ート電圧を下げることは、障害電流の大きさを減じ短絡
耐久時間を引き伸ばす。
【００１０】したがって本発明の回路及び方法は、障害
を検知しその次にゲート電圧を減じる動作を行う。低い
ゲート電圧は、障害電流量を制限し、そうすることで耐
短絡時間を延ばす。備え付けた遅延時間は、過渡期（tr
ansient）をスイッチングすること若しくは負荷電流ス
パイクを考慮するように導く。
【００１１】さらに、本発明の回路及び方法は、短絡状
態の間、ＩＧＢＴのゲートに印加される電圧を減じ、そ
れにより、ＩＧＢＴを貫通する短絡電流を低減するＭＯ
ＳＦＥＴを備えている。短絡状態の間に、ＭＯＳＦＥＴ
が作動するとき、ＩＧＢＴのゲート電圧を所定の電圧に
クランプするため、ＭＯＳＦＥＴとＩＧＢＴのゲート間
にツェナーダイオードが接続されている。
【００１２】本発明の回路及び方法は、短絡状態の間
に、ＩＧＢＴのコレクタにおける電圧が上昇したときＭ
ＯＳＦＥＴを作動させるため、ＭＯＳＦＥＴのゲートに
上昇された電圧を印加することにより、ＩＧＢＴのゲー
トを所定電圧にクランプする動作をする。分圧器がＩＧ
ＢＴのゲートとＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続され、
ダイオードが上記分圧器と上記ＩＧＢＴのコレクタとの
間に接続される。上記ダイオードは、短絡状態の間に、
ＩＧＢＴのコレクタにおける電圧が上昇するとき、非導
通になるように配向され、その結果、電流が上記ダイオ
ードを流れることはなく分圧器に分配されるとき上記Ｍ
ＯＳＦＥＴのゲートにおける電圧は上昇する。上記分圧
器に分配された電流は、上記ＩＧＢＴのゲートに供給さ
れた電圧から発生される。
【００１３】短絡状態が所定の時間間隔よりも長く続く
場合、完全にＩＧＢＴをオフ状態とするため、任意的
に、上記ＩＧＢＴのゲートと上記ダイオードとの間に付
加的なＭＯＳＦＥＴ及び分圧器を接続することもでき
る。また、短絡状態を示すためのフラグとして、任意的
に、上記付加的なＭＯＳＦＥＴのソースとグランドとの
間にダイオードを設けることもできる。さらにまた、上
記ＩＧＢＴのオン状態における電圧降下の変動について
回路を多少鈍感とし、ＭＯＳＦＥＴのゲートのしきい電
圧に従いＭＯＳＦＥＴを選択する必要性を排除するよう
に、任意的に、上記ＭＯＳＦＥＴのゲートと上記分圧器
との間にツェナーダイオードを設けることもできる。
【００１４】本発明のその他の特徴及び有利な点は、図
を参照し以下に説明する好ましい実施例によって明らか
になるであろう。
【００１５】
【実施例】図５を参照し、本発明の一実施例における回
路は符号１０が付された点線内のものを含んでいる。
尚、回路１０にて本発明の一実施例の方法が実行され
る。回路１０にて保護されるＩＧＢＴは符号１２にて示
される。回路１０は、対向するツェナーダイオード１
３，１５を介してＩＧＢＴ１２のゲートＧに接続された
ドレインを有するＭＯＳＦＥＴ１４を含んでいる。ＭＯ
ＳＦＥＴ１４のゲートは、それぞれ値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
を有する抵抗１６，１８，２０からなる分圧器を介して
ＩＧＢＴ１２のゲートに接続される。それらの抵抗値
は、ＭＯＳＦＥＴ１４に印加されるゲート電圧の割合が
通常ＭＯＳＦＥＴ１４がオン状態となるのを避けるに十
分低いように選択される。ＭＯＳＦＥＴ１４のオフ状態
において、ＭＯＳＦＥＴ１４はＩＧＢＴ１２に印加され
るゲート電圧に影響を与えることはない。
【００１６】抵抗１６と抵抗１８との間のａ点は、ダイ
オード２２を介してＩＧＢＴ１２のコレクタＣに接続さ
れる。ＩＧＢＴ１２が導通状態である間に障害が発生し
た場合、最悪の場合と考えられるが、ＩＧＢＴ１２に印
加される電圧はＤＣ線路電圧方向に急速に上昇し、ダイ
オード２２は逆バイアスとなる。ゲートドライブは、時
定数（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃにより決定される割合にてＭＯＳ
ＦＥＴ１４の入力容量の充電を開始する。尚、上記Ｃは
ＭＯＳＦＥＴ１４の入力容量である。（Ｒ１＋Ｒ２）及
びＲ３にて構成される分圧器は、ＭＯＳＦＥＴ１４を導
通状態に駆動する。上記抵抗の値を調整することで、上
記時定数は過渡期をスイッチングすることで誤ったトリ
ガリングを避けるように設定可能である。ツェナーダイ
オード１５は、印加される負のゲートバイアス電圧を許
容する。
【００１７】抵抗２４は、ゲート−エミッタループにお
ける負帰還に設けられる。ＬE及びＬESは、それぞれエ
ミッタ及びエミッタにセンス接続される固有の導線イン
ダクタンスである。障害の間、障害電流ｄｉ／ｄｔに比
例した電圧はＬEを通過して誘導される。Ｅ点とＥｓ点
との間に抵抗２４を挿入することで、分圧器はＬEを通
過して形成される。障害電流における初期上昇の間、Ｌ
ESにおける電圧降下はＩＧＢＴのゲート−エミッタ電圧
を瞬時に減じる。この動作は、障害電圧の上昇割合を制
限しそのピーク値を低くする。抵抗２４の値は、通常の
スイッチングにおける衝撃を最小にするために注意深く
選択されねばならない。それにもかかわらず、ＩＧＢＴ
におけるスイッチング動作の不利な効果は、外部の直列
ゲート抵抗ＲGの値を調整することで容易に釣り合わす
ことができる。
【００１８】ＭＯＳＦＥＴ１４が十分にオン状態となっ
た状態にて、ＩＧＢＴのゲートはツェナーダイオード１
３のツェナー電圧（ダイオード１５とＭＯＳＦＥＴ１４
におけるわずかな電圧降下を加えたもの）にクランプさ
