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JP2009081777A - Power transistor drive circuit - Google Patents

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JP2009081777A
JP2009081777A JP2007250795A JP2007250795A JP2009081777A JP 2009081777 A JP2009081777 A JP 2009081777A JP 2007250795 A JP2007250795 A JP 2007250795A JP 2007250795 A JP2007250795 A JP 2007250795A JP 2009081777 A JP2009081777 A JP 2009081777A
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JP
Japan
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power transistor
signal
circuit
shutdown
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007250795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Numano
優 沼野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US12/236,570 priority patent/US20090085542A1/en
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Abstract

【課題】保護機能を有し、小型化が容易なパワートランジスタドライブ回路を提供する。
【解決手段】パワートランジスタの制御信号を出力する出力端子と、前記パワートランジスタの異常信号が入力される異常検出端子と、外部抵抗に流れる電流を電圧に変換するIV変換回路と、AD変換回路と、ディジタル信号が保持される記憶回路と、前記記憶回路を用いて選択されるシャットダウン抵抗を少なくとも2つ含むソフトシャットダウン回路と、を備え、前記パワートランジスタのオフ状態において第1のシャットダウン抵抗が選択され、入力された前記異常信号により前記異常検出端子が低レベルに転じ、前記パワートランジスタをオフに切り替える前記制御信号が出力されると共に前記パワートランジスタのソフトシャットダウンが実行されることを特徴とするパワートランジスタドライブ回路が提供される。
【選択図】図2
A power transistor drive circuit having a protection function and easy to downsize is provided.
An output terminal that outputs a control signal of a power transistor, an abnormality detection terminal that receives an abnormality signal of the power transistor, an IV conversion circuit that converts a current flowing through an external resistor into a voltage, and an AD conversion circuit; A storage circuit for holding a digital signal, and a soft shutdown circuit including at least two shutdown resistors selected by using the storage circuit, wherein the first shutdown resistor is selected in the off state of the power transistor The power transistor is characterized in that the abnormality detection terminal is turned to a low level by the inputted abnormality signal, the control signal for switching off the power transistor is output, and a soft shutdown of the power transistor is executed. A drive circuit is provided.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、パワートランジスタドライブ回路に関する。   The present invention relates to a power transistor drive circuit.

IGBTなどのパワートランジスタをスイッチング動作させると、モータの各相のコイルへの電流供給を制御することができる。負荷の短絡のような異常事態が生じた場合パワートランジスタを急激にターンオフさせると、負荷となるパワートランジスタが破壊しやすくなる。   When a power transistor such as an IGBT is switched, current supply to the coils of each phase of the motor can be controlled. When an abnormal situation such as a short circuit of a load occurs, if the power transistor is turned off rapidly, the power transistor as a load is easily destroyed.

パワートランジスタの破壊を抑制するには、ソフトシャットダウンによる保護機能を有するドライブ回路を用いるとよい。例えば、異常を検出するとドライブ回路の出力段を構成する2つのMOSFETをオフとし出力端子をフローティングとする。出力端子に蓄積されていたチャージをソフトシャットダウン回路を介して徐々に引き抜くことによりIGBTの破壊を抑制することが容易となる。但し、ソフトシャットダウン機能を外付け回路で構成すると形状が大型となる。   In order to suppress the destruction of the power transistor, a drive circuit having a protection function by soft shutdown may be used. For example, when an abnormality is detected, two MOSFETs constituting the output stage of the drive circuit are turned off and the output terminal is set in a floating state. By gradually extracting the charge accumulated in the output terminal via the soft shutdown circuit, it becomes easy to suppress the destruction of the IGBT. However, if the soft shutdown function is configured by an external circuit, the shape becomes large.

IC化による小型化が容易で、保護機能付きスイッチング回路および保護回路に関する技術開示例がある(特許文献1)。この開示例ではIGBTが飽和状態から脱したときに、IGBTスイッチを緩やかにシャットダウンされるソフトシャットダウン回路が提供される。しかしながら、ドライブ回路の小型化には十分とは言えない。
特開2006−295326号公報
There is a technology disclosure example relating to a switching circuit with a protective function and a protective circuit, which can be easily downsized by IC integration (Patent Document 1). In this disclosed example, a soft shutdown circuit is provided in which the IGBT switch is gently shut down when the IGBT goes out of saturation. However, it cannot be said that the drive circuit is small enough.
JP 2006-295326 A

ソフトシャットダウン保護機能を有し、小型化が容易なパワートランジスタドライブ回路を提供する。   Provided is a power transistor drive circuit which has a soft shutdown protection function and can be easily miniaturized.

