JP3039092B2 - Short circuit protection circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、出力素子としての電圧
駆動されるMOS素子あるいは電流駆動されるバイポー
ラ素子の負荷短絡時に流れる過電流による破壊を防止す
るための短絡保護回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short-circuit protection circuit for preventing a voltage-driven MOS element or a current-driven bipolar element as an output element from being damaged by an overcurrent flowing when a load is short-circuited.
【0002】[0002]
【従来の技術】電力用スイッチング素子としては、例え
ばMOSFETやIGBTのように電圧駆動可能なMO
S素子あるいは電流駆動可能なバイポーラ素子が知られ
ている。図2はIGBTをスイッチング素子として使用
する場合の回路を概念的に示す。ゲートに駆動回路21が
接続されたIGBT1と直流電源22の間に負荷23が接続
されている。正常動作においては、IGBT1がオフ状
態の時電流は遮断され、電源22の電圧がIGBT1の両
端にかかる。一方オン状態においては、負荷23に電源22
の電圧がほとんど印加され、IGBT1にはほとんど電
圧がかかっていない。ただし、所定の電流が流れてい
る。すなわち、IGBT1には、高電圧が印加されてな
おかつオン状態という状態はない。しかしながら負荷23
が何らかの故障により、点線24に示したように、電源と
短絡してしまうケースが発生しうる。これを負荷短絡と
よぶ。この状態で半導体素子1がオン状態になると、電
源22が半導体素子1に直接印加されたことになり、電圧
が加わった状態で大電流がIGBT1に流れる。従っ
て、非常に大きな熱を発生してIGBT1が破壊してし
まう。これを防止するため、保護回路が駆動回路21に含
まれるのが通常である。2. Description of the Related Art As a power switching element, for example, a voltage drivable MO such as a MOSFET or an IGBT is used.
An S element or a bipolar element that can be driven by current is known. FIG. 2 conceptually shows a circuit when an IGBT is used as a switching element. A load 23 is connected between the DC power supply 22 and the IGBT 1 having the gate connected to the drive circuit 21. In the normal operation, when the IGBT 1 is in the off state, the current is cut off, and the voltage of the power supply 22 is applied to both ends of the IGBT 1. On the other hand, in the ON state, the power supply 22
Is almost applied, and almost no voltage is applied to the IGBT1. However, a predetermined current is flowing. That is, the IGBT 1 does not have a state in which a high voltage is applied and the IGBT 1 is in the ON state. However load 23
However, there is a case where a short circuit occurs with a power supply as shown by a dotted line 24 due to some failure. This is called a load short circuit. When the semiconductor element 1 is turned on in this state, the power supply 22 is directly applied to the semiconductor element 1, and a large current flows through the IGBT 1 with a voltage applied. Therefore, very large heat is generated and the IGBT 1 is broken. In order to prevent this, a protection circuit is usually included in the drive circuit 21.
【0003】そのような負荷短絡保護回路としては、図
3に示すような回路が知られている。主IGBT素子1
のゲート、エミッタ間には、放電用MOSFET2がゲ
ート負バイアス時にその放電用MOSFET2の寄生ダ
イオード20を通してゲート電流が流れることを防止する
逆阻止用ダイオード3を介して接続されている。一方、
主素子の一部はエミッタ分離により電流検出用IGBT
素子11を形成しており、そのエミッタはMOSFET2
のゲートおよび電流検出用抵抗4を介して主素子1のエ
ミッタに接続されている。素子のオン状態で負荷短絡が
発生して、主素子1に過電流が流れた場合、検出用素子
11にも過電流が流れ、電流検出抵抗4の両端には大きな
電圧降下が発生する。このため、放電用MOSFET2
はゲート電圧の上昇によりオンし、主素子1のゲートに
蓄えられていた電荷はMOSFET2により放電され
る。一方、ゲート端子5には素子をオンするためのゲー
ト電圧が印加されているが、主素子1のゲート電圧はゲ
ート抵抗6と放電用MOSFET2および逆阻止用ダイ
オード3のインピーダンスの和によって分圧された電圧
まで低下する。このゲート電圧の低下により、短絡電流
は低減され、素子が破壊するまでの時間を長くし、外部
回路による保護を容易に行うことができるようになる。A circuit as shown in FIG. 3 is known as such a load short-circuit protection circuit. Main IGBT element 1
The discharge MOSFET 2 is connected through a reverse blocking diode 3 for preventing a gate current from flowing through the parasitic diode 20 of the discharge MOSFET 2 when the gate is negatively biased. on the other hand,
Part of the main element is an IGBT for current detection by emitter separation.
