專利名稱：柵極電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及與功率元件的柵極(gate)連接的柵極電路。
背景技術：
在專利文獻I中公開了與功率元件的柵極連接的柵極電路。該柵極電路具有在功率元件中有過電流流過時使電阻元件同時分擔功率元件的一部分柵極電壓的功能。通過該功能降低實際施加到功率元件的柵極的電壓，能抑制功率元件的過電流。專利文獻I :日本特開2002-353795號公報專利文獻2 :日本特開平08-321756號公報
專利文獻3 :日本特開2007-312504號公報專利文獻4 :日本特開2005-51960號公報專利文獻5 日本特開2007-259533號公報專利文獻6 :日本特開2009-95166號公報專利文獻7 日本特開2006-222593號公報要迅速抑制功率元件的過電流時，希望減小所述電阻元件的電阻值。在抑制過電流后將功率元件斷開。然而，在專利文獻I中公開的柵極電路中，使用電阻值低的電阻元件而將功率元件斷開，因此功率元件的電流減少率(di/dt)變大，有發(fā)生浪涌電壓的情形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述那樣的課題而構思，其目的在于提供能夠迅速抑制功率元件的過電流并減小di/dt而將功率元件斷開的柵極電路。本申請的發(fā)明所涉及的柵極電路，其特征在于，包括柵極電阻元件，其一端與功率元件的柵極連接；導通用開關元件，其連接在電源與該柵極電阻元件的另一端之間 ’第一電阻元件，其一端與該柵極連接；第一開關元件，其一端與該第一電阻元件的另一端連接，另一端與接地連接；第二電阻元件，其一端與該柵極連接，且電阻值高于該第一電阻元件；第二開關元件，其一端與該第二電阻元件的另一端連接，且另一端與接地連接；過電流抑制單元，當該功率元件的電流值達到既定值時同時將該第一開關元件導通；以及斷開動作延遲單元，在通過該過電流抑制單元導通該第一開關元件后，使該導通用開關元件和該第一開關元件斷開，且使該第二開關元件導通，從而斷開該功率元件。本申請的另一發(fā)明所涉及的柵極電路，其特征在于，包括并聯(lián)電阻，在電源與功率元件的柵極之間，由第一柵極電阻元件及電阻值高于該第一柵極電阻元件的第二柵極電阻元件形成；第一導通用開關元件，經(jīng)由該第一柵極電阻元件切換有無對該柵極的電壓施加；第二導通用開關元件，經(jīng)由該第二柵極電阻元件切換有無對該柵極的電壓施加；電阻元件，其一端與該柵極連接；開關元件，其一端與該電阻元件的另一端連接，且另一端與接地連接；使該第一導通用開關元件和該第二開關元件導通而將該功率元件導通的單元；在使該功率元件導通后的恒定狀態(tài)下使該第一導通用開關元件導通，使該第二導通用開關元件導通并持續(xù)的單元；以及斷開動作延遲單元，過電流抑制單元，當該功率元件的電流值達到既定值時同時將該開關元件斷開，在通過該過電流抑制單元導通該開關元件后，斷開該第二導通用開關元件，且使該開關元件維持導通狀態(tài)而將該功率元件斷開。依據(jù)本發(fā)明，與功率元件的過電流發(fā)生同時使電阻元件分擔功率元件的一部分柵極電壓，因此能夠迅速抑制功率元件的過電流。此外，在抑制功率元件的過電流之后，利用電阻值較高的電阻元件將功率元件斷開，因此能夠減小斷開時的di/dt。


圖I是本發(fā)明實施方式I的柵極電路的電路圖。圖2是示出本發(fā)明實施方式I的控制器集成電路的各端子的信號電平等的時序圖。圖3是以實線示出采用本發(fā)明實施方式I的柵極電路時的功率元件的集電極電流和發(fā)射極讀出電流的圖。圖4是為了檢測功率元件的過電流而具備變流器的柵極電路的電路圖。
