(57)【要約】      （修正有）【課題】並列接続された半導体素子の過電流保護手段及び過熱保護手段を提供する。【解決手段】並列接続されたＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの駆動装置において、駆動回路２０３が集積回路２００ａに設けられ、集積回路２００ａは、過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各素子の過電流を検出するための電圧生成回路２０４ａ、電圧比較回路２０５ａと、過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各素子の過熱を検出する電圧生成回路２０６ａ、電圧比較回路２０７ａと、過電流または過熱検出信号により駆動回路２０３ａを介して各素子をオフさせる論理回路２０２ａ等を備え、各素子のセンス端子Ｓの電圧を第１の共通基準電圧と比較する電圧比較回路３０３ａの出力電圧を電圧比較回路２０５ａに入力し、各素子の温度検出用のアノード端子Ａの電圧を第２の共通基準電圧と比較する電圧比較回路３０４ａの出力電圧を電圧比較回路２０７ａに入力する。【選択図】図１
2014138521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧を共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項２】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧を共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項３】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子及び前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、
前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号または前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧を第１の共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧とし、かつ、各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧を第２の共通基準電圧と比較する別の電圧比較手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項４】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する最大値選択手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項５】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する最大値選択手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項６】
素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子及び前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、
前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号または前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する第１の最大値選択手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧とし、かつ、各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する第２の最大値選択手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたことを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項７】
請求項１，３，４，６の何れか１項に記載した半導体素子の駆動装置において、
前記過電流検出信号から生成したアラーム信号を外部に伝送することを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項８】
請求項２，３，５，６の何れか１項に記載した半導体素子の駆動装置において、
前記過熱検出信号から生成したアラーム信号を外部に伝送することを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載した半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送される前記オン／オフ信号を前記集積回路内で絶縁して前記駆動回路に入力し、かつ、前記集積回路内で生成された前記アラーム信号を絶縁して外部に伝送することを特徴とする半導体素子の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子を駆動する駆動回路（ドライバ）を備え、かつ、パワー半導体素子の過電流保護機能または過熱保護機能を有する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力変換装置の小型化、高信頼化の要求が高まっている。この要求に応えるために、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子（パワー半導体素子にはＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ等があるが、以下では、ＩＧＢＴを例として説明する）を駆動する駆動回路とＩＧＢＴの過電流、過熱保護を行う機能とが一体化され、更に、高電圧のＩＧＢＴ側と低電圧の制御回路側との間で信号を送受信するための信号絶縁回路を一体化したドライバＩＣが実用化されている。このようなドライバＩＣを用いれば、ＩＧＢＴを高い信頼性のもとで保護することができ、しかも、ＩＣの集積化によって電力変換装置の小型化を図ることが可能となる。