本発明の一態様によれば、入力信号にもとづきパワートランジスタをオンまたはオフに切り替える制御信号を出力する出力端子と、前記パワートランジスタのオン状態において発生した異常信号が入力される異常検出端子と、前記異常検出端子と接地との間に設けられた外部抵抗に流れる電流を電圧に変換するIV変換回路と、変換された前記電圧をランク分けしディジタル信号に変換するAD変換回路と、前記ディジタル信号が入力された状態でトリガー信号が入力されると前記ディジタル信号が保持される記憶回路と、前記記憶回路を用いて選択されるシャットダウン抵抗を少なくとも2つ含むソフトシャットダウン回路と、を備え、前記パワートランジスタのオフ状態において、前記外部抵抗に流れる電流を検出し、前記記憶回路に前記ディジタル信号を入力することにより第1のシャットダウン抵抗が選択され、入力された前記異常信号により前記異常検出端子が低レベルに転じ、前記パワートランジスタをオフに切り替える前記制御信号が出力されると共に保持された前記ディジタル信号により選択が維持された前記第1のシャットダウン抵抗が前記出力端子と前記接地との間に電気的に接続され、前記パワートランジスタのソフトシャットダウンが実行されることを特徴とするパワートランジスタドライブ回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, an output terminal that outputs a control signal that switches a power transistor on or off based on an input signal, an abnormality detection terminal that receives an abnormality signal generated when the power transistor is on, An IV conversion circuit that converts a current flowing in an external resistor provided between the abnormality detection terminal and the ground into a voltage, an AD conversion circuit that ranks the converted voltage and converts it into a digital signal, and the digital signal A memory circuit that retains the digital signal when a trigger signal is input in a state where the signal is input, and a soft shutdown circuit that includes at least two shutdown resistors selected by using the memory circuit, and the power In the off state of the transistor, the current flowing through the external resistor is detected and the memory circuit The first shutdown resistor is selected by inputting a digital signal, and the abnormality detection terminal is turned to a low level by the inputted abnormality signal, and the control signal for turning off the power transistor is output and held. The power transistor, wherein the first shutdown resistor whose selection is maintained by the digital signal is electrically connected between the output terminal and the ground, and a soft shutdown of the power transistor is executed. A drive circuit is provided.

ソフトシャットダウン保護機能を有し、小型化が容易なパワートランジスタドライブ回路が提供される。   A power transistor drive circuit that has a soft shutdown protection function and is easy to downsize is provided.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかるパワートランジスタドライブ回路の回路図である。パワートランジスタドライブ回路10は、IV変換回路30、AD変換回路32、モニタ回路33、記憶回路34、スイッチング回路35、ソフトシャットダウン回路36、出力段トランジスタQ1、Q2、並びにQ1およびQ2をドライブするドライバ38を含む。また、パワートランジスタドライブ回路10は、入力(Vin)端子12、電源(Vcc)端子14,出力(Vo)端子16、接地(GND)端子18、並びに異常検出端子20を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of a power transistor drive circuit according to an embodiment of the present invention. The power transistor drive circuit 10 includes an IV conversion circuit 30, an AD conversion circuit 32, a monitor circuit 33, a storage circuit 34, a switching circuit 35, a soft shutdown circuit 36, output stage transistors Q1 and Q2, and a driver 38 that drives Q1 and Q2. including. The power transistor drive circuit 10 includes an input (Vin) terminal 12, a power supply (Vcc) terminal 14, an output (Vo) terminal 16, a ground (GND) terminal 18, and an abnormality detection terminal 20.

負荷であるパワートランジスタQ4をIGBT、及びMOSFETなどとすると、その制御電極GにはVo端子16を介して制御電圧が印加される。また、IGBTのオン状態において過大電流が検出されるとリセットセットフリップフロップ(RS−FF)へ異常信号が入力され、その出力がダイオードD5を介して異常検出端子20へ伝達される。また、Vin端子12にはパワートランジスタQ4をオン、オフに切り替える制御信号が入力される。   When the power transistor Q4 that is a load is an IGBT, a MOSFET, or the like, a control voltage is applied to the control electrode G via the Vo terminal 16. When an excessive current is detected in the on state of the IGBT, an abnormal signal is input to the reset set flip-flop (RS-FF), and the output is transmitted to the abnormality detection terminal 20 via the diode D5. A control signal for switching the power transistor Q4 on and off is input to the Vin terminal 12.