An element 11 is formed, and its emitter is MOSFET2.
And the emitter of the main element 1 via the current detection resistor 4. When an overcurrent flows through the main element 1 due to a load short circuit while the element is on, the detection element
Overcurrent also flows through 11 and a large voltage drop occurs at both ends of the current detection resistor 4. Therefore, the discharging MOSFET 2
Is turned on by the rise of the gate voltage, and the electric charge stored in the gate of the main element 1 is discharged by the MOSFET 2. On the other hand, a gate voltage for turning on the element is applied to the gate terminal 5, but the gate voltage of the main element 1 is divided by the sum of the impedance of the gate resistor 6 and the impedance of the discharging MOSFET 2 and the reverse blocking diode 3. The voltage drops to Due to the decrease in the gate voltage, the short-circuit current is reduced, the time until the element is destroyed is increased, and protection by an external circuit can be easily performed.
【0004】この場合、図3の回路では主素子1のゲー
ト電圧を低下させると共に電流検出素子11のゲート電圧
も低下するため、検出素子11に流れる電流も低減する。
このため、電流検出用抵抗4の両端の電圧降下は減少
し、放電用MOSFET2のインピーダンス、すなわち
オン抵抗は再度上昇する。この負帰還は、主素子のゲー
ト容量などによる遅れ要素をもつため、発振現象を発生
し易い。図4は負荷短絡を模擬するための測定回路で、
スイッチング素子41は負荷インピーダンスなしで電源42
に接続されており、そのゲート・ソース間にはゲート駆
動回路43によりゲート抵抗44を介してゲート信号が印加
される。図5において、実線51、53は図4の測定回路に
より測定した場合のゲート信号VG およびコレクタ電流
IC の波形を示す。ゲートにしきい値以上の電圧VG を
印加すると素子はオンするが、負荷インピーダンスが0
(実際にはストレーインダクタンスがある)であるた
め、素子の特性とゲート電圧で決定される電流が流れ
る。ゲート電圧が十分高い場合には、この電流は非常に
大きく、発熱やそれに伴うラッチアップ現象により素子
はたとえば破壊点55で破壊する。これを防止するために
図3の短絡保護回路を使用した場合のコレクタ電流IC
の波形および主素子1のゲート電圧VG の波形を図5に
点線52、54で示す。ゲート端子5に印加するゲート電圧
をゲートしきい値以上にすることによりコレクタ端子7
とエミッタ端子8の間に大電流が流れると前に述べたよ
うに主素子に印加されるゲート電圧が低下する。これに
より主素子1の電流は低減されるが、同時に電流検出用
素子11の電流も低減し、電流検出用抵抗4の電圧降下も
低下する。このため放電用MOSFET2のオン抵抗は
増加し、主素子1に印加されるゲート電圧が再度上昇す
る。これがくり返されゲート電圧VG およびコレクタ電
流IC は発振状態となる。In this case, in the circuit of FIG. 3, since the gate voltage of the main element 1 is reduced and the gate voltage of the current detecting element 11 is also reduced, the current flowing through the detecting element 11 is also reduced.
Therefore, the voltage drop across the current detection resistor 4 decreases, and the impedance of the discharge MOSFET 2, that is, the on-resistance increases again. Since this negative feedback has a delay element due to the gate capacitance of the main element, an oscillation phenomenon is easily generated. FIG. 4 shows a measurement circuit for simulating a load short circuit.
The switching element 41 is connected to the power supply 42 without load impedance.
