專利名稱：用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，例如具有保護(hù)操作判別功能。
背景技術(shù)：
這種類型的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置例如在專利文獻(xiàn)1中公開。該驅(qū)動(dòng)裝置包括提供用于智能功率模塊(IPM)的警報(bào)電路，該智能功率模塊是用于驅(qū)動(dòng)逆變器的功率晶體管模塊，該驅(qū)動(dòng)裝置還包括過(guò)電流警報(bào)單元、過(guò)電壓警報(bào)單元、以及過(guò)熱警報(bào)單元。在專利文獻(xiàn)1中公開的已有例中，過(guò)電流警報(bào)單元在檢測(cè)到功率晶體管的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)輸出具有第一脈沖寬度的第一警報(bào)信號(hào)；過(guò)電壓警報(bào)單元在檢測(cè)到功率晶體管的輸出端子的過(guò)電壓狀態(tài)時(shí)輸出具有第二脈沖寬度的第二警報(bào)信號(hào)；過(guò)熱警報(bào)單元在檢測(cè)到功率晶體管的過(guò)熱狀態(tài)時(shí)輸出具有第三脈沖寬度的第三警報(bào)信號(hào)。結(jié)果，檢測(cè)輸出的警報(bào)信號(hào)的脈沖寬度可以充分判別過(guò)電流狀態(tài)、過(guò)電壓狀態(tài)、過(guò)熱狀態(tài)。另一個(gè)用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置在專利文獻(xiàn)2中公開。該智能功率模塊內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置包括必需數(shù)量的半導(dǎo)體開關(guān)元件；驅(qū)動(dòng)電路；各種類型的檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路用于檢測(cè)開關(guān)元件和驅(qū)動(dòng)電路的嚴(yán)重異常和先兆異常；對(duì)應(yīng)于檢測(cè)電路的警告電路；異常檢測(cè)邏輯電路，用于在由這些檢測(cè)電路檢測(cè)為異常時(shí)進(jìn)行開關(guān)元件的保護(hù)操作；控制電路，用于基于異常檢測(cè)信號(hào)向外部輸出該信號(hào)；以及傳輸電路。在專利文獻(xiàn)2公開的已有例中，傳輸電路具有在檢測(cè)到嚴(yán)重異常時(shí)輸出警報(bào)信號(hào)的輸出端子；以及輸出指示用于嚴(yán)重異常與先兆異常的要素的異常要素判別信號(hào)的輸出端子。優(yōu)選的是，這兩個(gè)類型的端子共用地形成單個(gè)的共同輸出端子。專利文獻(xiàn)3公開了另一個(gè)作為半導(dǎo)體裝置的智能功率模塊，在集成體中包括 IGBT, IGBT構(gòu)成逆變器設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換橋接電路；IGBT 1DB，用于對(duì)在再生電阻器中用于消耗馬達(dá)的再生電功率的電流進(jìn)行開關(guān)；以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器，包含用于各IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。智能功率模塊內(nèi)用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的保護(hù)電路，在異常的狀況下經(jīng)由警報(bào)啟動(dòng)線向智能功率模塊的外側(cè)輸出警報(bào)信號(hào)ALM1。然而，先于警報(bào)ALM1，當(dāng)基于在IGBT 中檢測(cè)到集電極電流或者預(yù)定值的芯片溫度高于正常值但低于發(fā)出警報(bào)ALMl的值，判別為出現(xiàn)異常先兆時(shí)，保護(hù)電路經(jīng)由預(yù)防警報(bào)線向智能功率模塊的外側(cè)輸出預(yù)防警報(bào)ALM2 而并不關(guān)斷IGBT。專利文獻(xiàn)1 日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào).H08-070580專利文獻(xiàn)2 日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào).2002-027665專利文獻(xiàn)3 日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào).2000-341960
在專利文獻(xiàn)1公開的已有例中，對(duì)構(gòu)成逆變器的功率晶體管內(nèi)的過(guò)電流異常、過(guò)電壓異常和過(guò)熱異常進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)，并且具有不同脈沖寬度的第一、第二和第三警報(bào)信號(hào)向外部輸出。所以，檢測(cè)脈沖寬度允許過(guò)電流異常、過(guò)電壓異常和過(guò)熱異常之間的判別。然而，每個(gè)過(guò)電流警報(bào)單元、過(guò)電壓警報(bào)單元和過(guò)熱警報(bào)單元在檢測(cè)到過(guò)電流異常、過(guò)電壓異常和或者過(guò)熱異常時(shí)作為單步多諧振蕩器發(fā)揮功能，并且輸出具有預(yù)定脈沖寬度的一個(gè)警報(bào)信號(hào)。