パワートランジスタドライブ回路10は、その前段に光やコイルからの電磁気による結合手段50を備えていてもよい。このようにすると、電気的に絶縁された状態で信号が伝達されるので電子機器の安定動作が容易となる。図1では、発光部52と、受光部54と、を備えた光による結合手段50とする。光による結合手段50を備えたパワートランジスタドライブ回路10は、例えば表面実装型パッケージに実装され、光結合装置と呼ぶことができる。この場合、パワートランジスタドライブ回路10と受光部54とを1チップ化すると、小型化が容易となる。   The power transistor drive circuit 10 may include a coupling means 50 by light or electromagnetic from a coil in the preceding stage. This facilitates stable operation of the electronic device because the signal is transmitted in an electrically insulated state. In FIG. 1, the light coupling unit 50 includes a light emitting unit 52 and a light receiving unit 54. The power transistor drive circuit 10 provided with the light coupling means 50 is mounted on, for example, a surface mount package and can be called an optical coupling device. In this case, if the power transistor drive circuit 10 and the light receiving unit 54 are integrated into one chip, the size can be easily reduced.

つぎに、パワートランジスタドライブ回路10を構成するブロック及びそれぞれの動作について説明する。Vin端子12を介して受光部54からのHighレベル(Hレベル)信号またはLowレベル(Lレベル)信号がドライバ38へ入力される。ドライバ38へは異常検出端子20からの信号がさらに入力され、出力が出力段MOSFET(Q1、Q2)のゲートへそれぞれ接続される。Q1のソースとQ2のドレインとの接続点はVo端子16である。Q1のドレインはVcc端子14へ、Q2のソースはGND端子18へそれぞれ接続される。   Next, blocks constituting the power transistor drive circuit 10 and their operations will be described. A high level (H level) signal or a low level (L level) signal from the light receiving unit 54 is input to the driver 38 via the Vin terminal 12. A signal from the abnormality detection terminal 20 is further input to the driver 38, and an output is connected to the gates of the output stage MOSFETs (Q1, Q2). The connection point between the source of Q1 and the drain of Q2 is the Vo terminal 16. The drain of Q1 is connected to the Vcc terminal 14, and the source of Q2 is connected to the GND terminal 18.

本実施形態において、シャットダウン抵抗を例えば3つ設けてあり、使用するIGBT(Q4)などによりいずれかを選択可能とする。この3つのシャットダウン抵抗に対応して、IV変換回路30、AD変換回路32、記憶回路34、並びにソフトシャットダウン回路36、などが並列に設けられた構成とする。   In this embodiment, for example, three shutdown resistors are provided, and any one of them can be selected depending on the IGBT (Q4) to be used. Corresponding to these three shutdown resistors, an IV conversion circuit 30, an AD conversion circuit 32, a storage circuit 34, a soft shutdown circuit 36, and the like are provided in parallel.

図1は、発光部52に信号が入力されず、ドライバ38からQ1への制御信号はLレベルでありQ1がオフの状態を表す。また、Q2への制御信号はHレベルでありQ2がオンであり、Vo端子16はLレベルとなっているとする。すなわち、制御信号はLレベルであるのでIGBT(Q4)はオフである。   FIG. 1 shows a state in which no signal is input to the light emitting unit 52, the control signal from the driver 38 to Q1 is at L level, and Q1 is OFF. Further, it is assumed that the control signal to Q2 is at H level, Q2 is on, and the Vo terminal 16 is at L level. That is, since the control signal is at the L level, IGBT (Q4) is off.

IV変換回路30は、カレントミラーCM、抵抗R3、R4を含む。カレントミラーCM及び外部抵抗R2には内部電圧V1が供給されており、異常検出端子20はHレベルである。   The IV conversion circuit 30 includes a current mirror CM and resistors R3 and R4. The internal voltage V1 is supplied to the current mirror CM and the external resistor R2, and the abnormality detection terminal 20 is at the H level.