And a gate signal is applied between the gate and the source thereof via a gate resistor 44 by a gate drive circuit 43. 5, the solid line 51 and 53 indicates the waveform of the gate signal V G and a collector current I C as measured by the measurement circuit of Fig. When the gate to apply a threshold voltage greater than V G element is turned on, but the load impedance is 0
(Actually, there is a stray inductance), so that a current determined by the characteristics of the element and the gate voltage flows. When the gate voltage is sufficiently high, this current is very large, and the element is destroyed, for example, at a destruction point 55 due to heat generation and the accompanying latch-up phenomenon. In order to prevent this, the collector current I C when the short-circuit protection circuit of FIG. 3 is used.
The waveform and the waveform of the gate voltage V G of the main device 1 in FIG. 5 indicated by dotted lines 52 and 54. When the gate voltage applied to the gate terminal 5 is equal to or higher than the gate threshold, the collector terminal 7
When a large current flows between the gate electrode and the emitter terminal 8, the gate voltage applied to the main element decreases as described above. Thereby, the current of the main element 1 is reduced, but at the same time, the current of the current detecting element 11 is also reduced, and the voltage drop of the current detecting resistor 4 is also reduced. Therefore, the on-resistance of the discharging MOSFET 2 increases, and the gate voltage applied to the main element 1 increases again. Gate voltage is this repeated return V G and a collector current I C becomes oscillation state.
【0005】図6はこのような発振を防止した負荷短絡
保護回路である。図3と共通の部分に同一の符号を付し
た図6では、図3の回路の電流検出用抵抗4と放電用M
OSFET2のゲートの間にダイオード9およびそれと
並列の放電用抵抗10が挿入されている。この抵抗10を十
分大きくすると、ダイオード9を通じて過電流検出時に
放電用MOSFETのゲートに蓄えられた電荷はすぐに
放電せず、短絡保護回路の動作により抵抗4の両端の電
圧降下が小さくなっても、主素子1のゲート電圧を低く
保ったままであるため、負帰還による発振現象が生じな
い。FIG. 6 shows a load short-circuit protection circuit that prevents such oscillation. 6, in which the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. 3, the current detecting resistor 4 and the discharging M
A diode 9 and a discharge resistor 10 in parallel with the diode 9 are inserted between the gates of the OSFET 2. If this resistor 10 is made sufficiently large, the charge stored in the gate of the discharging MOSFET will not be discharged immediately when an overcurrent is detected through the diode 9, and even if the voltage drop across the resistor 4 becomes small due to the operation of the short-circuit protection circuit. Since the gate voltage of the main element 1 is kept low, an oscillation phenomenon due to negative feedback does not occur.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6の回路で
は、外部回路が動作するまでの一定時間、放電用MOS
FET2のゲートに一定の電荷を保持できるように抵抗
10は大きい必要がある。ところが、外部回路が動作した
後、すぐに再度素子をオンしようとしてゲート信号を入
れても、電荷が保持されているために放電用MOSFE
T2はオンしたままである。従って、主素子1には十分
なゲート電圧が印加されず、高いインピーダンス状態で
動作することとなる。すると、ロスを発生して、温度が
上昇し、破壊に到ってしまう。However, in the circuit shown in FIG. 6, a discharge MOS is required for a predetermined time until an external circuit operates.
Resistor to keep constant charge at the gate of FET2
10 needs to be big. However, even if the gate signal is input to turn on the device immediately after the external circuit is operated, the charge is retained, so that the discharging MOSFE is held.
T2 remains on. Therefore, a sufficient gate voltage is not applied to the main element 1, and the main element 1 operates in a high impedance state. Then, a loss occurs, the temperature rises, and the device is destroyed.
【0007】このような問題は、スイッチング素子とし
てバイポーラトランジスタを用い、負荷短絡にベース電
流を放電用素子を用いて分流する短絡保護回路において
も同様に存在する。Such a problem similarly exists in a short-circuit protection circuit that uses a bipolar transistor as a switching element and shunts a base current using a discharging element when a load is short-circuited.