圖5是將雙極性晶體管用作第一開關元件的柵極電路的電路圖。圖6是本發(fā)明實施方式2的柵極電路的電路圖。圖7是示出本發(fā)明實施方式2的柵極電路的變形例的電路圖。圖8是本發(fā)明實施方式2的柵極電路的變形例的時序圖。圖9是本發(fā)明實施方式3的柵極電路的電路圖。圖10是示出本發(fā)明實施方式3的控制器集成電路的各端子的信號電平等的時序圖。圖11是本發(fā)明實施方式4的柵極電路的電路圖。圖12是本發(fā)明實施方式4的柵極電路的時序圖。圖13是示出本發(fā)明實施方式4的柵極電路的變形例的電路圖。圖14是示出本發(fā)明實施方式5的柵極電路的電路圖。圖15是示出本發(fā)明實施方式5的柵極電路的變形例的電路圖。
具體實施例方式實施方式I.圖I是本發(fā)明實施方式I的柵極電路的電路圖。柵極電路具備正常動作電路10、保護電路12、以及控制器集成電路14。柵極電路用來控制功率元件Ql的柵極(以后，僅稱柵極時是指功率元件Ql的柵極)的施加電壓。此外，功率元件Ql具備發(fā)射極讀出端子。然后，發(fā)射極讀出端子上連接有電流檢測用分流電阻R1。以后，說明正常動作電路10、保護電路12、及控制器集成電路14的細節(jié)。正常動作電路10具備與柵極連接的柵極電阻元件R2。柵極電阻元件R2上連接有導通用開關元件Q2。導通用開關元件Q2連接在電源Vl和柵極電阻元件R2之間。S卩，該導通用開關元件Q2經(jīng)由柵極電阻元件R2切換有無對柵極的電壓施加。為了減少功率元件Ql導通時的損耗，柵極電阻元件R2的電阻值被設定為充分低的值。正常動作電路10具備與柵極連接的柵極電阻元件R3。柵極電阻元件R3上連接有斷開用開關元件Q3。在使這些功率元件Ql斷開時使用。保護電路12具備其一端與柵極連接的第一電阻元件R4。第一電阻元件R4的電阻值與柵極電阻元件R2的電阻值相等。第一電阻元件R4的另一端上連接有第一開關元件Q4的一端。第一開關元件Q4的另一端與接地連接。此外，開關元件的一端是指開關元件的源極或漏極之一，另一端是指源極或漏極的另一個。保護電路12具備正極與功率元件Ql的發(fā)射極讀出端子連接的二極管Dl。二極管Dl的負極與電阻兀件R5的一端連接。電阻兀件R5的另一端與電容器Cl的一端連接。電容器Cl的一端還與第一開關元件Q4的柵極連接。電容器Cl的另一端與接地連接。電容器Cl構成為在功率元件Ql的電流值達到既定值時，同時利用充電電壓來使第一開關元件Q4導通。即，電容器Cl作為在功率元件Ql的電流值達到既定值時同時將第一開關元件Q4導通的過電流抑制單元起作用。
保護電路12具備第二電阻元件R6，該第二電阻元件R6的一端與柵極連接，且電阻值高于第一電阻兀件R4。第二電阻兀件R6的另一端與第二開關兀件Q5的一端連接。第二開關元件Q5的另一端與接地連接。而且，在第二開關元件Q5的一端上連接有二極管D2的負極。二極管D2的正極與電容器Cl的一端連接，從而與第一開關元件Q4的柵極連接。二極管D2為了放掉蓄積在電容器Cl的電荷而使用?？刂破骷呻娐?4具備輸出用于控制導通用開關元件Q2的導通/斷開的信號的第一端子0UT1。此外，具備使斷開用開關元件Q3及第二開關元件Q5個別導通/斷開的第二端子0UT2及第三端子0UT3。而且，具備檢測功率元件Ql的發(fā)射極讀出電流的SC端子。此外，控制器集成電路14的柵極信號(Gate Signal)是表示從外部供給的柵極驅動信號。此外，故障信號(Fault Signal)是表示過電流檢測時到外部的錯誤信號。接著，對本發(fā)明實施方式I的柵極電路的動作進行說明。圖2是示出本發(fā)明實施方式I的控制器集成電路14的各端子的信號電平等的時序圖。