【０００３】
この種のドライバＩＣの例として、例えば非特許文献１に記載されたＩＣが知られている。以下では、このドライバＩＣの基本的な構成及び動作を、図３の機能ブロック図に基づいて説明する。
なお、図３では、ＩＣを動作させるための電源等の図示は省略してある。また、図３は、ＩＣの基本的な機能を説明するための機能ブロックのみを示してあり、ＩＣによっては、図示していない機能を備えているものもある。また、このＩＣにより駆動されるＩＧＢＴ１０ａは、図示するように、当該ＩＧＢＴ１０ａに流れる電流を検出するためのセンス端子Ｓ、及び、ＩＧＢＴ１０ａの温度を検出するためのダイオードＤｔｈａを備えていることを前提とする。
【０００４】
図３において、１００は制御回路、２００ａはドライバＩＣであり、ドライバＩＣ２００ａには、ＩＧＢＴ１０ａのゲート端子（制御端子）Ｇ、センス端子（電流検出端子）Ｓ、ダイオードＤｔｈａのアノード端子（温度検出端子）Ａが接続されている。また、ＩＧＢＴ１０ａのセンス端子ＳとダイオードＤｔｈａのカソード端子Ｋ及びアース端子Ｅとの間には過電流検出用の抵抗１１ａが接続されていると共に、前記アノード端子Ａには定電流生成回路１２ａが接続されている。なお、図３における参照符号１０Ａは、ＩＧＢＴ１０ａ及び還流ダイオードＤｆを含むＩＧＢＴパッケージを示す。
【０００５】
ドライバＩＣ２００ａは、制御回路１００からのオン／オフ信号が入力される信号絶縁回路２０１ａと、信号絶縁回路２０１ａの出力と後述する電圧比較回路２０５ａ，２０７ａの出力とが入力される論理回路２０２ａと、その出力によってゲート信号を生成する駆動回路２０３ａと、第１，第２の基準電圧をそれぞれ生成する第１，第２の電圧生成回路２０４ａ，２０６ａと、電圧生成回路２０４ａから出力される第１の基準電圧とセンス端子Ｓの電圧とを比較する第１の電圧比較回路２０５ａと、電圧生成回路２０６ａから出力される第２の基準電圧とアノード端子Ａの電圧とを比較する第２の電圧比較回路２０７ａと、電圧比較回路２０５ａ，２０７ａの出力に基づいて制御回路１００にアラーム信号を出力する信号絶縁回路２０８ａと、を備えている。
【０００６】
ここで、一般にＩＧＢＴ１０ａ側（高圧側）の基準電位ＰＧＮＤと制御回路１００側（低圧側）の基準電位ＣＧＮＤとは値が異なるので、両者の間を絶縁する必要がある。このため、制御回路１００が生成したＩＧＢＴ１０ａのオン／オフ信号を信号絶縁回路２０１ａにより絶縁して駆動回路２０３ａに伝送すると共に、電圧比較回路２０５ａ，２０７ａの出力に基づいて生成したアラーム信号を、信号絶縁回路２０８ａにより絶縁して制御回路１００に伝送している。
【０００７】
次に、ＩＧＢＴ１０ａを過電流保護する方法について説明する。
ＩＧＢＴ１０ａに流れる電流をセンス端子Ｓに接続された抵抗１１ａにより検出し、抵抗１１ａの両端電圧が第１の電圧生成回路２０４ａにより生成された第１の基準電圧（過電流基準電圧）に到達したら、すなわち、ＩＧＢＴ１０ａに流れる電流が過電流保護レベルに到達したら、第１の電圧比較回路２０５ａが過電流検出信号を出力し、論理回路２０２ａ及び駆動回路２０３ａを介してＩＧＢＴ１０ａのゲートをオフすることにより過電流保護を行う。
【０００８】
次いで、ＩＧＢＴ１０ａを過熱保護する方法について説明する。
ダイオードＤｔｈａには、定電流生成回路１２ａにより一定の電流が流れている。ここで、ダイオードＤｔｈａの両端電圧は温度に依存して変化するため、ダイオードＤｔｈａの両端電圧が第２の電圧生成回路２０６ａにより生成された第２の基準電圧（過熱基準電圧）に到達したら、すなわち、ＩＧＢＴ１０ａの温度が過熱保護レベルに到達したら、第２の電圧比較回路２０７ａが過熱検出信号を出力し、論理回路２０２ａ及び駆動回路２０３ａを介してＩＧＢＴ１０ａのゲートをオフすることにより過熱保護を行う。
【０００９】
なお、上述したＩＧＢＴ１０ａの過電流保護または過熱保護が実施された場合、信号絶縁回路２０８ａがアラーム信号を出力し、保護機能が働いたことを制御回路１００に伝送する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「絶縁電圧2500Vrms 絶縁素子内蔵１chゲートドライバ“BM6103FV-C”」，データシート，ローム株式会社，２０１２年６月１５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３に示した従来技術は、ＩＧＢＴが１個である場合のものである。しかし、実際の電力変換装置では、電流の容量を稼ぐ目的で複数個のＩＧＢＴが並列に接続される場合がある。この場合、例えば、図４に示すように、並列に接続されたＩＧＢＴごとにドライバＩＣを設ければ、各ＩＧＢＴの駆動及び保護が可能となる。
なお、図４はＩＧＢＴが２個の場合であり、１０ＢはＩＧＢＴパッケージ、１０ｂはＩＧＢＴ、Ｄｔｈｂはダイオード、１１ｂは抵抗、１２ｂは定電流生成回路、２００ｂはドライバＩＣ、２０１ｂ，２０８ｂは信号絶縁回路、２０２ｂは論理回路、２０３ｂは駆動回路、２０４ｂ，２０６ｂは電圧比較回路、２０５ｂ，２０７ｂは電圧比較回路である。また、１５０は、ドライバＩＣ２００ａ，２００ｂからのアラーム信号の論理和をとって制御回路１００に出力する論理回路である。その他の構成要素には、図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１２】