【0008】本発明の目的は、上述の問題を解決し、保
護回路の動作時に主電流に発振が起こるのを防止するた
めに低減された駆動電圧あるいは駆動電流の増大を抑制
した場合に、駆動信号によって再度素子をオンすること
のできる短絡保護回路を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to reduce the increase in drive voltage or drive current in order to prevent the main current from oscillating during the operation of the protection circuit. An object of the present invention is to provide a short-circuit protection circuit that can turn on an element again by a signal.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、制御端子から制御電極に入力する信号
により駆動される主スイッチング素子と、制御電極およ
び第一の主電極が主スイッチング素子の制御電極および
第一の主電極にそれぞれ接続され、第二の主電極が電流
検出用抵抗を介して主スイッチング素子の第二の主電極
に接続される電流検出用スイッチング素子を備え、電流
検出用抵抗に過大な電流が流れるときに制御端子より主
スイッチング素子の制御電極に至る回路の分岐回路に挿
入された放電用スイッチング素子をオンすることにより
主スイッチング素子の駆動信号を低減し、かつその駆動
信号の低減により主スイッチング素子に流れる過電流が
抑制されても駆動信号の低減を維持するものにおいて、
放電用スイッチング素子のオンにより駆動信号が低減し
たのちに駆動端子に入力される信号が零ないし逆極性に
なったときに放電用スイッチング素子をオフするように
放電用スイッチング素子の制御電極と主スイッチング素
子の制御電極の間に主スイッチング素子の制御電極に向
かって順方向のダイオードを接続するものとする。In order to achieve the above object, the present invention provides a main switching device driven by a signal input from a control terminal to a control electrode, and a control electrode and a first main electrode. A control electrode of the switching element and a current detection switching element connected to the first main electrode respectively, the second main electrode is connected to the second main electrode of the main switching element via a current detection resistor, The drive signal of the main switching element is reduced by turning on the discharging switching element inserted in the branch circuit of the circuit from the control terminal to the control electrode of the main switching element when an excessive current flows through the current detection resistor, And, in the case of maintaining the reduction of the drive signal even if the overcurrent flowing to the main switching element is suppressed by the reduction of the drive signal,
After the drive signal is reduced by turning on the discharge switching element, the discharge switching element is turned off when the signal input to the drive terminal becomes zero or reverse polarity.
Control electrode and main switching element of discharge switching element
Between the control electrodes of the
Thus, a forward diode is connected .
【0010】本発明は、駆動信号が電圧であっても電流
であっても有効である。また、放電用スイッチング素子
がMOSFETであり、過電流が抑制されたときに駆動
信号の低減を維持するために放電用MOSFETのゲー
ト電極と電流検出用スイッチング素子の第二の主電極お
よび主スイッチング素子の第二の主電極の接続回路との
間に放電用MOSFETのゲート電荷の充電時間を短く
し放電時間を長くする手段が挿入された場合に有効であ
る。そして、その放電用MOSFETのゲート電荷の充
電時間を短くし、放電時間を長くする手段が電流検出用
抵抗の電流検出用スイッチング素子側に接続されるダイ
オードおよび主スイッチング素子の第二の主電極側に接
続される放電用抵抗であることが有効である。その上
で、放電用MOSFETのゲートと主スイッチング素子
の制御電極の間にダイオードを接続することによって駆
動信号が低減したのち駆動端子に入力される信号が零な
いし逆極性になったときに放電用MOSFETをオフに
するようにされたことが有効である。またその場合、放
電用MOSFETを含む分岐回路、電流検出用抵抗およ
び放電用抵抗がそれぞれ逆阻止用ダイオードを介して主
スイッチング素子の第二の主電極に接続されたこと、あ
るいは放電用MOSFET、電流検出用抵抗および放電
用抵抗が共通の逆阻止用ダイオードを介して主スイッチ
ング素子の第二の主電極に接続されたことも有効であ
る。さらにまた、以上の短絡保護回路が主スイッチング
素子および電流検出用スイッチング素子が同一半導体基
体に形成されたことが有効である。According to the present invention, even if the drive signal is a voltage,
Is effective even if The discharge switching element is a MOSFET, and a gate electrode of the discharge MOSFET, a second main electrode of the current detection switching element, and a main switching element for maintaining a reduction in the drive signal when the overcurrent is suppressed. This is effective when means for shortening the charge time of the gate charge of the discharge MOSFET and increasing the discharge time is inserted between the second main electrode and the connection circuit of the second main electrode. Means for shortening the charging time of the gate charge of the discharging MOSFET and increasing the discharging time include a diode connected to the current detecting switching element side of the current detecting resistor and the second main electrode side of the main switching element. It is effective that the resistor is connected to the discharge resistor. Then, by connecting a diode between the gate of the discharging MOSFET and the control electrode of the main switching element, the driving signal is reduced. It is effective that the MOSFET is turned off. In that case, the branch circuit including the discharging MOSFET, the current detecting resistor and the discharging resistor are connected to the second main electrode of the main switching element via the reverse blocking diode, respectively. It is also effective that the detection resistor and the discharge resistor are connected to the second main electrode of the main switching element via a common reverse blocking diode. Further, it is effective that the above-mentioned short-circuit protection circuit has the main switching element and the current detection switching element formed on the same semiconductor substrate.
