(57)【要約】【課題】センストランジスタとセンスダイオードとに接続された抵抗の劣化を抑制できる、半導体装置を提供すること。【解決手段】トランジスタと、前記トランジスタと逆並列に接続されたダイオードと、前記トランジスタに流れる電流に応じたセンス電流を生成するセンストランジスタと、前記ダイオードに流れる電流に応じたセンスダイオード電流を生成するセンスダイオードと、前記センストランジスタのエミッタと前記センスダイオードのアノードに接続された一端と、前記トランジスタのエミッタと前記ダイオードのアノードに接続された他端とを有する抵抗と、前記センスダイオード電流が流れるときに前記抵抗に発生する電圧を、クランプするクランプ回路とを備え、前記ダイオードに流れる電流に対する前記センスダイオード電流の割合は、前記トランジスタに流れる電流に対する前記センス電流の割合よりも大きい、半導体装置。【選択図】図１
2015089049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタと、
前記トランジスタと逆並列に接続されたダイオードと、
前記トランジスタに流れる電流に応じたセンス電流を生成するセンストランジスタと、
前記ダイオードに流れる電流に応じたセンスダイオード電流を生成するセンスダイオードと、
前記センストランジスタのエミッタと前記センスダイオードのアノードに接続された一端と、前記トランジスタのエミッタと前記ダイオードのアノードに接続された他端とを有する抵抗と、
前記センスダイオード電流が流れるときに前記抵抗に発生する電圧を、クランプするクランプ回路とを備え、
前記ダイオードに流れる電流に対する前記センスダイオード電流の割合は、前記トランジスタに流れる電流に対する前記センス電流の割合よりも大きい、半導体装置。
【請求項２】
前記クランプ回路は、前記センスダイオードの順方向と同じ方向を順方向とするＰＮ接合部を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ＰＮ接合部は、前記抵抗に並列に配置された、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記クランプ回路は、前記ＰＮ接合部を並列に有するスイッチング素子を備えた、請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記センスダイオード電流の流れがあるとき、前記スイッチング素子をオンさせるクランプ制御回路を備えた、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記クランプ制御回路は、前記センスダイオード電流の流れが始まることが検出されたとき、又は、前記センス電流の流れが終わることが検出されたとき、前記スイッチング素子をオンさせる、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記クランプ制御回路は、前記センス電流の流れがあるとき、前記スイッチング素子をオフさせる、請求項５又は６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記クランプ制御回路は、前記センスダイオード電流の流れが終わることが検出されたとき、又は、前記センス電流の流れが始まることが検出されたとき、前記スイッチング素子をオフさせる、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記クランプ制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流をモニタするモニタ回路を有し、前記モニタ回路のモニタ結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動を制御する、請求項５から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記モニタ回路は、前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電流が流れるモニタ抵抗を有する、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記モニタ回路は、前記スイッチング素子のオンオフに同期して、前記モニタ抵抗に流れる電流を制御する制御素子を有する、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記クランプ回路は、前記センスダイオードの順方向とは逆の方向を順方向とするツェナーダイオードを前記ＰＮ接合部に直列に有する、請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記抵抗により発生するセンス電圧の検出結果に基づいて、前記トランジスタの駆動を制御する制御部を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記ダイオードに電流が流れているとき、前記トランジスタをオフさせる、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記トランジスタのオン指令を受けても、前記ダイオードに電流が流れているとき、前記トランジスタをオフさせる、請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記ダイオードに電流が流れることと前記トランジスタに所定値以上の電流が流れることとの少なくとも一方が検出されたとき、前記トランジスタをオフさせる、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタに流れる電流と、トランジスタに逆並列に接続されたダイオードに流れる電流とを、センストランジスタとセンスダイオードに接続された共通のセンス抵抗で検出する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。センストランジスタには、トランジスタに流れる電流に比例した電流が流れ、センスダイオードには、ダイオードに流れる電流に比例した電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トランジスタとダイオードとで検出したい電流の大きさが異なるため、ダイオードに流れる電流に対するセンスダイオードに流れる電流の割合を大きくしたい場合がある。この割合が大きく設定される場合、意図しない過電流がダイオードに流れると、センストランジスタとセンスダイオードとに接続された抵抗が劣化する可能性がある。
【０００５】
そこで、センストランジスタとセンスダイオードとに接続された抵抗の劣化を抑制できる、半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの案では、
トランジスタと、
前記トランジスタと逆並列に接続されたダイオードと、
前記トランジスタに流れる電流に応じたセンス電流を生成するセンストランジスタと、