しかしながら、図４に示した従来技術では、信号絶縁回路２０１ａ，２０１ｂの信号遅延時間のバラつきにより、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂのうち何れか一方のＩＧＢＴが他のＩＧＢＴに対して時間的に速いタイミングでオン／オフすることがある。このため、一方のＩＧＢＴにスイッチング損失が集中してＩＧＢＴの異常な過熱を招き、結果として、装置の信頼性が損なわれる等の問題が生じる。
【００１３】
他の従来技術として、図５に示すように、ドライバＩＣ２００ａの内部の駆動回路２０３ａを２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに対して共通に用いれば、前述した信号絶縁回路の信号遅延のバラつきに伴う問題を解消することができる。
しかし、この場合、図５から明らかなように、１個のＩＧＢＴ、例えばＩＧＢＴ１０ａのみを対象として過電流保護及び過熱保護を行うことになり、他方のＩＧＢＴ１０ｂの過電流保護及び過熱保護を行うことができない。一般に、並列接続された複数個のＩＧＢＴの特性は必ずしも均一ではなく、各ＩＧＢＴに流れる電流の大きさやＩＧＢＴ自身の発生損失に伴って生じる温度上昇幅には偏りがあるため、図５に示すような方法では確実な保護を行うことができない。
【００１４】
更に他の例として、図６に示す従来技術も考えられる。この場合、ドライバＩＣ２００ａの内部の駆動回路２０３ａを２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに対して共通に用い、また、各ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの過電流保護、過熱保護についてはドライバＩＣ２００ａ，２００ｂがそれぞれ個別に行うため、前述したような信号遅延のバラつきに伴う問題や、一部のＩＧＢＴに対する過電流保護及び過熱保護が行えない等の問題を解決することができる。
しかしながら、この場合、ドライバＩＣ２００ｂ内の信号絶縁回路２０１ｂ、論理回路２０２ｂ及び駆動回路２０３ｂの機能が活用されないことになり、言い換えれば、不要な機能を備えた部品が装置に搭載されているため、電力変換装置の大型化を招くばかりでなくコストも高くなるという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の解決課題は、信号遅延のバラつきに起因した問題もなく、また、ＩＣが有する機能を無駄なく活用して電力変換装置の大型化やコストの上昇を防ぐことができる半導体素子の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧を共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧としたものである。
【００１７】
請求項２に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧を共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたものである。
【００１８】
請求項３に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子及び前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、
前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号または前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧を第１の共通基準電圧と比較する電圧比較手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧とし、かつ、各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧を第２の共通基準電圧と比較する別の電圧比較手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたものである。
【００１９】
請求項４に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する最大値選択手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧としたものである。
【００２０】
請求項５に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する最大値選択手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたものである。
【００２１】
請求項６に係る発明は、素子をオン／オフするための駆動信号が入力される制御端子を備え、かつ、前記素子に流れる電流を検出するための電流検出端子及び前記素子の温度を検出するための温度検出端子を備えた複数の半導体素子を駆動する駆動装置であって、前記複数の半導体素子の電流流入端子同士及び電流流出端子同士がそれぞれ接続されてなる半導体素子の駆動装置において、
外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて複数の半導体素子に対する駆動信号を生成する単一の駆動回路が集積回路に設けられ、
前記集積回路は、
過電流検出用の入力電圧を過電流基準電圧と比較して各半導体素子の過電流を検出する過電流検出手段と、
過熱検出用の入力電圧を過熱基準電圧と比較して各半導体素子の過熱を検出する過熱検出手段と、
前記過電流検出手段から出力される過電流検出信号または前記過熱検出手段から出力される過熱検出信号により前記駆動回路を介して各半導体素子をオフさせる手段と、を備え、