【0011】[0011]
【作用】短絡保護回路が動作したのち、外部回路によっ
て駆動端子に入力される信号が零ないし逆極性になった
時、例えば放電用スイッチング素子がMOSFETで、
そのゲートに蓄積された電荷が主スイッチング素子の制
御電極と接続されたダイオードを通じて放電されるよう
な方法により放電用スイッチング素子をオフにすれば、
短絡保護回路はリセット状態になるので、再び駆動端子
に加えられる信号によりすぐに主スイッチング素子を動
作させることが可能になる。When the signal inputted to the drive terminal by the external circuit becomes zero or reverse polarity after the short-circuit protection circuit operates, for example, the discharge switching element is a MOSFET,
If the discharge switching element is turned off in such a way that the electric charge accumulated in the gate is discharged through the diode connected to the control electrode of the main switching element,
Since the short-circuit protection circuit is in the reset state, the main switching element can be operated immediately by a signal applied to the drive terminal again.
【0012】[0012]
【実施例】図1は本発明の一実施例のIGBTのための
短絡保護回路を示し、図3、図6と共通の部分には同一
の符号が付されている。この回路では、図6の回路の放
電用MOSFET2のゲートと主IGBT素子1のゲー
トの間にリセット用ダイオード12を付加している。図7
は、この回路の短絡時の動作を示し、図中に記入したよ
うに(a) は主素子1のゲート電位、(b) は主素子1のコ
レクタ電流、(c) は電流検出用抵抗4の電圧降下、すな
わちセンサ電位、(d) は放電用MOSFET2のゲート
電位をあらわしている。時点t1 において負荷短絡がお
きたとすると、それ以後主素子1および電流検出用素子
11のコレクタ電流は急激に増加し、それと共にセンサ電
位も上昇してt2 において保護回路が動作する。MOS
FET2のゲート電位はt1 からt2 に至る間にセンサ
電位とほぼ同じ様に上昇する。t2 をこえると、保護回
路が動作して(b) に示すように主電流が制限され、セン
サ電位が低下するが、ダイオード9および抵抗10によっ
てMOSFET2のゲート電位は保持される。時点t3
で外部回路により主素子のゲートに印加される電圧が下
げられ、主素子のゲート電位が低下する。この場合、図
6に示す保護回路では、MOSFET2のゲートの電荷
は抵抗10を通して流れていくだけなので、MOSFET
2のゲート電位は(d) に点線71で示すようにゆるやかに
低下する。しかし、図1の保護回路では、ダイオード12
が主素子1のゲートとの間に付加してあるため、t3 に
おいてゲート信号が0になると、ダイオード12によって
放電用MOSFETのゲート電位も0にリセットされ
る。すなわち、t3 以後図6に示す従来の回路では保護
回路は動作したままであるが、図1に示す回路では外部
回路の動作によりゲート端子5に印加される電圧が0V
になると同時に保護回路もリセットできるため、すぐに
復帰動作が可能な状態になる。なお、放電用抵抗10は、
図6のようにダイオード9と並列に接続してもよいが、
電流検出用抵抗4の素子11側の電位が高くてMOSFE
T2がリセットされないことを避けるために、抵抗4の
エミッタ端子8側に接続することが望ましい。FIG. 1 shows a short-circuit protection circuit for an IGBT according to one embodiment of the present invention. In this circuit, a reset diode 12 is added between the gate of the discharging MOSFET 2 and the gate of the main IGBT element 1 in the circuit of FIG. FIG.