前記ダイオードに流れる電流に応じたセンスダイオード電流を生成するセンスダイオードと、
前記センストランジスタのエミッタと前記センスダイオードのアノードに接続された一端と、前記トランジスタのエミッタと前記ダイオードのアノードに接続された他端とを有する抵抗と、
前記センスダイオード電流が流れるときに前記抵抗に発生する電圧を、クランプするクランプ回路とを備え、
前記ダイオードに流れる電流に対する前記センスダイオード電流の割合は、前記トランジスタに流れる電流に対する前記センス電流の割合よりも大きい、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、センストランジスタとセンスダイオードとに接続された抵抗の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体装置における一実施例の構成図である。
【図２】半導体装置の動作波形の一例を示したタイミングチャートである。
【図３】半導体装置における一実施例の構成図である。
【図４】半導体装置における一実施例の構成図である。
【図５】半導体装置における一実施例の構成図である。
【図６】半導体装置の動作波形の一例を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１０】
図１は、半導体装置の一例である駆動装置１の構成例を示した図である。駆動装置１は、集積回路により形成された構成を有する半導体デバイスでもよいし、ディスクリート部品により形成された構成を有する半導体デバイスでもよい。
【００１１】
駆動装置１は、トランジスタ部１１のメイントランジスタ１２をオンオフ駆動することによって、第１の導電部６１又は第２の導電部６２に接続される誘導性の負荷（例えば、インダクタ、モータなど）を駆動する手段を備えた半導体回路である。駆動装置１が単数又は複数使用される装置として、例えば、直流電圧を昇圧又は降圧又は昇降圧するコンバータ、直流電力と交流電力との間で電力変換するインバータなどが挙げられる。
【００１２】
例えば、駆動装置１が複数使用される装置では、誘導性の負荷が接続される中間ノードに対してハイサイドとローサイドのそれぞれに設けられたスイッチング素子１０が直列に接続されたスイッチング回路が設けられる。例えば、駆動装置１が複数使用される装置の一例である三相インバータは、当該スイッチング回路を３個並列に備えている。
【００１３】
導電部６１は、電源の正極等の高電源電位部に導電的に接続される電流経路であり、高電源電位部に他のスイッチング素子又は負荷を介して間接的に接続されてもよい。導電部６２は、電源の負極等の低電源電位部（例えば、グランド電位部）に導電的に接続される電流経路であり、低電源電位部に他のスイッチング素子又は負荷を介して間接的に接続されてもよい。
【００１４】
駆動装置１は、スイッチング素子１０を備えている。スイッチング素子１０は、電流センス機能付きの絶縁ゲート型電圧制御半導体素子である。スイッチング素子１０は、トランジスタ部１１と、ダイオード部１４とを有している。
【００１５】
スイッチング素子１０は、例えば、トランジスタ部１１がInsulated  Gate  Bipolar  Transistor（ＩＧＢＴ）である場合、トランジスタ部１１とダイオード部１４とが共通の半導体基板に設けられたダイオード内蔵ＩＧＢＴである。ダイオード内蔵ＩＧＢＴは、ダイオードのアノード電極とＩＧＢＴのエミッタ電極とを共通電極とし、ダイオードのカソード電極とＩＧＢＴのコレクタ電極とを共通電極とした構造を有している。ダイオード内蔵ＩＧＢＴは、逆導通ＩＧＢＴ（Reverse  Conducting（ＲＣ）‐ＩＧＢＴ）とも称される。
【００１６】
トランジスタ部１１の具体例として、ＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide   Semiconductor  Field  Effect  Transistor）などのパワートランジスタ素子が挙げられる。図１には、トランジスタ部１１の一例であるＩＧＢＴが図示されている。以下、説明の便宜上、トランジスタ部１１がＩＧＢＴであるとして、説明する。ＭＯＳＦＥＴの場合であれば、「コレクタ」を「ドレイン」に、「エミッタ」を「ソース」に置き換えて読むとよい。
【００１７】
トランジスタ部１１のゲート端子Ｇは、例えば、ゲート端子Ｇに直列接続されたゲート抵抗を介して、制御回路４０の駆動回路４３に接続される制御端子である。トランジスタ部１１のコレクタ端子Ｃは、例えば、接続点ｃに接続され、接続点ｃを介して導電部６１に接続される第１の主端子である。トランジスタ部１１のエミッタ端子Ｅは、例えば、接続点ｄに接続され、接続点ｄを介して導電部６２に接続される第２の主端子である。トランジスタ部１１のセンスエミッタ端子ＳＥは、例えば、接続点ｂに接続され、接続点ｂを介してセンス抵抗２０の一端に接続されるセンス端子である。センスエミッタ端子ＳＥは、センス抵抗２０の他端が接続される接続点ｄを介して、導電部６２に接続される。
【００１８】
トランジスタ部１１は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３を含んで構成されている。メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である。センストランジスタ１３は、メイントランジスタ１２に並列に接続されている。メイントランジスタ１２とセンストランジスタ１３は、それぞれ、複数のセルトランジスタから構成されてよい。
【００１９】
メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のそれぞれのゲート電極ｇは、トランジスタ部１１のゲート端子Ｇに共通接続される制御電極である。メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のそれぞれのコレクタ電極ｃは、トランジスタ部１１のコレクタ端子Ｃに共通接続される第１の主電極である。メイントランジスタ１２のエミッタ電極ｅは、トランジスタ部１１のエミッタ端子Ｅに接続される第２の主電極である。センストランジスタ１３のセンスエミッタ電極ｓｅは、トランジスタ部１１のセンスエミッタ端子ＳＥに接続されるセンス電極である。
【００２０】
センストランジスタ１３は、メイントランジスタ１２に流れる電流に応じた電流を生成するセンストランジスタの一例であり、メイントランジスタ１２に流れる電流が大きいほど大きな電流が流れるセンス素子である。センストランジスタ１３は、例えば、メイントランジスタ１２に流れる主電流Ｉｅに比例したセンス電流Ｉｓｅを出力する。
【００２１】
例えば、コレクタ端子Ｃからトランジスタ部１１に流入するコレクタ電流は、メイントランジスタ１２を流れる主電流Ｉｅとセンストランジスタ１３を流れるセンス電流Ｉｓｅとにセンス比ｎで分割される。センス電流Ｉｓｅは、主電流Ｉｅに応じてセンス比ｎで流れる電流であり、主電流Ｉｅよりも電流値がセンス比ｎによって小さくされた電流である。