れる。このクランプ電圧は、短絡安全動作範囲（ＳＣＳ
ＯＡ）により明記された値に障害電流を制限するのに十
分低いものに維持される。デバイスが導通状態にある間
に障害が発生した場合、コレクタ電圧の上昇は、コレク
タからゲートへの容量電流を関連づける。ミラー効果と
して知られるこの効果は、ゲート電圧を通常のゲート駆
動電圧よりも十分に上昇させＩＧＢＴを流れる障害電流
の大きさをより高くする。本実施例の回路及び方法は、
この不利な効果を最小とする。図６に示される波形は、
本発明の一実施例における回路若しくは方法を有する場
合と有しない場合とにおける障害電流の大きさの差異を
明示している。
【００１９】障害電流が過渡期の短いタイプである場
合、本実施例の回路及び方法はゲート電圧を都合よく回
復し通常のデバイス動作は妨げられない。本発明の他の
実施例が図７に示される。この実施例においては、付加
的なＭＯＳＦＥＴ３０及び一対の電圧分圧器抵抗３２，
３４（それぞれ抵抗値Ｒ５，Ｒ６を有する）からなる付
加的な回路２８が設けられている。障害が、Ｒ１，Ｒ
５，Ｒ６及びＣ２（Ｃ２はＭＯＳＦＥＴ３０のゲート容
量）にて設定されるような所定の時間間隔よりも長く続
く場合、ＭＯＳＦＥＴ３０は、ＩＧＢＴ１２を完全にオ
フ状態とする。このような場合、ＭＯＳＦＥＴ３０のソ
ースにて設けられるダイオード３６のＰＮ接合における
電圧降下は、障害を示すエラーフラグとして利用でき
る。ＭＯＳＦＥＴ１４，３０がオン状態であるとき、ゲ
ートドライバにおける消失（dissipation）が外部の直
列ゲート抵抗ＲGにより制限されることがわかる。
【００２０】さらに本発明の他の実施例が図８に示され
る。尚、図８に示す回路にて本発明の方法の他の実施例
が実行される。この実施例における回路は、符号４０に
て示され、２つの付加的なツェナーダイオード（符号４
２，４４にて示される）を必要とするが、ゲートしきい
電圧に従いＭＯＳＦＥＴ１４を選択する必要性を排除す
る。上述したように図５の回路において、ＭＯＳＦＥＴ
１４は、ＩＧＢＴ１２のコレクタにおける短絡電圧のご
くわずかである特定の電圧値を越えてオン状態となるよ
うに選択されねばならない。通常の導通状態の間、ＩＧ
ＢＴ１２のコレクタの電圧は、特別のＩＧＢＴのオン状
態の電圧降下に依存する。しかしながら、図８に示すよ
うなツェナーダイオード４２（及び組合わされたその電
圧降下）を付加することで、ＭＯＳＦＥＴ１４のベース
にて変動する電圧は、短絡がないときには、わずかな電
圧のみがＭＯＳＦＥＴ１４のベースに存在するように増
加される。このようにこの回路はＩＧＢＴ１２のオン状
態の電圧降下における変動に対し敏感ではない。ツェナ
ーダイオード４４はＭＯＳＦＥＴ１４のゲートを保護す
るように設けられる。
【００２１】以上、特別な実施例に関連して本発明を説
明したが、他の多くの変形例、修正及び他の使用が当業
者には明らかであろう。それゆえに、本発明はここに示
すものに限られるものではなく、特許請求の範囲により
限定されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＩＧＢＴにおいて許容される短絡時間とオン
状態の電圧降下との間のトレードオフを示すグラフであ
る。
【図２】 電流センスＩＧＢＴを利用した従来の保護回
路を示す図である。
【図３】 保護されたＩＧＢＴのコレクターエミッタ間
電圧をモニタするためのパワーＩＣを使用した従来の回
路を示す図である。
【図４】 低ゲート電圧にて改善したＩＧＢＴの耐短絡
能力を示すグラフである。
【図５】 本発明の一実施例における保護回路及び方法
を示す図である。
【図６】 本発明の一実施例の回路及び方法を有する場
合と有しない場合とにおける障害電流の大きさの差異を
明示した波形を示す図である。
【図７】 短絡状態が所定の時間間隔よりも長く続く場
合に完全にＩＧＢＴをオフ状態とするために付加的なＭ
ＯＳＦＥＴを使用した本発明の回路及び方法の他の実施
例を示す図である。
【図８】 ＩＧＢＴのオン状態における電圧降下の変動
について回路を多少鈍感とし、ＭＯＳＦＥＴのゲートの
しきい電圧に従いＭＯＳＦＥＴを選択する必要性を排除
するようにツェナーダイオードが付加された場合の本発
明の回路及び方法の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１２…ＩＧＢＴ、１３…ツェナーダイオード、１４…Ｍ
ＯＳＦＥＴ、１５…ツェナーダイオード、１６，１８，
２０…抵抗、２２…ダイオード、２４…抵抗、３０…Ｍ
ＯＳＦＥＴ、３２，３４…抵抗、３６…ダイオード、４
２，４４…ツェナーダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラウル・エス・チョカワラ アメリカ合衆国カリフォルニア州リドン ド・ビーチ、スタンフォード・アベニュ ー1739番 (72)発明者 ジャミー・ピー・キャット アメリカ合衆国カリフォルニア州リドン ド・ビーチ、１／２アベニュー・エイチ 206番 (56)参考文献 特開 平１−295520（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37828（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183209（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−86313（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−172962（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−106217（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）ゲート、コレクタ及びエミッタを