(A) shows the gate potential of the main element 1, (b) shows the collector current of the main element 1, and (c) shows the current detecting resistor 4 as shown in the figure. (D) represents the gate potential of the discharging MOSFET 2. Assuming that a load short circuit occurs at time t 1 , the main element 1 and the current detecting element
11 collector current of increases rapidly, also the protection circuit operates at t 2 rises sensor potential therewith. MOS
The gate potential of the FET 2 rises almost in the same manner as the sensor potential from t 1 to t 2 . exceeds t 2, the protection circuit operates the main current limit (b), the although the sensor potential is lowered, the gate potential of the diode 9 and the resistor 10 MOSFET 2 is maintained. Time point t 3
As a result, the voltage applied to the gate of the main element by the external circuit is reduced, and the gate potential of the main element is reduced. In this case, in the protection circuit shown in FIG. 6, since the electric charge at the gate of the MOSFET 2 only flows through the resistor 10, the MOSFET 2
The gate potential of No. 2 gradually decreases as shown by the dotted line 71 in FIG. However, in the protection circuit of FIG.
Since the are added between the gate of the main element 1, the gate signal becomes zero at t 3, the gate potential of the discharging MOSFET by the diode 12 is also reset to zero. That is, after t 3 , the protection circuit remains operating in the conventional circuit shown in FIG. 6, but the voltage applied to the gate terminal 5 by the operation of the external circuit is 0 V in the circuit shown in FIG.
At the same time, the protection circuit can also be reset, so that a return operation can be performed immediately. The discharge resistor 10 is
Although it may be connected in parallel with the diode 9 as shown in FIG.
Since the potential of the current detecting resistor 4 on the element 11 side is high,
In order to prevent T2 from being reset, it is desirable to connect the resistor 4 to the emitter terminal 8 side.
【0013】主素子1をオフするために、ゲート端子5
に印加する電圧を0Vにするのでなく、負にバイアスす
ることがよくある。その場合、図1のままではエミッタ
端子8からダイオード12を通してゲート端子5へ電流が
流れこんでしまう。これを防止するようにしたのが図8
に示す実施例である。この保護回路では、図1の回路の
電流検出用抵抗4、放電用抵抗10およびMOSFET2
に直列に逆阻止用ダイオード13が共通に接続されてい
る。これによって、ゲート側に負バイアスを印加しても
エミッタからゲートへ電流が流れることがない。この回
路では、図1の逆阻止用ダイオード3は不必要で省略さ
れている。しかし、これを残すと共に、電流検出用抵抗
4および放電用抵抗10のエミッタ端子8側にそれぞれ別
個の逆阻止用ダイオードを接続してもよい。To turn off the main element 1, a gate terminal 5
Often, the voltage applied to is not negatively biased but 0V. In this case, the current flows from the emitter terminal 8 to the gate terminal 5 through the diode 12 in the state of FIG. Fig. 8 shows how to prevent this.
It is an Example shown in FIG. In this protection circuit, the current detection resistor 4, discharge resistor 10 and MOSFET 2 of the circuit of FIG.
And a reverse blocking diode 13 is commonly connected in series. Thus, no current flows from the emitter to the gate even if a negative bias is applied to the gate. In this circuit, the reverse blocking diode 3 in FIG. 1 is unnecessary and omitted. However, while this is left, separate reverse blocking diodes may be connected to the emitter terminal 8 side of the current detecting resistor 4 and the discharging resistor 10, respectively.
【0014】以上の実施例はIGBTの短絡保護回路に
ついて述べたが、MOSFETの短絡保護回路、あるい
は過電流が流れた際にベース電流を放電用MOSFET
を介して分流するバイポーラトランジスタなどの短絡保
護回路にも同様に実施できる。In the above embodiment, the short-circuit protection circuit of the IGBT has been described. However, the short-circuit protection circuit of the MOSFET or the MOSFET for discharging the base current when an overcurrent flows.