【００２２】
センス比ｎは、センス電流Ｉｓｅの大きさと主電流Ｉｅの大きさとの比が１：ｎであることを表している（ｎ＞１）。センス比ｎは、例えば、メイントランジスタ１２のエミッタ電極ｅの面積と、センストランジスタ１３のセンスエミッタ電極ｓｅの面積との比に応じて決定される。
【００２３】
主電流Ｉｅは、メイントランジスタ１２におけるコレクタ電極ｃとエミッタ電極ｅとを流れ、エミッタ端子Ｅから出力される。エミッタ端子Ｅから出力された主電流Ｉｅは、接続点ｄを介して、導電部６２を流れる。センス電流Ｉｓｅは、センストランジスタ１３におけるコレクタ電極ｃとセンスエミッタ電極ｓｅとを流れ、センスエミッタ端子ＳＥから出力される。センスエミッタ端子ＳＥから出力されたセンス電流Ｉｓｅは、センス抵抗２０及び接続点ｄを経由して、導電部６２を流れる。
【００２４】
一方、ダイオード部１４は、メインダイオード１５及びセンスダイオード１６を含んで構成されている。
【００２５】
メインダイオード１５は、メイントランジスタ１２に逆並列に接続されたダイオードの一例であり、エミッタ端子Ｅに接続されたアノードと、コレクタ端子Ｃに接続されたカソードとを有する逆導通素子である。メインダイオード１５のアノード電極は、エミッタ端子Ｅが接続された接続点ｄに接続され、接続点ｄを介して導電部６２に接続されたＰ型電極である。メインダイオード１５のカソード電極は、コレクタ端子Ｃが接続された接続点ｃに接続され、接続点ｃを介して導電部６１に接続されたＮ型電極である。
【００２６】
センスダイオード１６は、メインダイオード１５に流れる電流に応じた電流を生成するセンスダイオードの一例であり、メインダイオード１５に流れる電流が大きいほど大きな電流が流れるセンス素子である。センスダイオード１６は、例えば、メインダイオード１５に流れるダイオード電流Ｉｄに比例したセンスダイオード電流Ｉｓｄを出力する。
【００２７】
センスダイオード電流Ｉｓｄは、ダイオード電流Ｉｄに応じてセンス比ｍで流れる電流であり、ダイオード電流Ｉｄよりも電流値がセンス比ｍによって小さくされた電流である。センス比ｍは、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさとダイオード電流Ｉｄの大きさとの比が１：ｍであることを表している（ｍ＞１）。
【００２８】
センスダイオード１６のアノード電極は、センスエミッタ端子ＳＥが接続された接続点ｂに接続され、センス抵抗２０及び接続点ｄを介して導電部６２に接続されたＰ型電極である。センスダイオード１６のカソード電極は、コレクタ端子Ｃが接続された接続点ｃに接続され、接続点ｃを介して導電部６１に接続されたＮ型電極である。
【００２９】
駆動装置１は、センスエミッタ端子ＳＥとエミッタ端子Ｅとの間に設けられたセンス抵抗２０を有している。センス抵抗２０は、センストランジスタ１３のセンスエミッタ電極ｓｅとセンスダイオード１６のアノード電極とに共通に接続された接続点ｂに接続される一端と、メイントランジスタ１２のエミッタ電極ｅとメインダイオード１５のアノード電極とに共通に接続された接続点ｄに接続される他端とを有する抵抗部の一例である。
【００３０】
駆動装置１は、センス電流Ｉｓｅの大きさに基づいて主電流Ｉｅの大きさを検出するとともに、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさに基づいてダイオード電流Ｉｄの大きさを検出する検出手段を有する制御回路４０を備えている。
【００３１】
制御回路４０は、例えば、センス電流Ｉｓｅが流れるときに発生するセンス電圧Ｖｓｅの大きさを検出することによって、センス電流Ｉｓｅの大きさを検出して、主電流Ｉｅの大きさを検出する検出手段を有している。センス電流Ｉｓｅが流れるときに発生するセンス電圧Ｖｓｅは、センス電流Ｉｓｅの大きさに応じて大きさが変化する正電圧であり、例えば、センス電流Ｉｓｅがセンス抵抗２０に流れることによりセンス抵抗２０の両端に発生する。
【００３２】
同様に、制御回路４０は、例えば、センスダイオード電流Ｉｓｄが流れるときに発生するセンス電圧Ｖｓｅの大きさを検出することによって、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさを検出して、ダイオード電流Ｉｄの大きさを検出する検出手段を有している。センスダイオード電流Ｉｓｄが流れるときに発生するセンス電圧Ｖｓｅは、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさに応じて大きさが変化する負電圧であり、例えば、センスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れることによりセンス抵抗２０の両端に発生する。
【００３３】
センス電圧Ｖｓｅは、例えば、センス抵抗２０の両端電圧であり、接続点ｂと接続点ｄとの電位差に等しい。センス電圧Ｖｓｅは、センスダイオード１６の順方向と同方向のセンスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れているとき、負の電圧値である。また、センス電圧Ｖｓｅは、センスダイオード１６の順方向とは逆方向のセンス電流Ｉｓｅがセンス抵抗２０に流れているとき、正の電圧値である。また、センス電圧Ｖｓｅは、センスダイオード電流Ｉｓｄ又はセンス電流Ｉｓｅがセンス抵抗２０に流れていないとき、零である。
【００３４】
ダイオード部１４のセンス比ｍ及びトランジスタ部１１のセンス比ｎは、ダイオード電流Ｉｄに対するセンスダイオード電流Ｉｓｄの割合ｐが、主電流Ｉｅに対するセンス電流Ｉｓｅの割合ｑよりも大きくなるように、設定されている。
【００３５】
割合ｐは、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさとダイオード電流Ｉｄの大きさとの比が１：ｍに設定されている場合、１／ｍに等しい値である。割合ｑは、センス電流Ｉｓｅの大きさと主電流Ｉｅの大きさとの比が１：ｎに設定されている場合、１／ｎに等しい値である。ｍ，ｎは、それぞれ、１よりも大きな値である。
【００３６】
例えば、ｍが１０００、ｎが２０００である場合、割合ｐ（＝１／１０００）は、割合ｑ（＝１／２０００）よりも大きく設定される。
【００３７】
割合ｐが割合ｑよりも大きく設定されることによって、ダイオード電流Ｉｄと主電流Ｉｅとが仮に同じ大きさであっても（電流値の絶対値が同じ）、センスダイオード電流Ｉｓｄの大きさをセンス電流Ｉｓｅよりも大きくすることができる。したがって、ダイオード電流Ｉｄの大きさが比較的小さくても、絶対値が比較的大きなセンスダイオード電流Ｉｓｄ及びセンス電圧Ｖｓｅを生成できるため、ダイオード電流Ｉｄの検出感度を主電流Ｉｅの検出感度よりも上げることができる。
【００３８】