AD変換回路32は、アナログ電圧を比較電圧と比較してランク分けしディジタル信号電圧を出力するADコンバータA1、A2と、比較電圧を生成する抵抗R5、R6、R7と、必要があれば3ビットに変換するエンコーダ(Encorder)と、を含む。外部抵抗R2に流れる電流J1はカレントミラーCMと抵抗R4とにより電圧に変換され、ADコンバータA1、A2の正の入力端子へ入力される。また内部電圧V1は、例えば5〜6Vであり、抵抗R5、R6、R7で分割され、R5とR6との接続点P1と、R6とR7との接続点P2と、の電圧がADコンバータA1、A2の負の入力端子へそれぞれ入力される。   The AD conversion circuit 32 compares the analog voltage with the comparison voltage, ranks the analog voltage and outputs a digital signal voltage, AD converters A1 and A2, a resistance R5, R6, and R7 that generate the comparison voltage, and 3 bits if necessary. And an encoder (Encorder) for converting to. The current J1 flowing through the external resistor R2 is converted into a voltage by the current mirror CM and the resistor R4, and input to the positive input terminals of the AD converters A1 and A2. The internal voltage V1 is 5 to 6 V, for example, and is divided by resistors R5, R6, and R7. The voltages at the connection point P1 between R5 and R6 and the connection point P2 between R6 and R7 are AD converter A1, Each is input to the negative input terminal of A2.

抵抗R4による電圧とP1の電圧とがADコンバータA1へ入力され、抵抗R4による電圧とP2の電圧とがADコンバータA2へ入力され、A1及びA2において電圧をそれぞれ比較することによりシャットダウン抵抗がR1A,R1B,R1Cのグループから1つ選択される。図1では、A1の出力がLレベル、A2の出力がHレベルである。すなわち、外部抵抗R2の値を変えることによりシャットダウン抵抗を選択でき、ソフトシャットダウンの調整ができる。このように異常検出端子20は、異常検出の他にソフトシャットダウン調整機能を有している。   The voltage by the resistor R4 and the voltage at P1 are input to the AD converter A1, the voltage by the resistor R4 and the voltage at P2 are input to the AD converter A2, and the shutdown resistors R1A, A2 are compared by comparing the voltages at A1 and A2, respectively. One is selected from the group of R1B and R1C. In FIG. 1, the output of A1 is L level and the output of A2 is H level. That is, the shutdown resistor can be selected by changing the value of the external resistor R2, and the soft shutdown can be adjusted. Thus, the abnormality detection terminal 20 has a soft shutdown adjustment function in addition to the abnormality detection.

モニタ回路33は、異常検出端子20からの信号をソフトシャットダウン回路36に伝達するが、図1ではモニタ回路33への入力信号はHレベルである。なお、RS−FFの出力(Q−)はHレベルであり、ダイオードD5があるためにRS−FFからの電流が外部抵抗R2に流れ込むことはない。   The monitor circuit 33 transmits a signal from the abnormality detection terminal 20 to the soft shutdown circuit 36. In FIG. 1, the input signal to the monitor circuit 33 is at the H level. Note that the output (Q−) of the RS-FF is at the H level, and the current from the RS-FF does not flow into the external resistor R2 because of the diode D5.

記憶回路34は3つのディレイフリップフロップ(D−FF)D1、D2、D3からなる。入力Dの値は、第1のトリガー(またはクロック)信号がD−FFのCP端子に入力された時に出力Qとなり、第2のトリガー信号がCP端子に入力されるまで入力Dの値が出力Qに保持される。このため、第1のトリガー信号と第2のトリガー信号との間において、D1は「1」、D2は「0」、D3は「0」の出力Qがそれぞれ保持される。図1の実施形態では記憶すべき値は2ビットなのでD−FFは2つでもよいが、3つのシャットダウン抵抗があるので3つのD−FFを設けると構成がより簡素にできる。   The memory circuit 34 includes three delay flip-flops (D-FF) D1, D2, and D3. The value of the input D becomes the output Q when the first trigger (or clock) signal is input to the CP terminal of the D-FF, and the value of the input D is output until the second trigger signal is input to the CP terminal. Held in Q. Therefore, between the first trigger signal and the second trigger signal, D1 is “1”, D2 is “0”, and D3 is “0”. In the embodiment of FIG. 1, since the value to be stored is 2 bits, the number of D-FFs may be two. However, since there are three shutdown resistors, the configuration can be simplified by providing three D-FFs.

スイッチング回路35は、MOSFET(S1、S2、S3)、インバータ(IN3、IN4、IN5)を含む。D−FFの出力Qとモニタ回路33の出力とから接続すべきシャットダウン抵抗へのスイッチングがなされる。   The switching circuit 35 includes MOSFETs (S1, S2, S3) and inverters (IN3, IN4, IN5). Switching from the output Q of the D-FF and the output of the monitor circuit 33 to the shutdown resistor to be connected is performed.