    有する、保護されるＩＧＢＴと、 （ｂ）短絡状態の間、上記ＩＧＢＴの上記ゲートに印加
    される電圧を減じることで上記ＩＧＢＴを流れる短絡電
    流を低減するＭＯＳトランジスタであって、ゲート、ド
    レイン及びソースを有するＭＯＳＦＥＴを含むＭＯＳト
    ランジスタと、 （ｃ）短絡状態の間、上記ＭＯＳＦＥＴをオン状態にす
    るため上記ＭＯＳＦＥＴの上記ゲートに上昇した電圧を
    印加する手段と、を備え、 上記上昇した電圧を印加する上記手段は、（ｉ）上記Ｉ
    ＧＢＴの上記ゲートと上記ＭＯＳＦＥＴの上記ゲートと
    の間に接続される分圧器と、（ｉｉ）上記分圧器と上記
    ＩＧＢＴの上記コレクタとの間に接続されるダイオード
    であって、上記ＩＧＢＴの上記コレクタにおける電圧が
    上昇したとき、短絡状態の間、非導通となるように配向
    され、その結果、電流が上記ダイオードを流れるのを妨
    げ上記分圧器へ分配し上記ＭＯＳＦＥＴの上記ゲートに
    て上昇された電圧とするダイオードとを備え、 上記ＭＯＳトランジスタと、上記ＩＧＢＴの上記ゲート
    との間に接続される電圧クランプ装置をさらに備え、該
    電圧クランプ装置は、短絡状態の間に上記ＭＯＳトラン
    ジスタがオン状態にあるとき上記ＩＧＢＴの上記ゲート
    の電圧を所定電圧にクランプし、 上記分圧器へ分配される上記電流は、上記ＩＧＢＴの上
    記ゲートに供給される電圧から発生する、ことを特徴と
    する障害電流制限回路。
  2. 【請求項２】 上記電圧クランプ装置はツェナーダイオ
    ードを備えた、請求項１記載の障害電流制限回路。
  3. 【請求項３】 短絡状態が所定の時間間隔よりも長く続
    く場合、上記ＩＧＢＴを完全にオフ状態とするため上記
    ＩＧＢＴの上記ゲートと上記ダイオードとの間に接続さ
    れる付加的なＭＯＳＦＥＴ及び付加的な分圧器をさらに
    備えた、請求項１記載の障害電流制限回路。
  4. 【請求項４】 短絡状態を示すエラーフラグを提供する
    ため上記付加的なＭＯＳＦＥＴのソースとグランドとの
    間に接続されるダイオードをさらに備えた、請求項３記
    載の障害電流制限回路。
  5. 【請求項５】 ゲート、コレクタ及びエミッタを有する
    ＩＧＢＴの耐短絡能力の改善方法において、 （ａ）上記ＩＧＢＴの上記コレクタに接続され、上記Ｉ
    ＧＢＴの上記コレクタにおける電圧が上昇したとき、短
    絡状態の間、非導通となるように配向されるダイオード
    を使用することで短絡状態の発生を検出する工程と、 （ｂ）短絡状態の間、上記ＩＧＢＴのゲートに印加され
    る電圧を減じて上記ＩＧＢＴを流れる短絡電流を低減す
    るようにＭＯＳトランジスタを作動させる工程と、を備
    え、 ここで、 （i）上記ＭＯＳトランジスタは、ゲート、ドレイン及
    びソースを有するＭＯＳＦＥＴを備え、 （ii）分圧器が上記ＩＧＢＴの上記ゲートと上記ＭＯＳ
    ＦＥＴの上記ゲートとの間に接続され、 （iii）上記ダイオードは、上記分圧器と上記ＩＧＢＴ
    の上記コレクタとの間に接続され、上記ＩＧＢＴの上記
    コレクタにおける電圧が上昇したとき、短絡状態の間、
    上記ダイオードが非導通であり、電流が上記ダイオード
    を流れるのを妨げられ上記分圧器へ分配されるので上記
    ＭＯＳＦＥＴの上記ゲートに上昇された電圧が発生し、 短絡状態の間に上記ＭＯＳトランジスタがオン状態にあ
    るとき上記ＩＧＢＴの上記ゲートの電圧を所定電圧にク
    ランプする工程をさらに備え、 上記分圧器へ分配される上記電流は、上記ＩＧＢＴの上
    記ゲートに供給される電圧から発生する、ことを特徴と
    する、ＩＧＢＴの耐短絡能力の改善方法。
  6. 【請求項６】 短絡状態が所定の時間間隔よりも長く続
    く場合、上記ＩＧＢＴを完全にオフ状態とする工程をさ
    らに備えた、請求項５記載のＩＧＢＴの耐短絡能力の改
    善方法。
  7. 【請求項７】 短絡状態を示すエラーフラグを提供する
    工程をさらに備えた、請求項５記載のＩＧＢＴの耐短絡
    能力の改善方法。
  8. 【請求項８】 上記ＭＯＳＦＥＴは入力容量を有し、上
    記分圧器は抵抗を有し、上記分圧器の上記抵抗は、上記
    ＭＯＳＦＥＴの上記入力容量と結合して、過渡事象をス
    イッチングすることで上記ＭＯＳＦＥＴの誤ったトリガ
    リングを避けるための時定数を形成する、請求項１記載
    の障害電流制限回路。
  9. 【請求項９】 上記ＭＯＳＦＥＴは入力容量を有し、上
    記分圧器は抵抗を有し、上記分圧器の上記抵抗は、上記
    ＭＯＳＦＥＴの上記入力容量と結合して、過渡事象をス
    イッチングすることで上記ＭＯＳＦＥＴの誤ったトリガ
    リングを避けるための時定数を形成する、請求項５記載
    のＩＧＢＴの耐短絡能力の改善方法。
JP06512194A 1993-04-01 1994-04-01 Ｉｇｂｔ障害電流制限回路及び方法 Expired - Lifetime JP3448340B2 (ja)