結(jié)果，如果在警報(bào)單元為操作狀態(tài)的同時(shí)或者在操作狀態(tài)的警報(bào)單元的警報(bào)信號(hào)返回至接通狀態(tài)之前，從其他警報(bào)單元輸出警報(bào)信號(hào)，則會(huì)錯(cuò)誤地檢測(cè)到警報(bào)信號(hào)。這是一個(gè)未解決的問(wèn)題。專利文獻(xiàn)2公開的已有例需要輸出兩種類型的信號(hào)，即警報(bào)信號(hào)和異常要素判別信號(hào)，結(jié)果導(dǎo)致信號(hào)形成電路構(gòu)造復(fù)雜。這是另一個(gè)未解決的問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)3公開的已有例中，保護(hù)電路在異常事件時(shí)經(jīng)由警報(bào)啟動(dòng)線向外部輸出警報(bào)ALM1。當(dāng)IGBT的集電極電流或者芯片溫度超過(guò)高于正常值但低于發(fā)送警報(bào)ALMl的異常值的預(yù)定值時(shí)，保護(hù)電路作出檢測(cè)到產(chǎn)生異常的跡象的決定，并經(jīng)由預(yù)防警報(bào)線向外部輸出預(yù)防警報(bào)ALM2。該保護(hù)電路無(wú)法在集電極電流異常與芯片溫度異常之間作出判別， 僅能確定IGBT處于產(chǎn)生了異?；蛘叽嬖诋a(chǎn)生異常的跡象的狀況。因此，專利文獻(xiàn)3的裝置無(wú)法在異常要素之間作出判別。這是另一個(gè)未解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在考慮到上述的已有例的未解決的問(wèn)題而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，無(wú)論多個(gè)保護(hù)電路中的每一個(gè)是否在保護(hù)操作狀況下，都可以基于脈沖寬度執(zhí)行精確的判別。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，用于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體元件， 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)保護(hù)電路，所述多個(gè)保護(hù)電路檢測(cè)執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體元件的保護(hù)操作所需的信息；脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)定對(duì)于所述多個(gè)保護(hù)電路內(nèi)的每一個(gè)具有不同脈沖寬度的脈沖序列信號(hào)，并輸出在保護(hù)操作需要的檢測(cè)期間內(nèi)連續(xù)發(fā)送的、與被首先檢測(cè)出需要保護(hù)操作的所述保護(hù)電路對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)；警報(bào)信號(hào)形成電路，所述警報(bào)信號(hào)形成電路利用包括在所述警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的開關(guān)元件的接通斷開控制來(lái)形成警報(bào)信號(hào)，并向外部輸出所述警報(bào)信號(hào)；保護(hù)操作狀態(tài)判別電路，所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路基于來(lái)自警報(bào)信號(hào)形成電路的所述警報(bào)信號(hào)判別是否存在保護(hù)操作狀態(tài)，并輸出保護(hù)操作判別信號(hào)；以及警報(bào)控制電路，所述警報(bào)控制電路基于由所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路進(jìn)行的所述判別，將從所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的所述脈沖序列信號(hào)發(fā)送到所述警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的所述開關(guān)元件的控制端子。根據(jù)該組成，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路以對(duì)多個(gè)保護(hù)電路中的每一個(gè)均不同的脈沖寬度設(shè)定脈沖序列信號(hào)，并輸出與首先被檢測(cè)到需要保護(hù)操作的保護(hù)電路對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)。保護(hù)操作狀態(tài)判別電路，以來(lái)自警報(bào)信號(hào)形成電路的警報(bào)信號(hào)，判別保護(hù)操作狀態(tài)的存在。如果判別沒有指示保護(hù)操作狀態(tài)的存在，則警報(bào)控制電路將從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的脈沖序列信號(hào)發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的開關(guān)元件，以產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。由于該警報(bào)信號(hào)是具有對(duì)多個(gè)保護(hù)電路中的每一個(gè)均不同的脈沖寬度的脈沖序列信號(hào)，由外部裝置測(cè)量的警報(bào)信號(hào)的脈沖寬度可以識(shí)別出被檢測(cè)到保護(hù)操作狀態(tài)的保護(hù)電路。