例えば、割合ｐが割合ｑより大きいと、過電流のような比較的大きな主電流Ｉｅをセンス電圧Ｖｓｅに基づき検出できる一方で、零アンペア付近のダイオード電流Ｉｄがメインダイオード１５に流れていることをセンス電圧Ｖｓｅに基づき高精度に検出できる。例えば、制御回路４０は、メイントランジスタ１２に所定値以上の主電流Ｉｅが流れていることをセンス電圧Ｖｓｅに基づき検出でき、零よりも僅かに大きなダイオード電流Ｉｄがメインダイオード１５に流れていることをセンス電圧Ｖｓｅに基づき検出できる。
【００３９】
ところが、割合ｐが割合ｑよりも大きいと、比較的小さなダイオード電流Ｉｄでも、絶対値が比較的大きなセンスダイオード電流Ｉｓｄを発生させることができる。そのため、意図しない過大なダイオード電流Ｉｄがメインダイオード１５に流れると、過大なセンスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れて、センス抵抗２０が劣化する可能性がある。
【００４０】
また、センス抵抗２０は、検出したい過大な主電流Ｉｅの大きさにあわせて小さく設定されている。そのため、少しでも大きなセンスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れると、センス抵抗２０が劣化する可能性がある。
【００４１】
そこで、駆動装置１は、センス抵抗２０に並列に接続されたクランプ回路３０を有している。クランプ回路３０は、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続された一端と、接続点ｄ及びセンス抵抗２０の他端に接続された他端とを有している。クランプ回路３０は、センスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れるときにセンス抵抗２０の両端に発生する負のセンス電圧Ｖｓｅを所定のクランプ電圧値にクランプする回路である。
【００４２】
したがって、クランプ回路３０は、過大な負のセンス電圧Ｖｓｅを抑制できるため、センス抵抗２０及びセンス抵抗２０に接続される素子（例えば、コンパレータ４９）が、負の過電圧によって劣化することを抑制できる。
【００４３】
また、クランプ回路３０に電流が流れるようにクランプ回路３０はセンス抵抗２０に並列に接続されているため、センスダイオード電流Ｉｓｄを、センス抵抗２０に流れる電流Ｉ１とクランプ回路３０に流れる電流Ｉ２に分流できる。そして、クランプ回路３０が十分な電流容量を持っていることで、センス抵抗２０に供給される電流をクランプ回路３０に分流できるため、センス抵抗２０が過電流で劣化することを抑制できる。
【００４４】
クランプ回路３０のクランプ電圧値は、クランプ回路３０が無いときのセンスダイオード電流Ｉｓｄのピーク電流値とセンス抵抗２０の抵抗値との積（電圧値）よりも低い値に設定される。
【００４５】
クランプ回路３０は、例えば、負のセンス電圧Ｖｓｅを所定のクランプ電圧値にクランプするダイオード３１を有している。ダイオード３１は、センスダイオード電流Ｉｓｄがダイオード３１を流れるように、センスダイオード１６の順方向と同じ方向を順方向とするＰＮ接合部の一例である。また、ダイオード３１は、センス電流Ｉｓｅがクランプ回路３０に流れることを阻止するように配置されているため、センス電流Ｉｓｅは、クランプ回路３０に流れずにセンス抵抗２０に流れる。
【００４６】
ダイオード３１は、センス抵抗２０に並列に配置されて接続され、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続されたカソード電極と、接続点ｄ及びセンス抵抗２０の他端に接続されたアノード電極とを有している。ダイオード３１の個数は、単数でも複数でもよい。図１には、２つのダイオード３１が直列に接続されている。
【００４７】
駆動装置１は、制御回路４０を備えている。制御回路４０は、センス電圧Ｖｓｅの検出結果に基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３の駆動を制御する制御部の一例である。
【００４８】
制御回路４０は、センスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０及びクランプ回路３０を流れることにより発生する負のセンス電圧Ｖｓｅが検出されるとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフさせる。これにより、ダイオード電流Ｉｄが流れているときに、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３がオンすることを防止できる。また、ダイオード電流Ｉｄが流れているときに、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３がオンすることによって、ダイオード部１４の損失が増大することを防止できる。
【００４９】
例えば、制御回路４０は、センス電圧Ｖｓｅが所定の閾値（例えば、零又は所定の負の電圧値）以下であることが検出されるとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフさせる。
【００５０】
制御回路４０は、抵抗４１と、抵抗５４と、コンパレータ４９と、ＡＮＤ回路４２と、駆動回路４３とを有している。
【００５１】
抵抗４１及び抵抗５４は、センス電圧Ｖｓｅを検出電圧Ｖａに等価的に変換する変換部の一例である。抵抗５４は、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続された一端と、抵抗４１の一端に接続された他端とを有している。抵抗４１は、抵抗５４の他端に接続された一端と、一定の基準電圧ＶＲ１を出力する基準電圧部４４に接続された他端とを有している。抵抗４１の一端と抵抗５４の他端との接続点ａは、コンパレータ４９の非反転入力部に接続されている。接続点ａから出力される検出電圧Ｖａは、コンパレータ４９の非反転入力部に入力される。
【００５２】
抵抗４１及び抵抗５４は、センスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れるときに発生する負のセンス電圧Ｖｓｅを正の検出電圧Ｖａに等価的に変換できる。これにより、負電圧がコンパレータ４９の非反転入力部に入力されないため、コンパレータ４９の非反転入力部の構成を簡素化できる。
【００５３】
コンパレータ４９は、センス電流Ｉｓｅがセンス抵抗２０に流れているときかセンスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れているときかを判定する判定回路の一例である。コンパレータ４９は、センスダイオード電流Ｉｓｄの流れが終わること又はセンス電流Ｉｓｅの流れが始まることを検出することができ、センス電流Ｉｓｅの流れが終わること又はセンスダイオード電流Ｉｓｄの流れが始まることを検出することができる。
【００５４】