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Families Citing this family (98)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5731729A (en) * 1995-01-13 1998-03-24 Ixys Corporation Voltage transient suppression circuit for preventing overvoltages in power transistor systems
US5552746A (en) * 1995-04-07 1996-09-03 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Gate drive circuit
US5689394A (en) * 1995-12-04 1997-11-18 General Electric Company Gate voltage modulation for transistor fault conditions
US5723916A (en) * 1996-05-17 1998-03-03 Delco Electronics Corporation Electrical load driving device including load current limiting circuitry
US5847942A (en) * 1996-05-30 1998-12-08 Unitrode Corporation Controller for isolated boost converter with improved detection of RMS input voltage for distortion reduction and having load-dependent overlap conduction delay of shunt MOSFET
DE19628131C2 (de) * 1996-07-12 2003-07-17 Semikron Elektronik Gmbh Gatespannungsbegrenzung für eine Schaltungsanordnung
DE19726765C2 (de) * 1996-07-12 2003-12-04 Semikron Elektronik Gmbh Gatespannungsbegrenzung für eine Schaltungsanordnung
DE19630697C2 (de) * 1996-07-30 1999-10-21 Semikron Elektronik Gmbh Überstromüberwachung für Leistungshalbleiterschalter
DE19635332A1 (de) * 1996-08-30 1998-03-12 Siemens Ag Leistungstransistor mit Kurzschluß-Schutz
DE19648562C2 (de) * 1996-11-23 2001-02-15 Semikron Elektronik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Stromüberwachung für Halbleiterschaltungen
US6104149A (en) * 1997-02-28 2000-08-15 International Rectifier Corp. Circuit and method for improving short-circuit capability of IGBTs
SE517688C2 (sv) * 1997-03-24 2002-07-02 Abb Ab Förfarande och anordning för hantering av en i en krets med flera seriekopplade släckbara krafthalvledare uppträdande kortslutningssituationer
JPH11126899A (ja) 1997-10-22 1999-05-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US6125798A (en) * 1997-11-26 2000-10-03 Denso Corporation Motor vehicle cooling apparatus with electric motor surge current inhibitor
DE19756461A1 (de) * 1997-12-18 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Beeinflussen der elektrischen Leistung einer Last mit einem impulsbreitenmodulierten Signal
JP4090516B2 (ja) 1998-01-22 2008-05-28 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型バイポーラ半導体装置
US6275093B1 (en) * 1998-02-25 2001-08-14 Intersil Corporation IGBT gate drive circuit with short circuit protection