A short circuit protection circuit such as a bipolar transistor that shunts through the circuit can be similarly implemented.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明によれば、主スイッチング素子に
過電流が流れた際、その電流を抑制するために行う、駆
動電極へ入力される駆動信号の低減する保護回路の動作
を過電流が抑制された後も維持するが、外部回路により
駆動端子へ印加される信号が零または逆極性になったと
きは保護回路をリセットすることにより、その時点から
駆動信号による主素子の制御を可能にし、主素子の高イ
ンピーダンス状態が回避できるので、主素子の破壊を防
止することができる。According to the present invention, when an overcurrent flows in the main switching element, the operation of the protection circuit for reducing the drive signal input to the drive electrode, which is performed to suppress the current, is performed by the overcurrent. It is maintained after the suppression, but when the signal applied to the drive terminal by the external circuit becomes zero or reverse polarity, the protection circuit is reset, so that the main element can be controlled by the drive signal from that point. Since the high impedance state of the main element can be avoided, the main element can be prevented from being broken.
【図1】本発明の一実施例の短絡保護回路の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a short-circuit protection circuit according to one embodiment of the present invention.
【図2】IGBTを用いた回路の一例を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit using an IGBT;
【図3】従来の短絡保護回路の回路図FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional short-circuit protection circuit.
【図4】負荷短絡の模擬測定回路図FIG. 4 is a circuit diagram for simulating a load short circuit.
【図5】短絡保護回路を用いない場合、および図3の短
絡保護回路を用いた場合のゲート信号およびコレクタ電
流の波形図FIG. 5 is a waveform diagram of a gate signal and a collector current when a short-circuit protection circuit is not used and when the short-circuit protection circuit of FIG. 3 is used.
【図6】発振を防止した短絡保護回路の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a short-circuit protection circuit that prevents oscillation.
【図7】図1の短絡保護回路の動作を示す波形図FIG. 7 is a waveform chart showing the operation of the short-circuit protection circuit of FIG.
【図8】本発明の別の実施例の短絡保護回路の回路図FIG. 8 is a circuit diagram of a short-circuit protection circuit according to another embodiment of the present invention.
1 主IGBT 2 放電用MOSFET 4 電流検出用抵抗 5 ゲート端子 6 抵抗 7 コレクタ端子 8 エミッタ端子 10 放電用抵抗 11 電流検出用IGBT 12 リセット用ダイオード 13 逆阻止用ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main IGBT 2 Discharge MOSFET 4 Current detection resistor 5 Gate terminal 6 Resistance 7 Collector terminal 8 Emitter terminal 10 Discharge resistor 11 Current detection IGBT 12 Reset diode 13 Reverse blocking diode
Claims (8)
り駆動される主スイッチング素子と、制御電極および第
一の主電極が主スイッチング素子の制御電極および第一
の主電極にそれぞれ接続され、第二の主電極が電流検出
用抵抗を介して主スイッチング素子の第二の主電極に接
続される電流検出用スイッチング素子を備え、電流検出
用抵抗に過大な電流が流れるときに制御端子より主スイ
ッチング素子の制御電極に至る回路の分岐回路に挿入さ
れた放電用スイッチング素子をオンすることにより主ス
イッチング素子の駆動信号を低減し、かつその駆動信号
の低減により主スイッチング素子に流れる過電流が抑制
されても駆動信号の低減を維持するものにおいて、放電
用スイッチング素子のオンにより駆動信号が低減したの
ちに駆動端子に入力される信号が零ないし逆極性になっ
たときに放電用スイッチング素子をオフするように放電
用スイッチング素子の制御電極と主スイッチング素子の
制御電極の間に主スイッチング素子の制御電極に向かっ
て順方向のダイオードを接続することを特徴とする短絡
保護回路。A main switching element driven by a signal input to a control electrode from a control terminal; a control electrode and a first main electrode connected to a control electrode and a first main electrode of the main switching element, respectively; The second main electrode includes a current detection switching element connected to the second main electrode of the main switching element via a current detection resistor, and when an excessive current flows through the current detection resistor, main switching is performed from the control terminal. The drive signal of the main switching element is reduced by turning on the discharge switching element inserted in the branch circuit of the circuit leading to the control electrode of the element, and the reduction of the drive signal suppresses the overcurrent flowing through the main switching element. However, if the drive signal is reduced by turning on the discharge switching element, the drive signal is input to the drive terminal. Discharge so as to turn off the discharge switching element when a signal is becomes zero or the opposite polarity
Control electrode of the switching element for
Between the control electrode and the control electrode of the main switching element
A short-circuit protection circuit characterized by connecting a diode in a forward direction .