コンパレータ４９は、センス電圧Ｖｓｅが所定の閾値Ｖｔｈを跨ぐことを検出したタイミングで、出力信号Ｓ６の電圧レベルを反転させる。例えば、コンパレータ４９は、接続点ａに接続された非反転入力部と、基準電圧部５０に接続された反転入力部とを有している。基準電圧部５０は、一定の基準電圧ＶＲ３をコンパレータ４９の反転入力部に対して出力する。つまり、この場合、コンパレータ４９は、センス電圧Ｖｓｅに応じた検出電圧Ｖａが基準電圧ＶＲ３を跨ぐことを検出したタイミングで、出力信号Ｓ６の電圧レベルを反転させる。
【００５５】
ダイオード電流Ｉｄが流れているとき、センスダイオード電流Ｉｓｄも流れているため、センス電圧Ｖｓｅは負電圧である。コンパレータ４９は、センス電圧Ｖｓｅが負の値から零以上の値（すなわち、零又は正の値）に変化することを検出した時、出力信号Ｓ６をローレベルからハイレベルに切り替える。コンパレータ４９は、例えば、検出電圧Ｖａが基準電圧ＶＲ３を超えることをモニタすることによって、センス電圧Ｖｓｅが負の値から零以上の値（すなわち、零又は正の値）に変化することを検出する。
【００５６】
一方、主電流Ｉｅが流れているとき、センス電流Ｉｓｅも流れているため、センス電圧Ｖｓｅは正電圧である。コンパレータ４９は、センス電圧Ｖｓｅが正の値から零以下の値（すなわち、零又は負の値）に変化することを検出した時、出力信号Ｓ６をハイレベルからローレベルに切り替える。コンパレータ４９は、例えば、検出電圧Ｖａが基準電圧ＶＲ３を下回ることをモニタすることによって、センス電圧Ｖｓｅが正の値から零以下の値（すなわち、零又は負の値）に変化することを検出する。
【００５７】
コンパレータ４９の出力信号Ｓ６は、ＡＮＤ回路４２に入力される。
【００５８】
ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１の電圧レベルと出力信号Ｓ６の電圧レベルとに基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンさせるかオフさせるかを判定する判定部の一例である。ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１と出力信号Ｓ６との論理積を演算してプレ駆動信号Ｓ２を出力する。指令信号Ｓ１は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のオンオフを指令する信号であり、マイクロコンピュータ等の外部装置から供給される信号（例えば、パルス幅変調信号）である。
【００５９】
ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１と出力信号Ｓ６の少なくとも一方がメイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のオフを指示するローレベルの信号である場合、ローレベルのプレ駆動信号Ｓ２を出力する。ローレベルのプレ駆動信号Ｓ２は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフさせるための信号である。つまり、ＡＮＤ回路４２は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のオンを指示するハイレベルの指令信号Ｓ１を受けても、出力信号Ｓ６がローレベルであるとき、ローレベルのプレ駆動信号Ｓ２を出力する。
【００６０】
一方、ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１と出力信号Ｓ６のいずれも、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のオンを指示するハイレベルの信号である場合、ハイレベルのプレ駆動信号Ｓ２を出力する。ハイレベルのプレ駆動信号Ｓ２は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンさせるための信号である。
【００６１】
駆動回路４３は、ＡＮＤ回路４２から出力されるプレ駆動信号Ｓ２と同位相のゲート駆動信号Ｓ３を出力する。駆動回路４３は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３を駆動できるように、プレ駆動信号Ｓ２の電圧レベルを高くシフトして、プレ駆動信号Ｓ２の電圧レベルよりも大きなゲート駆動信号Ｓ３を出力する。
【００６２】
これにより、制御回路４０は、ダイオード電流Ｉｄがメインダイオード１５に流れることが検出されたとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフできる。一方、通常の主電流Ｉｅがメイントランジスタ１２に流れていることが検出されているとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンできる。
【００６３】
図２は、駆動装置１の動作波形の一例を示したタイミングチャートである。指令信号Ｓ１は、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３のオンオフを指令する信号である。電流Ｉｓｗは、導電部６２を流れる電流であり、主電流Ｉｅとダイオード電流Ｉｄとの和にほぼ等しい。なお、センス電流Ｉｓｅは主電流Ｉｅよりも十分小さく、センスダイオード電流Ｉｓｄはダイオード電流Ｉｄよりも十分小さいため、センス電流Ｉｓｅ及びセンスダイオード電流Ｉｓｄは、電流Ｉｓｗに対して無視できる大きさである。
【００６４】
電流Ｉｓｗが負の値である期間は、電流Ｉｓｗが、メインダイオード１５及びセンスダイオード１６の順方向と同方向に流れていることを表す。メインダイオード１５及びセンスダイオード１６の順方向とは、アノード電極からカソード電極に向かう方向である。一方、電流Ｉｓｗが正の値である期間は、電流Ｉｓｗが、メインダイオード１５及びセンスダイオード１６の順方向とは逆向きの方向に流れていることを表す。メインダイオード１５及びセンスダイオード１６の順方向とは逆向きの方向とは、コレクタ端子Ｃからエミッタ端子Ｅ又はセンスエミッタ端子ＳＥに向かう方向である。
【００６５】
ダイオード電流Ｉｄが流れているとき、センスダイオード電流Ｉｓｄが流れているため、センス電圧Ｖｓｅはローレベルの負電圧である。センス電圧Ｖｓｅがローレベルの負電圧であるとき、出力信号Ｓ６はローレベルである。よって、指令信号Ｓ１がハイレベルであり且つ出力信号Ｓ６がローレベルであるとき、ゲート駆動信号Ｓ３はローレベルになるため、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３は共にオフする。メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３が共にオフすることにより、主電流Ｉｅ及びセンス電流Ｉｓｅの流れは遮断される。したがって、主電流Ｉｅ及びセンス電流Ｉｓｅの流れが遮断されているとき、電流Ｉｓｗは、ダイオード電流Ｉｄとセンス抵抗２０に流れる電流Ｉ１とクランプ回路３０に流れる電流Ｉ２との和にほぼ等しい。
【００６６】