US6111737A (en) * 1998-03-31 2000-08-29 Texas Instruments Incorporated Internal voltage protection circuit
US7035064B2 (en) 1998-05-29 2006-04-25 Semikron Elektronik Gmbh Method and circuit arrangement with adaptive overload protection for power switching devices
US6021053A (en) * 1998-07-24 2000-02-01 Ajax Magnethermic Corporation Method and apparatus for switching circuit system including a saturable core device with multiple advantages
DE19838389C1 (de) * 1998-08-24 2000-03-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines abschaltbaren Stromrichterventils mit der Reihenschaltzahl Zwei oder größer
DE19849097A1 (de) * 1998-10-24 2000-04-27 Abb Daimler Benz Transp Verfahren zur Schaltzustandsüberwachung eines IGBT und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6160691A (en) * 1998-12-21 2000-12-12 Semiconductor Components Industries, Llc Method of driving a load and semiconductor load driver circuit therefor
DE19913455A1 (de) * 1999-03-25 2000-10-05 Semikron Elektronik Gmbh Kurzschlußschutz für Leistungshalbleiterschalter
DE19920505B4 (de) * 1999-05-05 2004-05-27 Semikron Elektronik Gmbh Umrichter mit Temperatursymmetrierung
US6392364B1 (en) * 1999-06-21 2002-05-21 Denso Corporation High voltage discharge lamp apparatus for vehicles
WO2001022584A1 (en) * 1999-09-20 2001-03-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Overcurrent control circuit of power semiconductor device
US6396674B1 (en) 2000-04-11 2002-05-28 Ford Global Technologies, Inc. System and method for monitoring the operation of a power converter
DE10062026A1 (de) * 2000-12-13 2002-07-04 Siemens Ag Elektronische Schalteinrichtung
US6809571B2 (en) * 2001-10-01 2004-10-26 International Rectifier Corporation Power control circuit with active impedance to avoid interference and sensing problems
JP2003197913A (ja) * 2001-12-26 2003-07-11 Nec Electronics Corp 半導体集積回路
US6747857B1 (en) * 2002-02-01 2004-06-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Clamping circuit for stacked NMOS ESD protection
FR2851056B1 (fr) * 2003-02-10 2005-04-08 Alstom Procede et systeme de commande d'un composant electronique de puissance, et support d'enregistrement d'informations comportant des instructions pour l'execution du procede
JP4223375B2 (ja) * 2003-11-14 2009-02-12 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4401183B2 (ja) * 2004-02-03 2010-01-20 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