各半導体素子の前記電流検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する第１の最大値選択手段の出力電圧を、前記過電流検出手段における過電流検出用の入力電圧とし、かつ、各半導体素子の前記温度検出端子に発生した電圧のうち最大値を選択する第２の最大値選択手段の出力電圧を、前記過熱検出手段における過熱検出用の入力電圧としたものである。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項１，３，４，６の何れか１項に記載した半導体素子の駆動装置において、前記過電流検出信号から生成したアラーム信号を外部に伝送するものであり、請求項８に係る発明は、請求項２，３，５，６の何れか１項に記載した半導体素子の駆動装置において、前記過熱検出信号から生成したアラーム信号を外部に伝送するものである。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載した半導体素子の駆動装置において、外部から伝送される前記オン／オフ信号を前記集積回路内で絶縁して前記駆動回路に入力し、かつ、前記集積回路内で生成された前記アラーム信号を絶縁して外部に伝送するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、外部から伝送されるオン／オフ信号に基づいて単一の駆動回路によって複数の半導体素子を駆動するため、信号遅延のバラつきに起因して一部の半導体素子が過熱するような不都合もなく、また、集積回路が有する機能を無駄なく活用することができる。これにより、複数の半導体素子及びその駆動装置を備えた電力変換装置の大型化やコストの上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す機能ブロック図である。
【図３】従来技術を示す機能ブロック図である。
【図４】従来技術を示す機能ブロック図である。
【図５】従来技術を示す機能ブロック図である。
【図６】従来技術を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図であり、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂが並列に接続されている場合の駆動装置を示している。この実施形態は、図４、図６に示した従来技術に対しては、ドライバＩＣが１個である点で異なり、図５に示した従来技術に対しては、２個のＩＧＢＴの過電流保護及び過熱保護が可能な点で異なっている。
【００２７】
図１において、図３〜図６における各構成要素と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では本実施形態に固有の構成要素を中心に説明する。
図１に示す第１実施形態では、ドライバＩＣ２００ａの内部の駆動回路２０３ａを２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに対して共通に用いており、制御回路１００から伝送されたオン／オフ信号を信号絶縁回路２０１ａ、論理回路２０２ａを介して駆動回路２０３ａに入力し、この駆動回路２０３ａから出力されるゲート信号により２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂをオン／オフする。なお、駆動回路２０３ａの能力が複数個のＩＧＢＴを駆動するのに不足している場合は、駆動回路２０３ａの後段（ドライバＩＣ２００ａの外部）に更に駆動回路を接続することで、駆動能力の不足に対処することができる。
【００２８】
ドライバＩＣ２００ａの外部には、第３の基準電圧（第１の共通基準電圧）を生成する第３の電圧生成回路３０１と、第４の基準電圧（第２の共通基準電圧）を生成する第４の電圧生成回路３０２と、ＩＧＢＴ１０ａのセンス端子（電流検出端子）Ｓの電圧と第３の基準電圧とを比較する第３の電圧比較回路３０３ａと、ダイオードＤｔｈａのアノード端子（温度検出端子）Ａの電圧と第４の基準電圧とを比較する第４の電圧比較回路３０４ａと、ＩＧＢＴ１０ｂのセンス端子（電流検出端子）Ｓの電圧と第３の基準電圧とを比較する第５の電圧比較回路３０３ｂと、ダイオードＤｔｈｂのアノード端子（温度検出端子）Ａの電圧と第４の基準電圧とを比較する第６の電圧比較回路３０４ｂと、が設けられている。
【００２９】
次に、この第１実施形態における２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの過電流保護について説明する。
図１における第３，第５の電圧比較回路３０３ａ，３０３ｂでは、ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに電流が流れることによって生じる抵抗１１ａ，１１ｂの両端電圧と、第３の電圧生成回路３０１によって生成された第３の基準電圧（第１の共通基準電圧）とをそれぞれ比較する。
【００３０】
第３，第５の電圧比較回路３０３ａ，３０３ｂの出力は一括して、ドライバＩＣ２００ａの内部に設けられた第１の電圧比較回路２０５ａに入力されている。ここで、第３の電圧生成回路３０１が生成する第３の基準電圧（第１の共通基準電圧）の大きさを、第１の電圧生成回路２０４ａが生成する第１の基準電圧（過電流基準電圧）と同等とし、更に、第３，第５の電圧比較回路３０３ａ，３０３ｂの出力電圧の大きさを、第１の電圧生成回路２０４ａが生成する第１の基準電圧（過電流基準電圧）よりも大きくすれば、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに対する過電流保護を１個のドライバＩＣ２００ａにより実現することができる。
【００３１】
なお、第３の電圧生成回路３０１が生成する第３の基準電圧の大きさを、必ずしも第１の電圧生成回路２０４ａが生成する第１の基準電圧と等しくする必要はなく、抵抗１１ａ，１１ｂの抵抗値の大きさ（すなわち、ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂを流れる電流によってセンス端子Ｓに発生する電圧の大きさ）と第３の電圧生成回路３０１が生成する第３の基準電圧の大きさとの兼ね合いにより、過電流保護を行う電流値を調整できることは言うまでもない。