ダイオード電流Ｉｄが減少するにつれて、センスダイオード電流Ｉｓｄも減少する。センスダイオード電流Ｉｓｄは、電流Ｉ１と電流Ｉ２との和にほぼ等しい。ダイオード電流Ｉｄが零アンペアまで減少すると、電流Ｉｓｗもほぼ零アンペアになる。電流Ｉｓｗが負から正に切り替わる零アンペア付近で、出力信号Ｓ６はローレベルからハイレベルに切り替わる（タイミングｔ１，ｔ４を参照）。これにより、ゲート駆動信号Ｓ３はハイレベルになる。
【００６７】
よって、指令信号Ｓ１がハイレベルであり且つ出力信号Ｓ６がハイレベルであるとき、ゲート駆動信号Ｓ３はハイレベルになるため、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３は共にオンする。メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３が共にオンすることにより、主電流Ｉｅ及びセンス電流Ｉｓｅは漸増するため、電流Ｉｓｗも漸増する（期間ｔ１−ｔ２及び期間ｔ４−ｔ５参照）。
【００６８】
図２において、波形ｂ１は、クランプ回路３０が無い場合を示し、波形ｂ２は、クランプ回路３０が有る場合を示している。いずれの場合も、ダイオード電流Ｉｄに対するセンスダイオード電流Ｉｓｄの割合ｐが、主電流Ｉｅに対するセンス電流Ｉｓｅの割合ｑよりも大きく設定されている。
【００６９】
クランプ回路３０が無いときの波形ｂ１の場合、割合ｐが割合ｑよりも大きいため、センス電圧Ｖｓｅの負のピークの絶対値は、センス電圧Ｖｓｅの正のピークの絶対値よりも大きい。図２の場合、−４．８Ｖ程度の負のピーク電圧と１．８Ｖ程度の正のピーク電圧とが発生している。
【００７０】
これに対して、クランプ回路３０が有るときの波形ｂ２の場合、零アンペア付近の電流Ｉｓｗの検出感度は保たれたまま、センス電圧Ｖｓｅの負のピーク電圧は−２．３Ｖ程度に抑えられている。したがって、負の過電圧によって、センス抵抗２０自体又はセンス抵抗２０に接続された素子が劣化することを抑制できる。
【００７１】
指令信号Ｓ１がハイレベルからローレベルに切り替わると、ゲート駆動信号Ｓ３はハイレベルからローレベルに切り替わるため（タイミングｔ２，ｔ５参照）、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３は共にオフする。メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３が共にオフすることにより、主電流Ｉｅ及びセンス電流Ｉｓｅの流れは遮断される（期間ｔ２−ｔ３及び期間ｔ５−ｔ６参照）。
【００７２】
主電流Ｉｅが減少するにつれて、センス電流Ｉｓｅも減少する。センス電流Ｉｓｅは、電流Ｉ１にほぼ等しい。センス電流Ｉｓｅは、ダイオード３１によって、クランプ回路３０には流れない。主電流Ｉｅが零アンペアまで減少すると、電流Ｉｓｗもほぼ零アンペアになる。電流Ｉｓｗが正から負に切り替わる零アンペア付近で、出力信号Ｓ６はハイレベルからローレベルに切り替わる（タイミングｔ２，ｔ５を参照）。これにより、ゲート駆動信号Ｓ３はローレベルになる。
【００７３】
図３は、半導体装置の一例である駆動装置２の構成例を示した図である。上述の駆動装置の構成例と同一の構成及び効果についての説明は省略する。駆動装置２は、センス抵抗２０に電流Ｉ１が流れることにより発生した正のセンス電圧Ｖｓｅに基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフさせる過電流検出回路を有する制御回路４５を備えている。
【００７４】
コンパレータ４６は、過電流検出回路の一例である。コンパレータ４６は、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続される反転入力部と、一定の基準電圧ＶＲ２を出力する基準電圧部４７に接続される非反転入力部とを有している。基準電圧ＶＲ２は、主電流Ｉｅが過電流であるか否かを判定するための閾値電圧である。
【００７５】
コンパレータ４６は、ダイオード電流Ｉｄが流れているとき、センス電圧Ｖｓｅは基準電圧ＶＲ２よりも低いため、ハイレベルの出力信号Ｓ４を出力する。また、コンパレータ４６は、過電流よりも小さな通常の主電流Ｉｅがメイントランジスタ１２に流れているとき、センス電圧Ｖｓｅは基準電圧ＶＲ２よりも低いため、ハイレベルの出力信号Ｓ４を出力する。また、コンパレータ４６は、所定値以上の過大な主電流Ｉｅがメイントランジスタ１２に流れると、センス電圧Ｖｓｅは基準電圧ＶＲ２よりも高くなるため、ローレベルの出力信号Ｓ４を出力する。
【００７６】
制御回路４５は、コンパレータ４９の出力信号Ｓ６とコンパレータ４６の出力信号Ｓ４が入力されるＡＮＤ回路４８を有している。ＡＮＤ回路４８は、出力信号Ｓ４の電圧レベルと出力信号Ｓ６の電圧レベルとに基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンさせるかオフさせるかを判定する判定部の一例である。ＡＮＤ回路４８は、出力信号Ｓ４と出力信号Ｓ６との論理積を演算して出力信号Ｓ５を出力する。
【００７７】
ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１の電圧レベルと出力信号Ｓ５の電圧レベルとに基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンさせるかオフさせるかを判定する判定部の一例である。ＡＮＤ回路４２は、指令信号Ｓ１と出力信号Ｓ５との論理積を演算してプレ駆動信号Ｓ２を出力する。
【００７８】
これにより、制御回路４５は、ダイオード電流Ｉｄがメインダイオード１５に流れることと過大な主電流Ｉｅがメイントランジスタ１２に流れることとの少なくとも一方が検出されたとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオフできる。一方、通常の主電流Ｉｅがメイントランジスタ１２に流れていることが検出されているとき、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３をオンできる。
【００７９】
図４は、半導体装置の一例である駆動装置３の構成例を示した図である。上述の駆動装置の構成例と同一の構成及び効果についての説明は省略する。駆動装置３は、負のセンス電圧Ｖｓｅを所定のクランプ電圧値にクランプするクランプ回路３４を備えている。
【００８０】
クランプ回路３４は、負のセンス電圧Ｖｓｅを所定のクランプ電圧値にクランプするダイオード３２及びツェナーダイオード３３を有している。ツェナーダイオード３３のツェナー電圧を調整することによって、負のセンス電圧Ｖｓｅがクランプされるクランプ電圧値を任意の値に容易に設定できる。
【００８１】
ダイオード３２は、センスダイオード電流Ｉｓｄがダイオード３２を流れるように、センスダイオード１６の順方向と同じ方向を順方向とするＰＮ接合部の一例である。また、ダイオード３２は、センス電流Ｉｓｅがクランプ回路３４に流れることを阻止するように配置されているため、センス電流Ｉｓｅは、クランプ回路３４に流れずにセンス抵抗２０に流れる。