HUP0400421A2 (hu) * 2004-02-16 2005-12-28 András Fazakas Kapcsolási elrendezés egy legalább 500 mikroFarad kapacitású elektrolitikus kondenzátornak egy energiát tároló másik elektrolitikus kondenzátorral való vezérelt párhuzamos kapcsolására
US7280335B2 (en) * 2004-06-22 2007-10-09 Delphi Technologies, Inc. Protection circuit and method for protecting a switch from a fault
CN1821570B (zh) * 2005-02-04 2010-10-13 株式会社电装 用于内燃发动机的点火装置
JP2008042950A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
DE102006036569B4 (de) * 2006-08-04 2015-02-26 Infineon Technologies Austria Ag Treiberschaltung eines Halbleiter-Leistungsschaltelementes
US7466185B2 (en) * 2006-10-23 2008-12-16 Infineon Technologies Ag IGBT-Driver circuit for desaturated turn-off with high desaturation level
KR101407245B1 (ko) * 2006-11-21 2014-06-16 페어차일드코리아반도체 주식회사 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 폴트 보호 시스템
EP2501042B1 (de) * 2011-03-16 2013-12-18 CT-Concept Holding GmbH Ansteuerschaltung und Verfahren zur Ansteuerung eines Leistungshalbleiterschalters
US8598921B2 (en) 2006-11-22 2013-12-03 Ct-Concept Holding Gmbh Control circuit and method for controlling a power semiconductor switch
FI120812B (fi) * 2007-04-30 2010-03-15 Vacon Oyj Tehopuolijohdekytkimen ohjaus
DE102008045410B4 (de) 2007-09-05 2019-07-11 Denso Corporation Halbleitervorrichtung mit IGBT mit eingebauter Diode und Halbleitervorrichtung mit DMOS mit eingebauter Diode
US8503146B1 (en) 2007-10-16 2013-08-06 Fairchild Semiconductor Corporation Gate driver with short-circuit protection
US8223469B2 (en) * 2007-12-18 2012-07-17 Spd Electrical Systems Power node switching center with active feedback control of power switches
US8614868B2 (en) 2007-12-18 2013-12-24 Spd Electrical Systems, Inc. Graded resistance solid state current control circuit
JP5423951B2 (ja) * 2009-02-23 2014-02-19 三菱電機株式会社 半導体装置
CN101686044B (zh) * 2009-03-25 2011-10-26 深圳市科陆变频器有限公司 一种igbt驱动保护电路
DE102011001185A1 (de) * 2011-03-10 2012-09-13 Zf Lenksysteme Gmbh Strommessung ohne Shunt-Widerstände
US8929042B2 (en) 2011-03-30 2015-01-06 Thomas & Betts International, Inc. Surge protective device with contoller
JP5430608B2 (ja) * 2011-04-27 2014-03-05 カルソニックカンセイ株式会社 半導体スイッチング素子駆動回路
KR20130011812A (ko) * 2011-07-22 2013-01-30 엘에스산전 주식회사 Ｉｇｂｔ 구동 방법
JP5576894B2 (ja) * 2012-03-24 2014-08-20 株式会社東芝 Ｆｅｔ駆動回路およびｆｅｔモジュール
CN102780474B (zh) * 2012-07-20 2015-09-09 华为技术有限公司 绝缘栅极双极型晶体管控制电路