ソフトシャットダウン回路36は、MOSFETなどからなるソフトシャットダウントランジスタQ3A、Q3B、Q3C、シャットダウン抵抗(R1A、R1B、R1C)を含む。スイッチング回路35からの出力により、Q3A、Q3B、Q3Cのいずれかがオンとなりソフトシャットダウンが行われる。   The soft shutdown circuit 36 includes soft shutdown transistors Q3A, Q3B, Q3C made of MOSFET or the like, and shutdown resistors (R1A, R1B, R1C). One of Q3A, Q3B, and Q3C is turned on by the output from the switching circuit 35, and soft shutdown is performed.

図2は、異常検出による動作を説明する回路図である。Vo端子16をHレベルとしたIGBT(Q4)のオン状態において、IGBT(Q4)が短絡のような異常を生じた場合異常検出がなされ、RS−FFの入力SはHレベルとなる。出力(Q−)はLレベルとなり、ダイオードD5により異常検出端子20はHレベルからLレベルに転じる。この遷移はドライバ38に伝達され、HレベルであったQ1への制御信号をLレベルに変化させ、Q1をターンオフさせる。Q2はオフであったので、Vo端子16はフローティング状態となる。   FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the operation by abnormality detection. In the ON state of the IGBT (Q4) with the Vo terminal 16 at the H level, when an abnormality such as a short circuit occurs in the IGBT (Q4), an abnormality is detected, and the input S of the RS-FF becomes the H level. The output (Q−) becomes L level, and the abnormality detection terminal 20 changes from H level to L level by the diode D5. This transition is transmitted to the driver 38, and the control signal to Q1, which has been at H level, is changed to L level to turn off Q1. Since Q2 is off, the Vo terminal 16 is in a floating state.

異常検出端子20がHレベルからLレベルに遷移することにより、インバータIN1、IN2を介してMOSFET(S1、S2、S3)のソースをLレベルとする。オンであるS3を介してインバータIN5の出力のみがHレベルに転じソフトシャットダウントランジスタQ3Cをオンとし、シャットダウン抵抗R1CがVo端子16とGND端子18との間に接続された状態となる。このために、IGBT(Q4)のゲートに蓄積されたチャージは、徐々に引き抜かれソフトシャットダウンが可能となる。このようにして急激なターンオフを抑制し、IGBT(Q4)の破壊が抑制できる。   When the abnormality detection terminal 20 transitions from the H level to the L level, the sources of the MOSFETs (S1, S2, S3) are set to the L level via the inverters IN1, IN2. Only the output of the inverter IN5 turns to the H level via S3 which is on, the soft shutdown transistor Q3C is turned on, and the shutdown resistor R1C is connected between the Vo terminal 16 and the GND terminal 18. For this reason, the charge accumulated in the gate of the IGBT (Q4) is gradually pulled out to enable a soft shutdown. In this way, rapid turn-off can be suppressed, and the destruction of IGBT (Q4) can be suppressed.

なお、Lレベルとなった異常検出端子20の電圧は、ダイオードD5の順方向電圧程度に低下し、カレントミラーCMを流れる電流J1’は異常検出端子20がHレベルの場合の電流J1よりも増大し、外部抵抗R2及びLレベルとなったRS−FFの(Q−)端子を介して接地に流れ込む。IV変換回路30、AD変換回路32を介して異常検出端子20の電圧変化が伝達され、A1の出力がHレベルとなる。このためにD1の入力Dが「1」から「0」に、D2の入力Dが「0」から「1」に変化する。しかし、第2のトリガー信号がD−FFに入力されないので、記憶回路34であるD−FFの出力Qが保持され、MOSFET(S1、S2、S3)のオン、オフ状態を変化させることはなく、シャットダウン抵抗R1Cの選択が変更されることなく維持されソフトシャットダウンが続行される。   Note that the voltage at the abnormality detection terminal 20 at the L level decreases to about the forward voltage of the diode D5, and the current J1 ′ flowing through the current mirror CM is larger than the current J1 when the abnormality detection terminal 20 is at the H level. Then, it flows into the ground via the external resistance R2 and the (Q−) terminal of the RS-FF which has become the L level. The voltage change of the abnormality detection terminal 20 is transmitted through the IV conversion circuit 30 and the AD conversion circuit 32, and the output of A1 becomes H level. For this reason, the input D of D1 changes from “1” to “0”, and the input D of D2 changes from “0” to “1”. However, since the second trigger signal is not input to the D-FF, the output Q of the D-FF that is the memory circuit 34 is held, and the on / off states of the MOSFETs (S1, S2, S3) are not changed. The selection of the shutdown resistor R1C is maintained without being changed, and the soft shutdown is continued.