【００８２】
ダイオード３２は、センス抵抗２０に並列に配置されて接続され、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続されたカソード電極と、接続点ｄ及びセンス抵抗２０の他端にツェナーダイオード３３を介して接続されたアノード電極とを有している。ダイオード３２の個数は、単数でも複数でもよく、複数のダイオード３２が直列に接続されてもよい。
【００８３】
ツェナーダイオード３３は、センス電圧Ｖｓｅがツェナーダイオード３３のツェナー電圧以上であるときに限りセンスダイオード電流Ｉｓｄがツェナーダイオード３３を流れるように、センスダイオード１６の順方向とは逆の方向を順方向とするダイオードである。
【００８４】
センスダイオード電流Ｉｓｄは、センス電圧Ｖｓｅがツェナーダイオード３３のツェナー電圧以上であるとき、クランプ回路３４及びセンス抵抗２０に流れる。センスダイオード電流Ｉｓｄは、センス電圧Ｖｓｅがツェナーダイオード３３のツェナー電圧未満であるとき、クランプ回路３４には流れずにセンス抵抗２０に流れる。
【００８５】
ツェナーダイオード３３は、ダイオード３２に直列に接続され、接続点ｄに接続されたカソード電極と、ダイオード３２のアノード電極に接続されたアノード電極とを有している。なお、ツェナーダイオード３３とダイオード３２の配置位置は、互いに置換されてよい。
【００８６】
図５は、半導体装置の一例である駆動装置４の構成例を示した図である。上述の駆動装置の構成例と同一の構成及び効果についての説明は省略する。駆動装置４は、負のセンス電圧Ｖｓｅを所定のクランプ電圧値にクランプするクランプ回路３７を備えている。
【００８７】
クランプ回路３７は、センスダイオード電流Ｉｓｄがクランプ回路３７を流れるように、センスダイオード１６の順方向と同じ方向を順方向とする寄生ダイオード３６を有するトランジスタ３５を備えている。トランジスタ３５は、ＰＮ接合部を並列に有するスイッチング素子の一例である。
【００８８】
トランジスタ３５がオンすることによって、トランジスタ３５のオン抵抗がセンス抵抗２０と合成するため、負のセンス電圧Ｖｓｅがクランプされるクランプ電圧値を零に近づけるように上昇させることができる。つまり、センス電圧Ｖｓｅの負のピーク電圧の絶対値を抑えて、過大な負電圧の発生を抑えることができる。トランジスタ３５のオン抵抗の抵抗値は、センス抵抗２０の抵抗値よりも低い。
【００８９】
図５には、トランジスタ３５がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合が例示されている。この場合、トランジスタ３５は、出力信号Ｓ７が入力されるゲート電極と、接続点ｂ及びセンス抵抗２０の一端に接続されたドレイン電極と、接続点ｄ及びセンス抵抗２０の他端に接続されたソース電極とを有している。トランジスタ３５は、ＰＮ接合部を並列に有するバイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子でもよい。
【００９０】
駆動装置４は、センスダイオード電流Ｉｓｄの流れがあるとき、トランジスタ３５をオンさせるハイレベルの出力信号Ｓ７を出力するクランプ制御回路５３を有している。ハイレベルの出力信号Ｓ７がトランジスタ３５のゲート電極に入力されることにより、トランジスタ３５は、センスダイオード電流Ｉｓｄが流れているときにオン状態となる。
【００９１】
クランプ制御回路５３は、トランジスタ３５のソース−ドレイン間に流れる電流Ｉ４をモニタするモニタ回路５５を有している。クランプ制御回路５３は、モニタ回路５５による電流Ｉ４の検出結果に基づいて、トランジスタ３５の駆動を制御する出力信号Ｓ７を出力する。
【００９２】
モニタ回路５５は、例えば、モニタ抵抗５６と、モニタ抵抗５６に直列に接続されたトランジスタ５７とを有する直列回路であり、クランプ回路３７のトランジスタ３５に並列に接続された回路である。
【００９３】
モニタ抵抗５６は、トランジスタ３５に流れる電流Ｉ４に応じた電流Ｉ５が流れる。モニタ抵抗５６は、センス抵抗２０の一端及び接続点ｂに接続される一端と、トランジスタ５７を介してセンス抵抗２０の他端及び接続点ｄに接続される他端とを有している。
【００９４】
トランジスタ５７は、トランジスタ３５のオンオフに同期して、モニタ抵抗５６に流れる電流Ｉ４を制御する制御素子の一例である。トランジスタ５７は、トランジスタ３５がオンのときにオンし、トランジスタ３５がオフのときにオフする。トランジスタ５７のオンによって、電流Ｉ５が流れ、トランジスタ５７のオフによって、電流Ｉ５の流れが停止する。電流Ｉ５が流れることによって、センス電圧Ｖｓｅ２が発生する。
【００９５】
図５には、トランジスタ５７がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである場合が例示されている。この場合、トランジスタ５７は、出力信号Ｓ７が入力されるゲート電極と、モニタ抵抗５６の他端に接続されたドレイン電極と、接続点ｄ及びセンス抵抗２０の他端に接続されたソース電極とを有している。トランジスタ５７は、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子でもよい。
【００９６】
モニタ回路５５は、トランジスタ５７がオンしているとき、電流Ｉ４の大きさに対応するセンス電圧Ｖｓｅ２を接続点ｅから出力する。センス電圧Ｖｓｅ２の絶対値は、モニタ抵抗５６の電圧降下分、センス電圧Ｖｓｅ１の絶対値よりも小さい。センス電圧Ｖｓｅ１は、センス抵抗２０の両端に発生する電圧である。接続点ｅは、モニタ抵抗５６とトランジスタ５７とが接続されるノードである。
【００９７】
クランプ制御回路５３は、ＲＳフリップフロップ５８を有している。ＲＳフリップフロップ５８は、指令信号Ｓ１の立ち上がりエッジで、出力信号Ｓ７をローレベルからハイレベルに切り替える（図６のタイミングｔ３，ｔ６参照）。ＲＳフリップフロップ５８は、出力信号Ｓ７をハイレベルに切り替えることによって、トランジスタ３５及びトランジスタ５７をオフからオンに切り替える。トランジスタ３５及びトランジスタ５７がオンすることによって、センスダイオード電流Ｉｓｄが、センス抵抗２０、クランプ回路３７及びモニタ回路５５を流れることが可能となる。
【００９８】
一方、ＲＳフリップフロップ５８は、センス電圧Ｖｓｅ２が閾値（この場合、零）を上回るタイミング（つまり、出力信号Ｓ６がローレベルからハイレベルに切り替わるタイミング）で、出力信号Ｓ７をハイレベルからローレベルに切り替える（図６のタイミングｔ１，ｔ４参照）。ＲＳフリップフロップ５８は、出力信号Ｓ７をローレベルに切り替えることによって、トランジスタ３５及びトランジスタ５７をオンからオフに切り替える。トランジスタ３５及びトランジスタ５７がオフすることによって、センス電流Ｉｓｅが、センス抵抗２０に流れることが許可され、クランプ回路３７及びモニタ回路５５を流れることが禁止される。
【００９９】