DE102012015787B3 (de) * 2012-08-08 2013-12-12 Fairchild Semiconductor Corp. Gepulster Gate-Treiber
KR101730198B1 (ko) * 2012-12-26 2017-04-25 삼성전기주식회사 Ｓｐｄｔ 스위치 회로
CN103973277B (zh) * 2013-02-05 2017-06-09 通用电气公司 绝缘栅双极型晶体管的短路保护电路和方法
CN103346538B (zh) * 2013-07-24 2015-08-12 国家电网公司 一种用于apf大功率igbt的短路保护电路
DE102013221322A1 (de) 2013-10-21 2015-04-23 Robert Bosch Gmbh Halbbrücke für einen aktiven Gleichrichter
EP2933646B1 (en) * 2014-04-17 2019-04-17 Siemens Aktiengesellschaft Precision measurement of voltage drop across a semiconductor switching element
CN105322502B (zh) * 2014-06-10 2018-09-25 力智电子股份有限公司 过电压保护电路、过电压保护方法以及栅极驱动集成电路
US9331188B2 (en) 2014-09-11 2016-05-03 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Short-circuit protection circuits, system, and method
US10222422B2 (en) 2014-10-30 2019-03-05 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Short-circuit detection circuits, system, and method
JP6398872B2 (ja) * 2015-05-27 2018-10-03 株式会社デンソー 駆動装置
CN105337479B (zh) * 2015-11-24 2018-11-20 北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司 一种igbt驱动的栅极保护电路
GB2549934A (en) * 2016-04-28 2017-11-08 Reinhausen Maschf Scheubeck Junction temperature and current sensing
CN106099864B (zh) * 2016-07-19 2018-04-24 东南大学 一种igbt功率开关器件的短路保护方法及其电路
US10063227B2 (en) * 2017-01-03 2018-08-28 Stmicroelectronics Kk Level shifting circuit
CN107070186A (zh) * 2017-01-10 2017-08-18 佛山信开益科技有限公司 一种igbt栅极电阻可变电路
DE102017101452A1 (de) 2017-01-25 2018-07-26 Eaton Industries (Austria) Gmbh Niederspannungs-Schutzschaltgerät
GB2564701A (en) * 2017-07-21 2019-01-23 Rolls Royce Plc A power electronics module and a method of protecting a solid state switching device in a power electronics module
US10574152B2 (en) 2017-08-21 2020-02-25 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Use of additional resistances and capacitances by optimization to solve gate voltage oscillation during short circuit turn-off protection for a semiconductor switch
US10819336B2 (en) 2017-12-28 2020-10-27 Intelesol, Llc Electronic switch and dimmer
US10971488B2 (en) 2018-02-06 2021-04-06 Infineon Technologies Ag Active ESD clamp deactivation
US11671029B2 (en) 2018-07-07 2023-06-06 Intelesol, Llc AC to DC converters
US11581725B2 (en) 2018-07-07 2023-02-14 Intelesol, Llc Solid-state power interrupters
US11056981B2 (en) 2018-07-07 2021-07-06 Intelesol, Llc Method and apparatus for signal extraction with sample and hold and release