首先參照圖2中的時刻Tl到T2的區(qū)間，說明柵極電路的正常動作。Tl是使功率元件Ql導通的時刻，T2是使功率元件Ql斷開的時刻。Tl中使功率元件Ql導通時，從控制器集成電路14的第一端子OUTl輸送使導通用開關元件Q2導通的信號。因該信號而經(jīng)由柵極電阻元件R2對柵極施加電壓。另一方面，時刻T2中使功率元件Ql斷開時，因來自第二端子0UT2的信號而使斷開用開關元件Q3導通，將柵極電阻元件R3與柵極連接。接著，參照時刻T3到T4的區(qū)間，說明功率元件Ql的電流值達到既定值時的柵極電路的動作。在功率元件Ql處于導通狀態(tài)下，橋臂短路等原因而功率元件Ql有時成為過電流。當功率元件Ql成為過電流時，功率元件Ql的發(fā)射極讀出電流也增加，電容器Cl被充電。然后，當功率元件Ql的電流值達到既定值時，電容器Cl同時使第一開關元件Q4導通。這樣，使第一電阻元件R4分擔從電源Vl施加給柵極的一部分電壓，因此降低實際施加到柵極的電壓。在此，第一電阻元件R4的電阻值與柵極電阻元件R2的電阻值相等，因此第一電阻元件R4將會分擔一半正常動作時的柵極電壓。在第一開關元件Q4導通之后，時刻T4時，通過SC端子檢測過電流的控制器集成電路14起作用。具體而言，截斷來自第一端子OUTl的信號而使導通用開關元件Q2斷開，且利用來自第三端子0UT3的信號使第二開關元件Q5導通。在此，第一開關元件Q4的柵極經(jīng)由二極管D2而與第二開關元件Q5的漏極連接，因此在第二開關元件Q5導通時第一開關元件Q4斷開。其結果，在時刻T4時，導通用開關元件Q2和第一開關元件Q4斷開，且第二開關兀件Q5導通。即，一到時刻T4,經(jīng)由電阻值大于第一電阻兀件R4的第二電阻兀件R6,功率元件Ql穩(wěn)穩(wěn)地斷開。如此，控制器集成電路14作為使功率元件Ql因電阻值較大的第二電阻元件R6而穩(wěn)穩(wěn)地斷開的斷開動作延遲單元起作用。然而，時刻T3和時刻T4之間的時間典型為數(shù)微秒左右。該數(shù)微秒的時間是在時刻T3功率元件Ql的電流值達到既定值后開始控制器集成電路14的內(nèi)部處理，直到控制器集成電路14響應的時間。依據(jù)本發(fā)明實施方式I的柵極電路，當功率元件Ql的電流值達到既定值時同時使第一開關元件Q4導通而第一電阻元件R4分擔一部分柵極電壓，因此能夠迅速抑制功率元件Ql的過電流。而且，抑制過電流后的功率元件Ql通過上述的斷開動作延遲單元利用電阻值大于第一電阻兀件R4的第二電阻兀件R6穩(wěn)穩(wěn)地斷開。第二的電阻兀件R6僅在過電流發(fā)生后的功率元件Ql的斷開動作中使用，能夠作成獨立高的電阻值。因而能夠減小使功 率元件Ql斷開時的di/dt以抑制浪涌電壓。圖3是用實線表示使用本發(fā)明實施方式I的柵極電路時的功率元件Ql的集電極電流和發(fā)射極讀出電流的圖。功率元件Ql的電流值達到既定值是指檢測到發(fā)射極讀出電流(Isense)達到既定值，第一開關元件Q4導通。這樣，功率元件的過電流就會迅速得到抑制。然后，功率元件Ql利用電阻值高的第二電阻元件R6而穩(wěn)穩(wěn)地斷開。即能夠軟關閉。此外，圖3中用虛線示出利用電阻值低于第二電阻元件R6的第一電阻元件R4來使功率元件Ql斷開時的波形。在本發(fā)明的實施方式I中作為檢測功率元件的過電流的手段，采用了發(fā)射極讀出電流，但本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以采用與功率元件的外部連接的變流器等電流傳感器。圖4是為檢測功率元件的過電流而具備變流器16的柵極電路的電路圖。如此利用功率元件外部的電流傳感器，就不需要功率元件的導通芯片電流傳感器。