駆動装置４は、制御回路５１を備えている。制御回路５１は、センス電圧Ｖｓｅ１の検出結果に基づいて、メイントランジスタ１２及びセンストランジスタ１３の駆動を制御する制御部の一例である。
【０１００】
制御回路５１は、コンパレータ５９と、コンパレータ４６と、ＡＮＤ回路４８と、ＡＮＤ回路４２と、駆動回路４３とを有している。
【０１０１】
コンパレータ５９は、センス電流Ｉｓｅがセンス抵抗２０に流れているときかセンスダイオード電流Ｉｓｄがセンス抵抗２０に流れているときかを判定する判定回路の一例である。コンパレータ５９は、センスダイオード電流Ｉｓｄの流れが終わること又はセンス電流Ｉｓｅの流れが始まることを検出することができ、センス電流Ｉｓｅの流れが終わること又はセンスダイオード電流Ｉｓｄの流れが始まることを検出することができる。
【０１０２】
コンパレータ５９は、センス電圧Ｖｓｅ２が所定の閾値Ｖｔｈを跨ぐことを検出したタイミングで、出力信号Ｓ６の電圧レベルを反転させる。例えば、コンパレータ５９は、接続点ｅに接続された非反転入力部と、接続点ｄに接続された反転入力部とを有している。この場合、閾値Ｖｔｈは零に設定される。
【０１０３】
ダイオード電流Ｉｄが流れているとき、センスダイオード電流Ｉｓｄも流れているため、センス電圧Ｖｓｅ１は負電圧である。コンパレータ５９は、センス電圧Ｖｓｅ１が負の値から零以上の値（すなわち、零又は正の値）に変化することを検出した時、出力信号Ｓ６をローレベルからハイレベルに切り替える。コンパレータ５９は、例えば、センス電圧Ｖｓｅ２が基準電圧（この場合、零）を超えることをモニタすることによって、センス電圧Ｖｓｅ１が負の値から零以上の値（すなわち、零又は正の値）に変化することを検出する。
【０１０４】
出力信号Ｓ６がローレベルからハイレベルに切り替わると、トランジスタ３５及びトランジスタ５７はオフする。トランジスタ３５及びトランジスタ５７のオフのとき、センス電流Ｉｓｅは、クランプ回路３７とモニタ回路５５には電流が流れず、センス抵抗２０に流れる。
【０１０５】
一方、主電流Ｉｅが流れているとき、センス電流Ｉｓｅも流れているため、センス電圧Ｖｓｅ１は正電圧である。この場合、センス電圧Ｖｓｅ２は、センス電圧Ｖｓｅ２にほぼ等しい。コンパレータ５９は、センス電圧Ｖｓｅ１が正の値から零以下の値（すなわち、零又は負の値）に変化することを検出した時、出力信号Ｓ６をハイレベルからローレベルに切り替える。コンパレータ５９は、例えば、センス電圧Ｖｓｅ２が基準電圧（この場合、零）を下回ることをモニタすることによって、センス電圧Ｖｓｅ１が正の値から零以下の値（すなわち、零又は負の値）に変化することを検出する。
【０１０６】
図６は、駆動装置４の動作波形の一例を示したタイミングチャートである。図６において、波形ｂ２は、図１のダイオード３１でクランプする場合のセンス電圧Ｖｓｅを示す。これに対し、波形ｂ３は、図５のトランジスタ３５でクランプする場合のセンス電圧Ｖｓｅ１を示し、波形ｅ１は、トランジスタ３５でクランプする場合のセンス電圧Ｖｓｅ２を示す。いずれの場合も、ダイオード電流Ｉｄに対するセンスダイオード電流Ｉｓｄの割合ｐが、主電流Ｉｅに対するセンス電流Ｉｓｅの割合ｑよりも大きく設定されている。
【０１０７】
図示のように、零アンペア付近の電流Ｉｓｗの検出感度は保たれたまま、センス電圧Ｖｓｅ１の負のピーク電圧は−１．５Ｖ程度に抑えられている。したがって、負の過電圧による素子の劣化を抑制できる。
【０１０８】
なお、制御回路５１のＲＳフリップフロップ５８は、指令信号Ｓ１の立ち下がりエッジで（図６のタイミングｔｔ２，ｔ５）、出力信号Ｓ７をローレベルからハイレベルに切り替えて、トランジスタ３５及びトランジスタ５７をオンさせてもよい。つまり、トランジスタ３５及びトランジスタ５７は、指令信号Ｓ１の立ち上がり又は立ち下がりエッジの検出タイミングに同期してオンされてよい。
【０１０９】
例えば、制御回路５１は、センス電流Ｉｓｅの流れが終わるタイミングｔ２を検出してから、センスダイオード電流Ｉｓｄの流れが始まるタイミングｔ３を検出するまでの期間内のどのタイミングでも、トランジスタ３５及びトランジスタ５７をオンさせてよい。タイミングｔ５からタイミングｔ６までの期間についても同様である。
【０１１０】
このように、メイントランジスタ１２のオンタイミングでトランジスタ３５がオンすることにより、センスダイオード電流Ｉｓｄの絶対値が最も大きいタイミングで、センス電圧Ｖｓｅ１，Ｖｓｅ２の負のピーク電圧の絶対値を抑えることができる。
【０１１１】
また、トランジスタ５７でクランプ回路３７に流れる電流Ｉ４をモニタし、電流Ｉ４が流れなくなるタイミングでトランジスタ３５及びトランジスタ５７をオフさせる。これにより、センス電流Ｉｓｅをクランプ回路３７及びモニタ回路５５に流さずにセンス抵抗２０に流すことができるため、センス抵抗２０によるメイントランジスタ１２の過電流の検出が誤作動することを防止できる。
【０１１２】
また、トランジスタ５７のトランジスタ３５に対するセンス比、トランジスタ３５又はトランジスタ５７のオン抵抗の抵抗値、モニタ抵抗５６の抵抗値などを調整することにより、ダイオード電流Ｉｄの検出感度を調整できる。つまり、ダイオード電流Ｉｄの検出感度を調整する自由度を高めることができる。
【０１１３】
以上、半導体装置を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【０１１４】
例えば、トランジスタ等のスイッチング素子は、ＩＧＢＴに限らず、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴでもよいし、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴでもよい。
【０１１５】
また、センス抵抗の数は一つに限らず、複数あってもよい。ダイオード又はツェナーダイオードについても同様である。
【符号の説明】
【０１１６】
１，２，３，４  駆動装置（半導体装置の例）
１０  スイッチング素子
１１  トランジスタ部
１２  メイントランジスタ
１３  センストランジスタ
１４  ダイオード部
１５  メインダイオード
１６  センスダイオード
２０  センス抵抗
３０，３４，３７  クランプ回路
３１，３２  ダイオード（ＰＮ接合部の例）
３３  ツェナーダイオード
３５  トランジスタ（スイッチング素子の例）
３６  寄生ダイオード（ＰＮ接合部の例）
４０，４５，５１  制御回路（制御部の例）
５３  クランプ制御回路
５５  モニタ回路
５６  モニタ抵抗
５７  トランジスタ（制御素子の例）
５８  ＲＳフリップフロップ
６１，６２  導電部
【図１】
2015089049.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015089049.tif 000005
【図４】
2015089049.tif 000006
【図５】
2015089049.tif 000007
【図６】
2015089049.tif 000008