[发明专利]半导体开关元件的短路保护电路

说明书

在短路保护电路(11)中，第1栅极电阻(12)连接于栅极驱动器(27)的第1输出节点(50)与第1栅极端子(40)之间。第1实时控制电路(10)在检测到在第1半导体开关元件(9)中流过短路电流的情况下，以使第1栅极端子(40)的电位减小的方式动作。动作监视电路(11)包括构成为输出与第1栅极电阻(12)的两端的电位差成比例的电位和第1电源(6)的电位的电位差的差电压电路(20)。动作监视电路(11)根据差电压电路(20)的输出，监视第1实时控制电路(10)是否动作。

技术领域

本公开涉及用于在半导体开关元件的驱动时发生短路的情况下停止驱动来保护半导体开关元件的短路保护电路。

背景技术

在半导体开关元件、特别是在电力控制中使用的功率半导体开关元件中，在元件的驱动时发生短路的情况下，需要通过尽快停止驱动而使半导体开关元件断开。为了将其实现，需要在发生短路时无迟滞地检测该短路和通过该检测无迟滞地停止驱动这两方。

作为检测短路的发生的电路，已知RTC(Real-Time Control，实时控制)电路。RTC电路监视在用于取出半导体开关元件内的电流的一部分的传感单元中流过的电流，在传感单元电流过大的情况下，立即下拉半导体开关元件的栅极电压。然后，通过栅极电流的监视判断该RTC电路是否已动作来停止半导体开关元件的驱动的现有技术记载于专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/038717号

发明内容

本申请发明者研究上述专利文献1公开的短路保护电路的结果，发现在半导体开关元件从断开状态切换到接通状态时发生短路故障的情况下，短路的检测延迟，所以保护动作延迟，有时无法在必要的时间内保护半导体开关元件。

另外，在上述专利文献1中，未研究对半导体开关元件进行并联连接的情况。本申请发明者发现在想要简单地将上述专利文献1记载的短路保护电路应用于并联连接的半导体开关元件时，在栅极电阻中产生的电压变小，所以短路的检测延迟，作为结果保护动作有时延迟。

在以下的发明的详细的说明中，详细叙述本申请发明者所完成的上述研究结果。该公开是考虑上述问题而完成的，其主要的目的在于提供一种无迟滞地探测短路的发生而能够迅速地保护半导体开关元件的短路保护电路。

通过一个实施方式的短路保护电路保护的第1半导体开关元件具有第1栅极端子，通过从栅极驱动器的第1输出节点对第1栅极端子供给第1电源的电位而第1半导体开关元件导通。短路保护电路具备第1栅极电阻、第1实时控制电路以及动作监视电路。第1栅极电阻连接于栅极驱动器的第1输出节点与第1栅极端子之间。第1实时控制电路在检测到在第1半导体开关元件中流过短路电流的情况下，以使第1栅极端子的电位减小的方式动作。动作监视电路包括构成为输出与第1栅极电阻的两端的电位差成比例的电位和第1电源的电位的电位差的差电压电路。动作监视电路根据差电压电路的输出，监视第1实时控制电路是否动作。

其他实施方式的短路保护电路还保护第2半导体开关元件。第2半导体开关元件具有第2栅极端子，通过从栅极驱动器的第1输出节点对第2栅极端子供给第1电源的电位而第2半导体开关元件导通。在该情况下，短路保护电路还具备第2栅极电阻和第2实时控制电路。第2栅极电阻连接于栅极驱动器的第1输出节点与第2栅极端子之间。第2实时控制电路在检测到在第2半导体开关元件中流过短路电流的情况下，以使第2栅极端子的电位减小的方式动作。差电压电路构成为还输出与第2栅极电阻的两端的电位差成比例的电位和第1电源的电位的电位差。

根据上述一个实施方式，栅极电阻的两端电位的同相分量不影响差电压电路的动作，所以几乎不产生寄生电容的充放电所引起的动作延迟。因此，能够无迟滞地探测半导体开关元件的短路的发生而迅速地进行保护动作。