此外，在圖4中對于與圖I的構成對應的構成要素，標注與圖I的符號相同的符號。關于以后的電路圖，對于已出現(xiàn)的構成要素標注相同的符號。在本發(fā)明的實施方式I中作為第一開關元件Q4使用了 MOS晶體管，但本發(fā)明并不限定于此。第一開關元件Q4也可為雙極性晶體管。圖5是采用雙極性晶體管18作為第一開關元件的柵極電路的電路圖。在本發(fā)明的實施方式I中使第一電阻元件R4的電阻值與柵極電阻元件R2的電阻值相等，但本發(fā)明并不限定于此。只要第一電阻元件R4的電阻值為功率元件Ql的電流值達到既定值時能分別一部分柵極電壓的程度充分低，就無特別限定。此外，當?shù)谝浑娮柙4分擔一部分柵極電壓時柵極上實際施加的電壓為R4V1/(R4+R2)。實施方式2.圖6是本發(fā)明實施方式2的柵極電路的電路圖。下面，以與本發(fā)明實施方式I的柵極電路的不同點為中心進行說明。本發(fā)明實施方式2的柵極電路的“斷開動作延遲單元”由分立部件形成。即，實施方式I的柵極電路的控制器集成電路被分立部件置換。本發(fā)明實施方式2的柵極電路具備差動放大器20。差動放大器20對功率元件Ql的發(fā)射極讀出部的電壓與電源V2的差分進行放大。差動放大器20的輸出被輸入觸發(fā)(flip-flop)電路22。觸發(fā)電路22的輸出被輸入“與(AND) ”門24的一端?！芭c”門24的另一端的輸入為柵極信號(Gate Signal)?！芭c”門24的輸出被利用于Q2的導通/斷開控制。“與”門24的輸出經(jīng)由“非(NOT) ”門26輸入到“與”門28的一端?！芭c”門28的另一端的輸入則從觸發(fā)電路22的輸出獲得。而且“與”門28的輸出被利用于斷開用開關元件Q3的導通/斷開控制。利用“非”門的輸出來控制第二開關元件Q5。如此利用分立部件時的時序圖，如圖2的時序圖所示。利用分立部件控制各開關元件時，能夠避免因控制集成電路內(nèi)部處理而產(chǎn)生的處理延遲，因此能夠高速響應。即，能夠縮短圖2的時刻T3與時刻T4之間的時間。圖7是示出本發(fā)明實施方式2的柵極電路的變形例的電路圖。該柵極電路在觸發(fā)電路22的輸出與第二開關兀件Q5的柵極連接這一點上，與本發(fā)明實施方式2的柵極電路不同。這時，以圖8所示的時序圖實施各開關元件的控制。圖8是本發(fā)明實施方式2的柵極電路的變形例的時序圖。第二開關元件Q5在過電流后使功率元件Ql斷開時(圖8的Tl)才開始導通。即便如該變形例那樣構成柵極電路也能得到與本發(fā)明實施方式2的柵極電路相同的效果。本發(fā)明實施方式2的柵極電路至少能進行與實施方式I的柵極電路相同程度的變形。實施方式3.圖9是本發(fā)明實施方式3的柵極電路的電路圖。該柵極電路在電源Vl與功率元件Ql的柵極之間具有并聯(lián)電阻。并聯(lián)電阻是電阻值高于第一柵極電阻元件R2及第一柵極電阻元件R2的第二柵極電阻元件R7。第一柵極電阻元件R2上連接有第一導通用開關元件Q2。第一導通用開關元件Q2經(jīng)由第一柵極電阻元件切換對柵極有無電壓施加。另一方面，第二柵極電阻元件R7上連接有第二導通用開關元件Q7。第二導通用開關元件Q7經(jīng)由第二柵極電阻元件R7切換對柵極有無電壓施加。電阻元件R8的一端與柵極連接。電阻元件R8的電阻值與第二柵極電阻元件R7的電阻值相等。電阻元件R8的另一端與開關元件Q4的一端連接。開關元件Q4的另一端與接地連接。在開關元件Q4的柵極上連接有電容器Cl的一端、電阻元件R9及二極管D3的負極。二極管D3的正極與控制器集成電路50的第三端子0UT3連接。接著，說明本發(fā)明實施方式3的柵極電路的動作。