【００３２】
次いで、この第１実施形態における２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの過熱保護について説明する。
図１における定電流生成回路１２ａ，１２ｂは、ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに備えられた温度検出用のダイオードＤｔｈａ，Ｄｔｈｂに、それぞれ一定の電流を流す。ダイオードＤｔｈａ，Ｄｔｈｂの両端電圧は、第４，第６の電圧比較回路３０４ａ，３０４ｂにそれぞれ入力され、第４の電圧生成回路３０２により生成された第４の基準電圧（第２の共通基準電圧）と比較される。
【００３３】
第４，第６の電圧比較回路３０４ａ，３０４ｂの出力は一括して、ドライバＩＣ２００ａの内部に設けられた第２の電圧比較回路２０７ａに入力されている。ここで、第４の電圧生成回路３０２が生成する第４の基準電圧（第２の共通基準電圧）の大きさを、第２の電圧生成回路２０６ａが生成する第２の基準電圧（過熱基準電圧）の大きさと同等とし、更に、第４，第６の電圧比較回路３０４ａ，３０４ｂの出力電圧の大きさを第２の電圧生成回路２０６ａが生成する第２の基準電圧（過熱基準電圧）よりも大きくすれば、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂに対する過熱保護を１個のドライバＩＣ２００ａにより実現することができる。
【００３４】
なお、第４の電圧生成回路３０２が生成する第４の基準電圧の大きさを、必ずしも第２の電圧生成回路２０６ａが生成する第２の基準電圧の大きさと等しくする必要はなく、第４の電圧生成回路３０２が生成する第４の基準電圧の大きさと定電流生成回路１２ａ，１２ｂが生成する電流の大きさ（すなわち、ダイオードＤｔｈａ，Ｄｔｈｂを流れる電流によってアノード端子Ａに発生する電圧の大きさ）との兼ね合いにより、過熱保護を行う温度値を調整できることは言うまでもない。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。
この第２実施形態も、第１実施形態と同様に、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂが並列に接続されている場合の駆動装置を対象としている。なお、図２において、図１における各構成要素と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では本実施形態に固有の構成要素を中心に説明する。
【００３６】
図２において、ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂのセンス端子Ｓは第１の最大値選択回路３０５ａに接続され、最大値選択回路３０５ａの出力は第１の電圧比較回路２０５ａに入力されている。また、ＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂのアノード端子Ａは第２の最大値選択回路３０５ｂに接続され、最大値選択回路３０５ｂの出力は第２の電圧比較回路２０７ａに入力されている。最大値選択回路３０５ａ，３０５ｂは、それぞれ二つの入力電圧のうち大きい方の電圧を選択して出力するものである。
【００３７】
このように構成することにより、第１の最大値選択回路３０５ａでは、抵抗１１ａ，１１ｂの両端に発生する電圧のうち大きい方の電圧を選択して出力し、その電圧は第１の電圧比較回路２０５ａによって第１の基準電圧（過電流基準電圧）と比較される。このため、第１の基準電圧を所定値に設定しておけば、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの何れか一方が過電流状態になったときに電圧比較回路２０５ａが過電流検出信号を出力し、当該ＩＧＢＴのゲートオフ動作及びアラーム出力による過電流保護を行うことができる。
同様に、第２の最大値選択回路３０５ｂでは、ダイオードＤｔｈａ，Ｄｔｈｂの両端に発生する電圧のうち大きい方の電圧を選択して出力し、その電圧は第２の電圧比較回路２０７ａによって第２の基準電圧（過熱基準電圧）と比較される。このため、第２の基準電圧を所定値に設定しておけば、２個のＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂの何れか一方が過熱状態になったときに電圧比較回路２０７ａが過熱検出信号を出力し、当該ＩＧＢＴのゲートオフ動作及びアラーム出力による過熱保護を行うことができる。
【００３８】
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、ＩＧＢＴの過電流保護、過熱保護の両機能を実現する場合を例示しているが、何れか一方の保護を行うだけでも良いことは言うまでもない。
また、前述したように、本発明に係る駆動装置は、ＩＧＢＴ以外のＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ等の半導体素子にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ，１０Ｂ：ＩＧＢＴパッケージ
１０ａ，１０ｂ：ＩＧＢＴ
１１ａ，１１ｂ：抵抗
１２ａ，１２ｂ：定電流生成回路
Ｄｔｈａ，Ｄｔｈｂ：ダイオード
１００：制御回路
２００ａ：ドライバＩＣ
２０１ａ，２０８ａ：信号絶縁回路
２０２ａ：論理回路
２０３ａ：駆動回路
２０４ａ，２０６ａ，３０１，３０２：電圧生成回路
２０５ａ，２０７ａ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ：電圧比較回路
３０５ａ，３０５ｂ：最大値選択回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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