EP3627702A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-25 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Determining an operating condition of a transistor
US11334388B2 (en) 2018-09-27 2022-05-17 Amber Solutions, Inc. Infrastructure support to enhance resource-constrained device capabilities
US11197153B2 (en) 2018-09-27 2021-12-07 Amber Solutions, Inc. Privacy control and enhancements for distributed networks
US10993082B2 (en) 2018-09-27 2021-04-27 Amber Solutions, Inc. Methods and apparatus for device location services
US11205011B2 (en) 2018-09-27 2021-12-21 Amber Solutions, Inc. Privacy and the management of permissions
US11349296B2 (en) 2018-10-01 2022-05-31 Intelesol, Llc Solid-state circuit interrupters
US10985548B2 (en) 2018-10-01 2021-04-20 Intelesol, Llc Circuit interrupter with optical connection
CN111224650A (zh) * 2018-11-27 2020-06-02 奥克斯空调股份有限公司 一种基于三极管的igbt驱动电路及空调
JP7475351B2 (ja) 2018-12-17 2024-04-26 インテレソール エルエルシー Ａｃ駆動型の発光ダイオードシステム
JP2020167612A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 住友電装株式会社 給電制御装置
EP3731413A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-28 Infineon Technologies AG Gate driver circuit and method for driving a gate of a field-effect transistor
US11373831B2 (en) 2019-05-18 2022-06-28 Amber Solutions, Inc. Intelligent circuit breakers
CN110994959B (zh) * 2019-12-06 2021-11-12 潍坊学院 一种变压器隔离igbt驱动控制系统及方法、电路
WO2021150684A1 (en) 2020-01-21 2021-07-29 Amber Solutions, Inc. Intelligent circuit interruption
US11670946B2 (en) 2020-08-11 2023-06-06 Amber Semiconductor, Inc. Intelligent energy source monitoring and selection control system
JP7375707B2 (ja) * 2020-08-24 2023-11-08 株式会社デンソー スイッチング素子の駆動回路
US12113525B2 (en) 2021-09-30 2024-10-08 Amber Semiconductor, Inc. Intelligent electrical switches
US12057697B2 (en) 2021-12-07 2024-08-06 Blaize, Inc. Adaptive power supply voltage transient protection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1004184B (zh) * 1985-05-15 1989-05-10 东芝株式会社 导电率调制型mos场效应管的过电流保护电路
US4893158A (en) * 1987-06-22 1990-01-09 Nissan Motor Co., Ltd. MOSFET device
US5179488A (en) * 1990-07-26 1993-01-12 Rosemount Inc. Process control instrument with loop overcurrent circuit
JP3180831B2 (ja) * 1991-03-22 2001-06-25 富士電機株式会社 絶縁ゲート制御半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5559656A (en) 1996-09-24
JPH06351226A (ja) 1994-12-22
DE4410978A1 (de) 1994-10-27
DE4410978C2 (de) 2003-11-27
US5444591A (en) 1995-08-22

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