圖10是示出本發(fā)明實施方式3的控制器集成電路50的各端子的信號電平等的時序圖。首先參照圖10中的時刻Tl至T3 的區(qū)間，對柵極電路的正常動作進行說明。Tl是使功率元件Ql導通的時刻，T2是功率元件Ql導通著的時刻，T3是使功率元件Ql斷開的時刻。Tl中使功率元件Ql導通時，從控制器集成電路50的第一端子OUTl及第四端子0UT4，輸送使第一導通用開關元件Q2及第二導通用開關元件Q7導通的信號。通過該信號，經(jīng)由由第一柵極電阻元件R2及第二柵極電阻元件R7組成的并聯(lián)電阻對柵極施加電壓。如此，控制器集成電路50使第一導通用開關元件Q2及第二導通用開關元件Q7導通，以作為使功率元件Ql導通的單元起作用。若功率元件Ql的導通動作結束而到達時刻T2，則控制器集成電路50停止第一端子OUTl的電壓施加，使第一導通用開關元件Q2斷開。即，在使功率元件導通后的恒定狀態(tài)下，控制器集成電路50使第一導通用開關元件Q2斷開，作為使第二導通用開關元件Q7持續(xù)導通的單元起作用。在該恒定狀態(tài)下，僅通過第二柵極電阻元件R7向柵極施加電壓。到時刻T3使功率元件Ql斷開時，使斷開用開關元件Q3導通，使柵極電阻元件R3與柵極連接。
接著，參照時刻T4至T5的區(qū)間說明功率元件Ql的電流值到達既定值時的柵極電路的動作。在功率元件Ql的導通狀態(tài)中，因橋臂短路等的原因而功率元件Ql成為過電流。當發(fā)生過電流時，電容器Cl被充電。然后，當功率元件Ql的電流值達到既定值時，電容器Cl同時使開關元件Q4導通。這樣，電阻元件R8分擔從電源Vl施加到柵極的一部分電壓，因此減少實際施加到柵極的電壓。電阻元件R8的電阻值與第二柵極電阻元件R7的電阻值相等，因此電阻元件R8會分擔一半正常動作時的電壓。然而，在時刻T4至T5的區(qū)間中開關元件Q4導通，這是因為柵極電路具備“當功率元件的電流值到達既定值時同時使開關元件Q4導通的過電流抑制單元”即電容器Cl。在時刻T4至T5的區(qū)間中從第三端子0UT3不會輸出使開關元件Q4導通的信號。在開關元件Q4導通后，到時刻T5時，通過SC端子檢測到過電流的控制器集成電路50，輸出繼續(xù)開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號，并且停止對第二導通用開關元件Q7的信號。由此，通過電阻元件R8能穩(wěn)穩(wěn)地斷開功率元件Q1。控制器集成電路50的該功能(單 元)稱為斷開動作延遲單元。本發(fā)明實施方式3的柵極電路利用并聯(lián)電阻(第一柵極電阻元件R2及第二柵極電阻元件R7)來使功率元件Ql導通，因此能夠減少導通損耗。再者，當功率元件Ql的電流值達到既定值時，同時使開關元件Q4導通，因此能夠迅速抑制功率元件Ql的過電流。然而，第二柵極電阻元件R7的電阻值被設定為高于第一柵極電阻元件R2的電阻值。因此，也能提高其電阻值與第二柵極電阻元件R7的電阻值同等的電阻元件R8的電阻值。因而，在過電流抑制后，經(jīng)由電阻值高的電阻元件R8穩(wěn)穩(wěn)地斷開功率元件Q1，因此能夠減小功率元件Ql的di/dt。本發(fā)明實施方式3的柵極電路至少能進行與本發(fā)明實施方式I的柵極電路相同程度的變形。例如，使開關元件Q4導通的過電流抑制單元也可以通過與功率元件Ql連接的電流傳感器的電流來充電。此外，開關元件Q4也可由雙極性晶體管形成。實施方式4.圖11是本發(fā)明實施方式4的柵極電路的電路圖。使本發(fā)明實施方式4的功率元件Ql斷開的斷開動作延遲單元，由分立部件形成。即，實施方式3的柵極電路的控制器集成電路50由分立部件構成。