[发明专利]半导体驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及在控制诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)之类的半导体装置的开启和关闭的驱动电路中，当有半导体装置发生短路故障并且阻抗下降时起保护作用的驱动电路的保护。

背景技术

图1显示了一个运用已知技术的驱动电路的配置。在图中，EP为正向偏置电源，EN为反向偏置电源，Tr1为正向偏置开关元件，Tr2为反向偏置开关元件，R1为正向偏置栅极电阻，R2为反向偏置栅极电阻。末级驱动电路DCC是用来根据控制信号来驱动MOSFETs Tr1和Tr2的电路。这里，IGBT(IGBT1)被用作一种半导体装置。MOSFET是金属氧化物半导体场效应晶体管的缩写。

利用此配置，当在半导体装置上发生短路故障时，有很大可能在IGBT1的所有端子G1，C1，E1之间均发生短路。出于此原因，在图1的情况下，当栅极端子G1和发射极端子E1间出现短路条件时，连接在这些端子间的驱动电路的输出短路，当MOSFET Tr1导通时，由正向偏置电源EP和正向偏置栅极电阻R1决定的大电流将继续流动；当MOSFET Tr2导通时，由反向偏置电源EN和反向偏置电阻R2决定的大电流将继续流动。图1所示的这种电路，考虑到半导体装置的故障，有必要设计一种能容忍这种电流的方式，电流流经的偏置电源EP和EN以及栅极电阻R1和R2的能力增大，这会导致驱动电路的尺寸与成本的增加。此外，当驱动电路电源共用时，也会发生此问题，即一个驱动电路中的过载电流使另一个驱动电路失效。

作为迄今为止能够改善这种问题的技术，在图2所示的、专利文件中1中显示的方法是已知的。EP代表正向偏置电源，EN为反向偏置电源，Tr1为正向偏置开关元件，Tr2为反向偏置开关元件，R1为正向偏置栅极电阻，R2为反向偏置栅极电阻。此外，F1，F2和F3代表保险丝，SW1代表正向偏置电源短路开关，SW2代表反向偏置电源EN短路开关。

将给出当半导体装置IGBT发生短路故障时该电路中的动作的描述。当IGBT 1短路并且有大量电流经过集电极时，保险丝F1将熔化。提供了检测保险丝F1中熔化的方法，当检测到熔化时，开关SW1和SW2导通。当这些开关导通时，偏置电源EP和EN通过保险丝F2和F3短路，同时保险丝F2和F3将熔化。由于这些类型的行动，偏置半导体开关Tr1和Tr2在很短的时间内从偏置电源处被切断，意味着出现在图1中的驱动电路的大电流将不会出现。

专利文件1：JP-UM-1-6-88191

发明内容

如之前所述，结合现有的技术，保险丝存在于驱动电路中，并且当半导体装置发生故障时通过主动熔化保险丝来保护驱动电路的安全。然而，用这种方法，主电流流过的电路中仍然需要保险丝，来检测半导体装置的故障，这意味着在个大容量装置中，电路的尺寸需要增加。同时，由于在每次激活保护过后都要更换保险丝，在拥有大量驱动电路的装置中，通常需要很长一段时间来恢复故障。因此，本发明的一个问题就是不用保险丝来检测半导体装置的短路故障，并且保护驱动电路。

为了解决上述问题，在本发明中配置如下：第一热敏电阻被热接合且安装于开启状态的栅极电阻，第二热敏电阻热接合且安装于关闭状态的栅极电阻，且电流恒定地流过该热敏电阻，同时，提供了如下方法：当任何栅极电阻的温度升高时，通过相应热敏电阻的阻值变化及电流变化，关断第一或第二开关元件。

此外，在另一个发明中，热敏电阻分别与第一和第二开关元件进行串联，同时，当热敏电阻的温度由于IGBT的栅极与发射极之间发生短路导致过载电流而升高时，关断第一或第二开关元件。

由上所述，半导体装置保险丝和用来切断驱动电路电源的保险丝在这里是不需要的，并且有可能减小装置的大小，并减少故障恢复时的零件更换时间。

此外，由于关闭第一或第二开关元件的操作被光电耦合器检测到，并且信号从驱动装置输出，在控制电路中可以用这种信号来操作和展示装置的切断或故障的发生，并提升用户友好性。

附图说明

图1是一个已知的实施例的驱动电路图。

图2是一个已知的带保护功能实施例的驱动电路图。

图3是显示本发明第一实施例的电路图。

图4是图1动作的图示。

图5是显示本发明第二实施例的电路图。

图6是显示本发明第三实施例的电路图。

图7是显示本发明第四实施例的电路图。

图8是显示本发明第五实施例的电路图。

图9是显示本发明第六实施例的电路图。

图10是显示本发明第七实施例的电路图。