保護回路。2. The short-circuit protection circuit according to claim 1, wherein the drive signal is a voltage.
保護回路。3. The short-circuit protection circuit according to claim 1, wherein the drive signal is a current.
あり、過電流が抑制されたときに駆動信号の低減を維持
するために放電用MOSFETのゲート電極と電流検出
用スイッチング素子の第二の主電極および主スイッチン
グ素子の第二の主電極との間に放電用MOSFETのゲ
ート電荷の充電時間を短くし放電時間を長くする手段が
挿入された請求項1、2あるいは3記載の短絡保護回
路。4. The discharge switching element is a MOSFET, and a gate electrode of the discharge MOSFET, a second main electrode of the current detection switching element, and a power supply for maintaining a reduction in a drive signal when an overcurrent is suppressed. 4. The short-circuit protection circuit according to claim 1, further comprising means for shortening the charging time of the gate charge of the discharging MOSFET and increasing the discharging time between the second main electrode of the main switching element.
間を短くし放電時間を長くする手段が電流検出用抵抗の
電流検出用スイッチング素子側に接続されるダイオード
および主スイッチング素子の第二の主電極側に接続され
る放電用抵抗である請求項4記載の短絡保護回路。5. A means for shortening the charging time of the gate charge of the discharging MOSFET and lengthening the discharging time includes a diode connected to the current detecting resistor side of the current detecting resistor and a second main electrode of the main switching element. The short-circuit protection circuit according to claim 4, wherein the short-circuit protection circuit is a discharge resistor connected to the side.
検出用抵抗および放電用抵抗がそれぞれ逆阻止用ダイオ
ードを介して主スイッチング素子の第二の主電極に接続
された請求項4あるいは5記載の短絡保護回路。 6. A branch circuit including a discharging MOSFET and a current
The detection resistor and discharge resistor are reverse blocking diodes, respectively.
Connected to the second main electrode of the main switching element
The short-circuit protection circuit according to claim 4 or 5, wherein
び放電用抵抗が共通 の逆阻止用ダイオードを介して主ス
イッチング素子の第二の主電極に接続された請求項4な
いし6のいずれかに記載の短絡保護回路。 7. A discharging MOSFET, a current detecting resistor and a current detecting resistor.
Main discharge through a common reverse blocking diode.
5. The switching device according to claim 4, wherein the switching device is connected to a second main electrode of the switching element.
7. The short-circuit protection circuit according to any one of the chairs 6.
ッチング素子が同一半導体基体に形成された請求項1な
いし7のいずれかに記載の短絡保護回路。 8. A main switching element and a current detection switch.
2. The method according to claim 1, wherein the switching elements are formed on the same semiconductor substrate.
8. The short-circuit protection circuit according to any one of the chairs 7.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005252A JP3039092B2 (en) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Short circuit protection circuit |
| US08/001,199 US5844760A (en) | 1991-03-22 | 1993-01-07 | Insulated-gate controlled semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005252A JP3039092B2 (en) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Short circuit protection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05191240A JPH05191240A (en) | 1993-07-30 |
| JP3039092B2 true JP3039092B2 (en) | 2000-05-08 |
Family
ID=11606028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005252A Expired - Lifetime JP3039092B2 (en) | 1991-03-22 | 1992-01-16 | Short circuit protection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3039092B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109888739B (en) * | 2019-01-30 | 2023-12-15 | 上海拓为汽车技术有限公司 | A short circuit protection circuit for drive bridge MOSFET |
| CN114257225B (en) * | 2020-09-23 | 2024-08-30 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | Power switch protection circuit and load switch circuit |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005252A patent/JP3039092B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05191240A (en) | 1993-07-30 |
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