關于不用控制器集成電路而用分立部件的情形，已在本發(fā)明的實施方式2中參照圖6進行了說明。在此，以與圖6的分立部件的不同點為中心進行說明。觸發(fā)電路22的輸出與二極管D3的正極連接。觸發(fā)電路22為了在通過電阻元件R9放電蓄積在電容器Cl中的電荷后也維持開關元件Q4的導通狀態(tài)，供給導通信號。本發(fā)明實施方式4的柵極電路具有單觸發(fā)脈沖電路60。單觸發(fā)脈沖電路60用于第一導通用開關元件Q2的導通/斷開控制。圖12是本發(fā)明實施方式4的柵極電路的時序圖。該時序圖與圖10的時序圖大致相同，但在功率元件Ql的過電流后使功率元件Ql斷開時開始開關元件Q4成為導通這一點上與圖10的時序圖不同。圖13是示出本發(fā)明實施方式4的柵極電路的變形例的電路圖。圖13的柵極電路，從圖11的柵極電路除去二極管D3，且設定電阻元件R9的電阻值較大而加長電容器Cl的放電時間常數(shù)。因而，即便從觸發(fā)電路22沒有維持開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號，也能延長開關元件Q4的導通時間。此外，本發(fā)明實施方式4的柵極電路至少能進行與本發(fā)明實施方式I的柵極電路相同程度的變形。實施方式5.圖14是示出本發(fā)明實施方式5的柵極電路的電路圖。本發(fā)明實施方式5的柵極電路在本發(fā)明實施方式4的柵極電路上附加了開關元件Q8。開關元件Q8的漏極連接在第四端子0UT4與第二導通用開關元件Q7的柵極之間。開關元件Q8的源極接地。開關元件Q8的柵極與二極管D3的負極連接，由第三端子0UT3的輸出來控制。因控制器集成電路50的內(nèi)部處理而出現(xiàn)這樣的情形，即從第三端子0UT3輸出繼續(xù)開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號之后，截斷來自第四端子0UT4的信號，使第二導通用開關元件Q7斷開。即存在第四端子0UT4的響應遲于第三端子0UT3的響應的情形。這時，不能迅速斷開第二導通用開關元件Q7，并斷開功率元件Ql。
然而，依據(jù)本發(fā)明實施方式5的柵極電路就能消除該問題。即，當功率元件Ql成為過電流時，第二導通用開關元件Q7也不等來自第四端子0UT4的信號截斷，就響應來自第三端子0UT3的信號而斷開。即，因來自第三端子0UT3的繼續(xù)開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號而開關元件Q8成為導通狀態(tài)，由此第二導通用開關元件Q7斷開。如此，開關元件Q8作為因從控制器集成電路50輸出的繼續(xù)開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號而使第二導通用開關元件Q7斷開的高速斷開單元起作用。利用開關元件Q8，能夠迅速地斷開第二導通用開關元件Q7。圖15是示出本發(fā)明實施方式5的柵極電路的變形例的電路圖。圖15的柵極電路從圖14的柵極電路除去二極管D3，且設定電阻元件R9的電阻值較大以加長電容器Cl的放電時間常數(shù)。因而，即使從控制器集成電路50沒有接受到繼續(xù)開關元件Q4的導通狀態(tài)的信號，也能延長開關元件Q4的導通時間。此外，至少能進行與本發(fā)明實施方式I的柵極電路相同程度的變形。標號說明10正常動作電路；12保護電路；14、50斷開動作延遲單元(控制器集成電路)；R2柵極電阻兀件；Q2(第一)導通用開關兀件；R4第一電阻兀件；Q4第一開關兀件；R6第二電阻元件；Q5第二開關元件；Q7第二導通用開關元件；C1過電流抑制單元(電容器)；R8電阻元件；Q8高速斷開單元。