因?yàn)閬?lái)自脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的脈沖序列信號(hào)具有與首先被檢測(cè)到需要保護(hù)操作的保護(hù)電路對(duì)應(yīng)的脈沖寬度，所以抑制脈沖序列信號(hào)的混合，確實(shí)地避免在外部控制裝置內(nèi)的錯(cuò)誤的檢測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述警報(bào)信號(hào)形成電路包括由上拉電阻器和所述開關(guān)元件組成的串聯(lián)連接的電路，所述串聯(lián)連接的電路被插在控制電源端子與接地端子之間，所述上拉電阻器與所述開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)連接于所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路和用于向外部輸出所述警報(bào)信號(hào)的警報(bào)端子。根據(jù)該組成，上拉電阻器與開關(guān)元件串聯(lián)連接，當(dāng)開關(guān)元件為斷開狀態(tài)時(shí)警報(bào)信號(hào)處于高電平，當(dāng)開關(guān)元件為接通狀態(tài)時(shí)警報(bào)信號(hào)處于低電平。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路包括充放電電路，所述充放電電路包括當(dāng)所述警報(bào)信號(hào)為高電平時(shí)被充電而當(dāng)所述警報(bào)信號(hào)為低電平時(shí)被放電的電容器，以及比較器，所述比較器將所述充放電電路內(nèi)的所述電容器的充電電壓與參考電壓比較，并輸出保護(hù)操作判別信號(hào)。根據(jù)該組成，充放電電路與警報(bào)信號(hào)的高電平或者低電平對(duì)應(yīng)地被充電或者放電。當(dāng)警報(bào)信號(hào)處于低電平時(shí)，用在另一個(gè)保護(hù)電路內(nèi)的保護(hù)操作的存在的判別，比較器輸出指示保護(hù)操作狀態(tài)的保護(hù)操作判別信號(hào)(例如處于低電平)。結(jié)果，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路向在警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的開關(guān)元件發(fā)送脈沖序列信號(hào)被阻斷，以抑制警報(bào)信號(hào)的輸出。 另一方面，當(dāng)警報(bào)信號(hào)處于高電平時(shí)，用在其他保護(hù)電路的保護(hù)操作的不存在的判別，比較器輸出指示保護(hù)操作狀態(tài)不活躍的保護(hù)操作判別信號(hào)(例如處于高電平)。結(jié)果，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路向在警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的開關(guān)元件發(fā)送脈沖序列信號(hào)被允許，以輸出警報(bào)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述警報(bào)控制電路包括鎖存電路，所述鎖存電路在所述脈沖序列信號(hào)從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)送時(shí)將來(lái)自保護(hù)操作狀態(tài)判別電路的所述保護(hù)操作判別信號(hào)鎖存；以及邏輯積電路，所述邏輯積電路接收所述鎖存電路的被鎖存的輸出信號(hào)和從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)送的所述脈沖序列信號(hào)，并將所述邏輯積電路的邏輯積輸出發(fā)送到所述警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的所述開關(guān)元件的控制端子。根據(jù)該組成，當(dāng)保護(hù)電路檢測(cè)到需要保護(hù)操作的狀態(tài)時(shí)，鎖存電路將保護(hù)操作判別信號(hào)進(jìn)行鎖存。當(dāng)保護(hù)操作判別信號(hào)指示保護(hù)操作狀態(tài)存在時(shí)，邏輯積電路停止脈沖序列信號(hào)的輸出，當(dāng)保護(hù)操作判別信號(hào)指示保護(hù)操作狀態(tài)不存在時(shí)，邏輯積電路允許脈沖序列信號(hào)的輸出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)方面的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的所述警報(bào)信號(hào)形成電路的警報(bào)端子互相接觸，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)組成所述功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的下臂的所述半導(dǎo)體元件。根據(jù)該組成，當(dāng)警報(bào)信號(hào)從任一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的下臂的半導(dǎo)體元件的、用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置輸出時(shí)，來(lái)自其他用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的警報(bào)信號(hào)被抑制。