[发明专利]半导体元件的电流检测电路和电流检测方法、以及半导体模块

说明书

本发明提供一种电流检测电路，在半导体元件的过渡期间内高精度地检测过电流。该电流检测电路包括：电流检测部，该电流检测部检测具有电流检测端子的电压控制型的半导体元件的控制端子与驱动电路之间流过的控制电流；过电流检测部，该过电流检测部根据电流检测端子中流过的检测电流超过了过电流阈值的情况而检测出过电流；以及调整部，该调整部基于电流检测部的检测结果，使半导体元件的导通中及截止中的过渡期间内的过电流阈值大于过渡期间以外的期间的过电流阈值。

技术领域

本发明涉及具有电流检测端子的电压控制型半导体元件的电流检测电路和电流检测方法、以及半导体模块。

背景技术

场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电压控制型半导体元件被用于民用和工业用的功率转换装置等半桥驱动电路等。

该电压控制型半导体元件为了实现过电流的自我保护功能，具备输出与流过其自身的电流量相应的电流的电流检测端子(也示作为“检测端子”或“测电流端子”)。通过监视从该电流检测端子输出的电流，能够检测出过电流状态从而实现过电流保护功能。

作为这样的过电流保护电路，提出了例如专利文献1所记载的功率器件的过电流保护电路。

该过电流保护电路对内置有电流检测端子的IGBT进行过电流保护。在该IGBT中，向测电流端子流过与集电极电流成比例的电流。该测电流端子与接地之间连接有电流检测用电阻，将该电流检测用电阻的电压降的值提供给保护用比较器的非反转输入端。向该保护用比较器的反转输入端子提供基准电压，当电压降的值超过基准电压时，将与IGBT的栅极相连接的驱动器设为未激活状态，实现过电流保护功能。

此时，输入至保护用比较器的反转输入端子的基准电压在高低2段电压之间切换。该基准电压的切换使得驱动器与IGBT的栅极端子之间的栅极电压在电压监视比较器中进行比较，电压监视比较器的比较输出被输入至提供了要输入到驱动器的输入信号的控制器(例如专利文献1的图3、第0046～0060段)。

控制器将输入至驱动器的输入信号的上升沿作为触发，仅在被视作为刚截止之后的过渡期间的过渡状态推定期间T内，输出指示模拟开关连接至比正常的基准电压要高的基准电压的控制信号。另外，控制器将过渡状态推定期间T以外的期间视作为正常状态，输出指示模拟开关连接至正常的基准电压的控制信号。因此，控制器起到用于确定过渡状态推定期间T的一种定时器的功能。

控制器的过渡状态推定期间T是自输入信号的上升沿起，到栅极电压超过基准电压VREF3从而使电压检测用比较器的输出上升至高电平为止的期间。

另外，专利文献2和5中公开了使用半导体元件的电流检测端子的过电流保护技术。专利文献3和4中公开了不使用半导体元件的电流检测端子的过电流保护技术。专利文献6中公开了回扫充电电路中防止浪涌电流造成的误动作的技术。专利文献7中公开了开关电源电路中的过电压保护技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平6－120787号公报

专利文献2：日本专利特开2006-32393号公报

专利文献3：日本专利特开2015-53749号公报

专利文献4：日本专利特开2015-139271号公报

专利文献5：国际公开第2018/158807号

专利文献6：日本专利特开2005-130602号公报

专利文献7：日本专利特开2019-75940号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题