本図において、D−FFのCP端子へ入力されるトリガー信号をUVLO(Undervoltage Lockout) 出力を用いている。Vccが動作保証範囲よりも低い場合、Vo端子16を強制的にLにする機能をUVLOと言う。例えば、システム動作開始時においてVccが動作保証範囲である10V近傍に到達するとトリガー信号を発生させD−FFのCP端子への入力信号として使用できる。なお、カレントミラーCM及び抵抗R5、R6、R7には動作保証範囲よりも低いV1(例えば5〜6V)を印加しておけば、トリガー信号がCP端子に入力される状態では入力DがD−FFに入力されている。   In this figure, the UVLO (Undervoltage Lockout) output is used for the trigger signal input to the CP terminal of the D-FF. When Vcc is lower than the guaranteed operating range, the function of forcing the Vo terminal 16 to L is called UVLO. For example, a trigger signal can be generated and used as an input signal to the CP terminal of the D-FF when Vcc reaches around 10 V, which is the guaranteed operating range, at the start of system operation. If V1 (for example, 5 to 6 V) lower than the guaranteed operating range is applied to the current mirror CM and the resistors R5, R6, and R7, the input D is D− when the trigger signal is input to the CP terminal. Input to FF.

図3は、比較例にかかるパワートランジスタドライブ回路図である。本比較例は光結合手段を備えたパワートランジスタドライブ回路であり、光結合装置110と言うこともできる。発光部152が駆動され、受光部154からの出力信号により、ドライバ138がMOSFET(Q11、Q12)を制御できる。例えば、発光部152が発光するとドライバ138がQ11をオン、Q12をオフとし、Vo端子116をHレベルとし、IGBT(Q14)をオンとする。   FIG. 3 is a power transistor drive circuit diagram according to a comparative example. This comparative example is a power transistor drive circuit including an optical coupling means, and can also be called an optical coupling device 110. The light emitting unit 152 is driven, and the driver 138 can control the MOSFETs (Q11, Q12) by an output signal from the light receiving unit 154. For example, when the light emitting unit 152 emits light, the driver 138 turns on Q11, turns off Q12, turns the Vo terminal 116 to H level, and turns on the IGBT (Q14).

ドレインと負荷144との間に接続されたダイオードD10はコンパレータ142の正の入力端子に接続されている。コンパレータ142の負の入力端子には基準電圧Vrefが入力され、IGBT(Q14)の短絡などの異常を検出すると、RS−FFにはHレベルである入力Sが入力される。RS−FFはLレベルである出力(Q−)をインバータIN11へ伝達し、Q11をターンオフするのでVo端子116はフローティング状態となる。他方、RS−FFはHレベルである出力Qにより外付けトランジスタQ13をオンに転じ、シャットダウン抵抗R11を介してIGBT(Q14)のゲートに蓄積されたチャージを徐々に引き抜き、IGBT(Q14)の破壊を抑制する。なお、マイコン156にはRS−FFの出力QからのFAULT信号が入力され、マイコン156からのRESET出力はRS−FFへの入力Rとなる。   A diode D 10 connected between the drain and the load 144 is connected to the positive input terminal of the comparator 142. The reference voltage Vref is input to the negative input terminal of the comparator 142, and when an abnormality such as a short circuit of the IGBT (Q14) is detected, the input S that is at the H level is input to the RS-FF. RS-FF transmits an output (Q−) at L level to the inverter IN11 and turns off Q11, so that the Vo terminal 116 is in a floating state. On the other hand, the RS-FF turns on the external transistor Q13 with the output Q being H level, gradually pulls out the charge accumulated in the gate of the IGBT (Q14) via the shutdown resistor R11, and destroys the IGBT (Q14). Suppress. The microcomputer 156 receives the FAULT signal from the output Q of the RS-FF, and the RESET output from the microcomputer 156 becomes the input R to the RS-FF.

このようなソフトシャットダウン用のQ13を、例えば外付けMOSFETとすると光結合装置110の外形寸法に近い大きさとなり、実装基板が大型となり、ゲート駆動ラインが長くなる。IGBT(Q14)が並列に複数配置される場合、ゲート駆動ラインが長いと動作がアンバランスとなりやすく、特性の低下や破壊を生じる問題がある。   If such soft shutdown Q13 is, for example, an external MOSFET, the size is close to the outer dimensions of the optical coupling device 110, the mounting substrate becomes large, and the gate drive line becomes long. In the case where a plurality of IGBTs (Q14) are arranged in parallel, if the gate drive line is long, the operation tends to be unbalanced, and there is a problem that the characteristics are deteriorated or broken.