在根據(jù)本發(fā)明的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置中，用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的每個(gè)半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置具有多個(gè)保護(hù)電路，用于檢測(cè)半導(dǎo)體元件的保護(hù)操作所需的信息，具有每個(gè)多個(gè)保護(hù)電路脈沖寬度不同的脈沖序列信號(hào)被抑制，以同時(shí)輸出。因此，本發(fā)明具有的效果是保護(hù)電路由脈沖序列信號(hào)的脈沖寬度精確判別，并且避免保護(hù)操作狀態(tài)的錯(cuò)誤的檢測(cè)。通過(guò)將用于構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備的下臂的多個(gè)半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的每個(gè)警報(bào)端子互相連接，當(dāng)在用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置中檢測(cè)到需要保護(hù)操作的狀態(tài)時(shí)，輸出警報(bào)信號(hào)，來(lái)自其他用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的任何警報(bào)信號(hào)被抑制輸出，因而避免了用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置之間的警報(bào)信號(hào)的重疊。


圖1是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的框圖；圖2(a) ,2(b)和2 (c)示出從圖1的脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的脈沖信號(hào)的波形；圖3是示出保護(hù)操作狀態(tài)判別電路和警報(bào)控制電路的詳細(xì)組成的電路圖；圖4(a)、4(b)、4(C)、4(d)、4(e)、4(f)和4(g)示出根據(jù)本發(fā)明的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的圖示操作的信號(hào)波形。符號(hào)說(shuō)明
1 功率轉(zhuǎn)換設(shè)備
2 逆變器
3U--3Z 驅(qū)動(dòng)器IC
4 =AC負(fù)載
11--16 JGBT
17電流傳感IGBT
18用于溫度檢測(cè)的二極管
21--26 續(xù)流二極管
UA上臂
LA下臂
41輸入電路
42與門
43放大器
45警報(bào)信號(hào)形成電路
46保護(hù)操作狀態(tài)判別電路
47警報(bào)控制電路
51低電壓保護(hù)電路
52過(guò)電流保護(hù)電路
53過(guò)熱保護(hù)電路
54邏輯電路
55 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路56 上拉電阻器57 =NMOS-FET83 =D型觸發(fā)器84:與門
具體實(shí)施例方式下面，參考

優(yōu)選的實(shí)施方式的一些方面。圖1是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的框圖。參見圖1，功率轉(zhuǎn)換設(shè)備1包括逆變器2，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；以及各相的驅(qū)動(dòng)器IC3U至3Z，各相是用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成逆變器2的相的半導(dǎo)體元件。逆變器2具有6個(gè)IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)11至16，IGBT是半導(dǎo)體元件。IGBT 11和12的串聯(lián)連接的電路、IGBT13和14的串聯(lián)連接的電路以及IGBT 15和16的串聯(lián)連接的電路連接于正線Lp與負(fù)線Ln之間，正線Lp與負(fù)線Ln連接于直流電源并提供有直流電，串聯(lián)連接的電路互相并聯(lián)連接。IGBT 11至16以反并聯(lián)連接的方式連接于續(xù)流二極管 21 至 26。上臂UA分別包括U-相、V-相和W-相的IGBT 11，13，15，下臂LA包括X-相、Y-相和Z-相的IGBT 12，14，16。三相交流電從IGBT 11與12間的連接點(diǎn)、IGBT 13與14間的連接點(diǎn)以及IGBT 15與16間的連接點(diǎn)發(fā)送。三相交流電被提供至AC負(fù)載4，比如電馬達(dá)。如在圖1中對(duì)IGBT12代表性地示出那樣，每個(gè)IGBT 11至16伴隨有電流傳感 IGBT17，用于檢測(cè)在集電極與每個(gè)IGBTll至16的發(fā)射極之間流動(dòng)的電流；以及溫度檢測(cè)二極管18，嵌入與各IGBT相同的芯片。電流傳感IGBT17的集電極連接于IGBT12的集電極， 電流傳感IGBT17的柵極連接于IGBT12的柵極。驅(qū)動(dòng)器IC 3U至3Z具有相同的組成，代表性地由用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成逆變器2的下臂LA 的IGBT12的驅(qū)動(dòng)器IC 3X圖示。