[发明专利]过电流保护电路及开关电路

说明书

过电流保护电路用于根据控制电压来控制接通断开的开关元件，该过电流保护电路具备：第一晶体管，为PNP型双极型晶体管，且具有与控制电压连接的发射极；和第二晶体管，为NPN型双极型晶体管，且具有与第一晶体管的集电极连接的基极、与第一晶体管的基极连接且被上拉到规定的上拉电压的集电极、及接地的发射极，在过电流保护电路中，当控制电压超过规定的第一阈值电压时，第一晶体管及第二晶体管被接通，通过上拉电压的下降而使所述控制电压下降，而开始将半导体开关断开的保护动作。

技术领域

本发明涉及一种过电流保护电路及开关电路。在此，开关电路是指例如升压斩波电路、半桥逆变电路、全桥逆变电路等开关电路。

背景技术

半导体器件一般具有短路容量，当超过短路容量的电流流过时，有可能造成破坏。通过高速地检测到由于短路而在半导体器件中流过的过电流，并且使流过半导体器件的电流停止，从而能进行半导体器件的过电流保护。

例如，专利文献1提供一种电力转换装置的过电流保护装置，无论在直流电压较高的情况、较低的情况、恒定的情况下，其均能在任意的定时下改变集电极短路检测的检测电压的设定电平，从而能可靠地保护电压驱动元件免受过电流的影响。

专利文献1所涉及的过电流保护装置具备：电力转换装置，具有电压驱动型的电力用开关元件；过电流检测部，对上述电力用开关元件的输入侧主端子的电压进行检测，并在上述电压超过规定值时，向上述电力用开关元件提供断开信号；过电流设定部，能够在任意的定时下与上述过电流检测部连接为并联关系，并能改变上述规定值。

GaN器件为使用了氮化镓GaN的半导体器件，其与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及SiC器件等现有的半导体器件相比，具有能被高频驱动的特征。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-14402号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，GaN器件与现有的半导体器件相比抗过电流较弱，有时例如100纳秒左右的过电流也会造成其破坏。因此，DESAT、CT检测或专利文献1的技术等现有的过电流保护技术无法充分地保护GaN器件。

本发明的目的在于，提供一种解决以上的问题点，并与现有技术相比能高速地保护半导体开关免受过电流的影响的开关电路及过电流保护电路。

用于解决问题的技术方案

第一发明所涉及的过电流保护电路用于根据控制电压被接通断开控制的开关元件，该过电流保护电路具备：

第一晶体管，是PNP型双极型晶体管，且具有与控制电压连接的发射极；以及

第二晶体管，是NPN型双极型晶体管，且具有与第一晶体管的集电极连接的基极、与第一晶体管的基极连接且被上拉到规定的上拉电压的集电极、及接地的发射极，

在过电流保护电路中，当控制电压超过规定的第一阈值电压时，第一晶体管及第二晶体管被接通，通过上拉电压的下降而使控制电压下降，而开始将半导体开关断开的保护动作。

上述过电流保护电路还具备第一电容器，该第一电容器与第二晶体管的集电极及发射极连接，其用于减轻当控制电压上升时的所述上拉电压的变化。

另外，上述过电流保护电路还具备时间常数电路，该时间常数电路与第二晶体管的集电极及发射极并联连接，其包括电阻和第二电容器，通过使时间常数变化，来调整从保护动作的开始至结束为止的时间。

而且，在上述过电流保护电路中，过电流保护电路还具备与电阻并联连接的二极管。