また、システム上、使用するIGBTによりR11の抵抗値を変えて、ソフトシャットダウン波形を調整可能とすることが要求される。破線で表すQ13aのように光結合装置110内にMOSFETを内蔵すれば小型化が容易となるが、シャットダウン抵抗R11を外付けするために破線のようなシャットダウン端子122を光結合装置110に新たに設ける必要が生じ、小型化に限界がある。   In addition, the system requires that the soft shutdown waveform can be adjusted by changing the resistance value of R11 depending on the IGBT to be used. If a MOSFET is incorporated in the optical coupling device 110 as indicated by a broken line Q13a, the size can be easily reduced, but a shutdown terminal 122 as indicated by a broken line is newly added to the optical coupling device 110 in order to externally attach a shutdown resistor R11. There is a need to provide it, and there is a limit to downsizing.

これに対して本実施形態では、ソフトシャットダウントランジスタQ3A、Q3B、Q3Cをパワートランジスタドライブ回路10内に1チップ化し小型化を容易にすると共に、ゲート駆動ラインを短くしアンバランス動作を抑制できる。また、シャットダウン抵抗R1A、R1B、R1Cの抵抗値を使用状態に対応して選択できる。例えば、抵抗値として、80:100:120などの比率とすると幾種類かのIGBTに対して、ソフトシャットダウン保護機能を有する共通のパワートランジスタドライブ回路とでき好ましい。なお、シャットダウン抵抗数は3つと限定されることはなく、少なくとも2つを備えていれば許容される形状寸法とシステム要求とを考慮して適正に設定することができる。さらに、パワートランジスタドライブ回路の部品点数が削減でき、実装が簡素にできる。   On the other hand, in this embodiment, the soft shutdown transistors Q3A, Q3B, and Q3C are integrated into one chip in the power transistor drive circuit 10 to facilitate downsizing, and the gate drive line can be shortened to suppress the unbalance operation. Further, the resistance values of the shutdown resistors R1A, R1B, and R1C can be selected in accordance with the use state. For example, a resistance ratio of 80: 100: 120 is preferable because a common power transistor drive circuit having a soft shutdown protection function can be used for several types of IGBTs. Note that the number of shutdown resistors is not limited to three. If at least two shutdown resistors are provided, the number of shutdown resistors can be set appropriately in consideration of allowable geometric dimensions and system requirements. Further, the number of parts of the power transistor drive circuit can be reduced, and the mounting can be simplified.

図4は、D−FFのCP端子へ伝達されるトリガー信号を生成する変形例を表す回路図である。例えば発光部52からの信号を受ける受光部54の出力信号とUVLOの出力とをNAND回路へ入力し、インバータIN6を介してトリガー信号がCP端子へ入力されている。この変形例は、例えばシステムが高温になる場合にIGBT破壊を抑制するのが容易となる。   FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a modified example of generating a trigger signal transmitted to the CP terminal of the D-FF. For example, an output signal of the light receiving unit 54 that receives a signal from the light emitting unit 52 and an output of UVLO are input to the NAND circuit, and a trigger signal is input to the CP terminal via the inverter IN6. This modification makes it easy to suppress IGBT breakdown when the system becomes hot, for example.

以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれら実施形態に限定されることはない。パワートランジスタドライブ回路を構成するソフトシャットダウン回路、記憶回路、AD変換回路、IV変換回路、モニタ回路、スイッチング回路、ドライバ、出力段トランジスタ、結合手段の配置、接続などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. A person skilled in the art has made a design change with respect to the soft shutdown circuit, memory circuit, AD conversion circuit, IV conversion circuit, monitor circuit, switching circuit, driver, output stage transistor, coupling means arrangement, connection, etc. constituting the power transistor drive circuit Even if it is a thing, unless it deviates from the main point of this invention, it is included in the scope of the present invention.