權利要求
1.ー種柵極電路，其特征在于，包括 柵極電阻元件，其一端與功率元件的柵極連接； 導通用開關元件，在電源與所述柵極電阻元件的另一端之間連接； 第一電阻元件，其一端與所述柵極連接； 第一開關元件，其一端與所述第一電阻元件的另一端連接，另一端與接地連接； 第二電阻元件，其一端與所述柵極連接，且電阻值高于所述第一電阻元件； 第二開關元件，其一端與所述第二電阻元件的另一端連接，另一端與接地連接； 過電流抑制単元，當所述功率元件的電流值達到既定值時同時使所述第一開關元件導通；以及 斷開動作延遲單元，在通過所述過電流抑制單元導通所述第一開關元件后，使所述導通用開關元件和所述第一開關元件斷開，且使所述第二開關元件導通，從而斷開所述功率元件。
2.根據(jù)權利要求I所述的柵極電路，其特征在于，所述過電流抑制単元具備以在所述功率元件的電流值達到所述既定值時利用充電電壓同時使所述第一開關元件導通的方式構成的電容器。
3.ー種柵極電路，其特征在于，包括 并聯(lián)電阻，其在電源和功率元件的柵極之間，由第一柵極電阻元件及電阻值高于所述第一柵極電阻元件的第二柵極電阻元件形成； 第一導通用開關元件，經(jīng)由所述第一柵極電阻元件切換對所述柵極有無電壓施加； 第二導通用開關元件，經(jīng)由所述第二柵極電阻元件切換對所述柵極有無電壓施加； 電阻元件，其一端與所述柵極連接； 開關元件，其一端與所述電阻元件的另一端連接，另一端與接地連接； 使所述第一導通用開關元件和所述第二開關元件導通而使所述功率元件導通的單元; 在使所述功率元件導通后的恒定狀態(tài)下使所述第一導通用開關元件斷開并持續(xù)導通所述第二導通用開關元件的単元； 過電流抑制単元，當所述功率元件的電流值達到既定值時同時使所述開關元件導通；以及 斷開動作延遲單元，在利用所述過電流抑制單元來導通所述開關元件后，使所述第二導通用開關元件斷開，且使所述開關元件的導通狀態(tài)繼續(xù)，以斷開所述功率元件。
4.根據(jù)權利要求3所述的柵極電路，其特征在于，所述過電流抑制単元具備以在所述功率元件的電流值達到所述既定值時利用充電電壓來同時使所述開關元件導通的方式構成的電容器。
5.根據(jù)權利要求2或4所述的柵極電路，其特征在于，所述電容器利用所述功率元件的發(fā)射極讀出電流或來自與所述功率元件的外部連接的電流傳感器的電流來充電。
6.根據(jù)權利要求I至4中任ー項所述的柵極電路，其特征在于，所述斷開動作延遲單元由在所述功率元件的電流值達到所述既定值后開始內(nèi)部處理的控制器集成電路形成。
7.根據(jù)權利要求I至4中任ー項所述的柵極電路，其特征在于，所述斷開動作延遲單元由分立部件形成。
8.根據(jù)權利要求3或4所述的柵極電路，其特征在干， 所述斷開動作延遲單元由控制器集成電路形成， 具備高速斷開單元，其利用從所述控制器集成電路輸出的繼續(xù)所述開關元件的導通狀態(tài)的信號來斷開所述第二導通用開關元件。
全文摘要
本發(fā)明提供能迅速抑制功率元件的過電流并減小di/dt而斷開功率元件的柵極電路。本發(fā)明的柵極電路，具有過電流抑制單元，使其在發(fā)生功率元件的過電流時同時使電阻元件分擔功率元件的一部分柵極電壓。而且，還具有斷開動作延遲單元，以在抑制功率元件的過電流后，利用電阻值高的電阻元件來穩(wěn)穩(wěn)地斷開功率元件。
文檔編號H03K17/08GK102684656SQ20121006915
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2011年3月9日
發(fā)明者K·H·胡塞恩, 和田文雄, 山本彰 申請人:三菱電機株式會社