[发明专利]包含开关元件的电力电路的故障检测装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请：

发明名称：包含开关元件的电力电路的故障检测装置

申请日：2008年8月25日

申请号：200810146328.9

技术领域

本发明涉及用于检测逆变电路等之中所使用的电力用半导体元件的故障的装置。

背景技术

作为对电力用半导体元件的过电流进行检测从而对于半导体元件的破坏做到防患于未然的技术，公知有特开平04-185228号公报和特开2001-197724号公报等记载的技术。

特开平04-185228号公报中记载的短路保护装置是由与构成逆变器的开关元件并联的短路检测用的低压电源、可变电阻器、仅在开关元件导通时由低压电源向开关元件提供正向偏压的二极管串联连接而构成的。大电流流过开关元件的结果是，从可变电阻器的电压输出端子提取的电压值会超过阈值。这时，开关元件被强制性置为截止状态，对于开关元件的破损做到防患于未然。

在特开2001-197724号公报中记载的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)的栅极驱动电路中，IGBT的集电极和发射极间电压经由电阻器和二极管被检测出。当该检测值超过了过电流判定电路中内置的基准电源的电压时，就判定为IGBT处于过电流状态，软截止电路产生动作，IGBT平稳地截止。

另一方面，当构成功率模块的IGBT或MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等电力用开关元件因某种原因发生了故障时，开关元件的主电极之间发生短路的可能性大。这时，如果连接在功率模块上的负载是同步电机等感应负载，则主电极之间的短路电流在负载上产生的反电动势有可能会导致功率模块过载。

因此，为了保护使用了功率模块的系统整体，必须持续地监视电力用开关元件的耐压，当开关元件被击穿时，则往往会切断从功率模块到负载的输出电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过简单的结构就能够检测出功率模块中所使用的电力用开关元件的故障的故障检测装置。

概括地说，本发明涉及一种包含从第1主电极流向第2主电极的主电流随着控制信号而变化的开关元件的电力电路中的故障检测装置，其具备第1整流元件、第1电阻元件和故障判定部。第1整流元件的阴极连接到第1主电极。第1电阻元件的一端连接到第1整流元件的阳极，另一端上施加有相对于第2主电极为正的电压。故障判定部判断用于检测开关元件的故障的故障判定条件是否成立。这里，故障判定条件包含第1整流元件的阳极和第2主电极之间的监视电压低于预先设定的第1基准电压的条件。此外，第1基准电压设定为低于导通状态的开关元件的第1、第2主电极间电压与第1整流元件的正向电压(forward voltage)之和、并高于第1整流元件的正向电压。

因此，本发明的主要优点是，其通过第1整流元件监视电力用开关元件的第1、第2主电极间电压，利用这样的简单结构就能够检测出开关元件的故障。

根据对本发明所作的下述详细说明可以明确了解本发明的上述以及其他目的、特征、方面和优点，下述说明应参照附图加以理解。

附图说明

(注：请将以下的“实施方式”理解为“实施例：EMBODIMENT”)

图1是用于说明应用了本发明第1实施方式的故障检测装置的电机驱动装置10的结构的图。

图2是用于说明图1的IGBTQ1中使用的故障检测装置1A的结构的说明图。

图3是表示图2的栅极控制用计算机20中的故障检测处理的流程图。

图4是示意性地表示图2的各部分的电压-电流波形的一个实例的时序图。

图5是表示本发明第2实施方式中的故障检测装置1B的结构的电路图。

图6是示意性地表示图5的各部分的电压-电流波形的一个实例的时序图。

图7是表示本发明第3实施方式的故障检测装置1C的结构的电路图。

图8是示意性地表示图7的各部分的电压-电流波形的一个实例的时序图。

图9是表示本发明第4实施方式的故障检测装置1D的结构的框图。

图10是表示IGBT的电流电压特性的温度依赖性的图表。

图11是表示图9的采样保持电路26的结构的一个实例的框图。

图12是示意性地表示图9的各部分的电压-电流波形的一个实例的时序图。

具体实施方式