実施形態にかかるパワートランジスタドライブ回路の回路図Circuit diagram of power transistor drive circuit according to an embodiment 異常検出による動作を説明する回路図Circuit diagram explaining operation by abnormality detection 比較例にかかるパワートランジスタドライブ回路の回路図Circuit diagram of power transistor drive circuit according to comparative example トリガー信号を生成する変形例を表す回路図Circuit diagram showing a modified example for generating a trigger signal

符号の説明Explanation of symbols

10 パワートランジスタドライブ回路、16 Vo端子、20 異常検出端子、30 IV変換回路、32 AD変換回路、34 記憶回路、36 ソフトシャットダウン回路、50 結合手段、R1A、R1B、R1C シャットダウン抵抗、Q3A、Q3B、Q3C ソフトシャットダウントランジスタ、D1、D2、D3 ディレイフリップフロップ、R2 外部抵抗、Q4 パワートランジスタ 10 power transistor drive circuit, 16 Vo terminal, 20 abnormality detection terminal, 30 IV conversion circuit, 32 AD conversion circuit, 34 storage circuit, 36 soft shutdown circuit, 50 coupling means, R1A, R1B, R1C shutdown resistor, Q3A, Q3B, Q3C soft shutdown transistor, D1, D2, D3 delay flip-flop, R2 external resistor, Q4 power transistor

Claims (5)

入力信号にもとづきパワートランジスタをオンまたはオフに切り替える制御信号を出力する出力端子と、
前記パワートランジスタのオン状態において発生した異常信号が入力される異常検出端子と、
前記異常検出端子と接地との間に設けられた外部抵抗に流れる電流を電圧に変換するIV変換回路と、
変換された前記電圧をランク分けしディジタル信号に変換するAD変換回路と、
前記ディジタル信号が入力された状態でトリガー信号が入力されると前記ディジタル信号が保持される記憶回路と、
前記記憶回路を用いて選択されるシャットダウン抵抗を少なくとも2つ含むソフトシャットダウン回路と、
を備え、
前記パワートランジスタのオフ状態において、前記外部抵抗に流れる電流を検出し、前記記憶回路に前記ディジタル信号を入力することにより第1のシャットダウン抵抗が選択され、
入力された前記異常信号により前記異常検出端子が低レベルに転じ、前記パワートランジスタをオフに切り替える前記制御信号が出力されると共に保持された前記ディジタル信号により選択が維持された前記第1のシャットダウン抵抗が前記出力端子と前記接地との間に電気的に接続され、前記パワートランジスタのソフトシャットダウンが実行されることを特徴とするパワートランジスタドライブ回路。
An output terminal for outputting a control signal for switching the power transistor on or off based on the input signal;
An anomaly detection terminal to which an anomaly signal generated in the ON state of the power transistor is input;
An IV conversion circuit that converts a current flowing in an external resistor provided between the abnormality detection terminal and the ground into a voltage;
An AD converter circuit that ranks the converted voltages and converts them into digital signals;
A storage circuit that holds the digital signal when a trigger signal is input in a state in which the digital signal is input;
A soft shutdown circuit including at least two shutdown resistors selected using the memory circuit;
With
In the OFF state of the power transistor, a current flowing through the external resistor is detected, and the first shutdown resistor is selected by inputting the digital signal to the memory circuit,
The abnormality detection terminal is turned to a low level by the inputted abnormality signal, the control signal for turning off the power transistor is outputted, and the selection is maintained by the held digital signal. Is electrically connected between the output terminal and the ground, and a soft shutdown of the power transistor is executed.
前記第1のシャットダウン抵抗は、前記記憶回路の出力にもとづきトランジスタを介して前記接地と接続されるか、または前記記憶回路の出力にもとづき前記トランジスタを介して前記出力端子と接続されることを特徴とする請求項1記載のパワートランジスタドライブ回路。   The first shutdown resistor is connected to the ground via a transistor based on the output of the memory circuit, or is connected to the output terminal via the transistor based on the output of the memory circuit. The power transistor drive circuit according to claim 1. 前記AD変換回路は、ディジタル信号のビット数を変換するエンコーダをさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載のパワートランジスタドライブ回路。   The power transistor drive circuit according to claim 1, wherein the AD conversion circuit further includes an encoder that converts the number of bits of the digital signal. 前記トリガー信号は、電源電圧が動作保証範囲に到達した時に生じることを特徴とした請求項1〜3のいずれか1つに記載のパワートランジスタドライブ回路。   The power transistor drive circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the trigger signal is generated when a power supply voltage reaches an operation guarantee range. 電気的に絶縁され、光または電磁気を用いた結合手段をさらに備え、
前記結合手段の出力信号が前記入力信号となることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のパワートランジスタドライブ回路。
It further comprises electrically insulating and coupling means using light or electromagnetics,
The power transistor drive circuit according to claim 1, wherein an output signal of the coupling means is the input signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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