該驅(qū)動(dòng)器IC3X包括輸入端子31，該輸入端子31從外部控制裝置(圖1中未示出)接收用于柵極驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；警報(bào)端子32，該警報(bào)端子32向外部控制裝置輸出警報(bào)信號(hào)；輸出端子33，該輸出端子33向逆變器2的IGBT12 的柵極輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)；電壓輸入端子34，該電壓輸入端子34接收驅(qū)動(dòng)器電源電壓；電流輸入端子35，該電流輸入端子35連接于逆變器2的電流傳感IGBT17的發(fā)射極；過(guò)熱檢測(cè)端子36，該過(guò)熱檢測(cè)端子36連接于逆變器2的溫度檢測(cè)二極管18的陽(yáng)極；以及功率接地端子37，該功率接地端子37連接于溫度檢測(cè)二極管18的陰極。輸入到輸入端子31的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，包括在輸入電路41進(jìn)行波形整形，并提供至與門42的輸入側(cè)。來(lái)自與門42的輸出被放大器43放大并作為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子33。警報(bào)端子32連接至警報(bào)信號(hào)形成電路45。形成于警報(bào)信號(hào)形成電路45中的警報(bào)信號(hào)AL被提供至保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46。從保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD被發(fā)送到警報(bào)控制電路47。電壓輸入端子34連接于用于檢測(cè)低電壓狀態(tài)的低電壓保護(hù)電路51，在低電壓狀態(tài)下，用于驅(qū)動(dòng)器IC 3X至3Z的驅(qū)動(dòng)器IC電源的電壓低于預(yù)定電壓。至于驅(qū)動(dòng)器IC的3U至3W，對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC 3U至3W提供有驅(qū)動(dòng)器IC電源，單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器IC電源分別連接于用于檢測(cè)低電壓狀態(tài)的低電壓保護(hù)電路51，在低電壓狀態(tài)下，用于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC 3U至3W的驅(qū)動(dòng)器IC電源的電壓低于預(yù)定電壓。低電壓保護(hù)電路 51輸出保護(hù)操作信號(hào)H1，該保護(hù)操作信號(hào)Hl當(dāng)驅(qū)動(dòng)器IC電源的電源電壓降低至低于低電壓閾值的電壓時(shí)，變成高電平。電流輸入端子35接收在電流傳感IGBT17中流動(dòng)的電流，并連接于用于檢測(cè)過(guò)電流狀態(tài)的過(guò)電流保護(hù)電路52。過(guò)電流保護(hù)電路52輸出保護(hù)操作信號(hào)H2，該保護(hù)操作信號(hào) H2當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電流狀態(tài)時(shí)，即電流傳感IGBT 17內(nèi)的電流大于過(guò)電流閾值時(shí)，變成高電平。過(guò)熱檢測(cè)端子36接收溫度檢測(cè)二極管18的端子之間的電壓降，并連接于用于檢測(cè)芯片內(nèi)的溫度的過(guò)熱保護(hù)電路53。該過(guò)熱保護(hù)電路53基于溫度檢測(cè)二極管18的端子之間的電壓降來(lái)檢測(cè)芯片溫度，并輸出保護(hù)操作信號(hào)H3，該保護(hù)操作信號(hào)H3當(dāng)被檢測(cè)的芯片溫度高于預(yù)定閾值時(shí)，變成高電平。從低電壓保護(hù)電路51、過(guò)電流保護(hù)電路52和過(guò)熱保護(hù)電路53輸出的保護(hù)操作信號(hào)H1、H2和H3被發(fā)送到邏輯電路M。邏輯電路M接收從輸入電路41輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。當(dāng)任一個(gè)保護(hù)操作信號(hào)HI、H2和H3變成高電平并在該狀態(tài)下輸入有脈沖寬度調(diào)制信號(hào)時(shí)，邏輯電路M以低電平將驅(qū)動(dòng)停止信號(hào)SS發(fā)送到與門42的輸入側(cè)，并識(shí)別出首先變成高電平的保護(hù)操作信號(hào)H1、H2或者H3。對(duì)應(yīng)于被識(shí)別出的保護(hù)操作信號(hào)Hi (i = 1， 2或者幻，邏輯電路M將脈沖序列輸出命令信號(hào)PSi發(fā)送到脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55。在保護(hù)操作信號(hào)Hi處于高電平的期間，脈沖序列輸出命令信號(hào)PSi被保持在高電平。當(dāng)接收到脈沖序列輸出命令信號(hào)Psi時(shí)，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55將脈沖序列信號(hào)輸出到警報(bào)控制電路47，該脈沖序列信號(hào)具有各種與脈沖序列輸出命令信號(hào)PSi對(duì)應(yīng)的脈沖寬度。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路陽(yáng)根據(jù)當(dāng)由低電壓保護(hù)電路51檢測(cè)到IC電源的低電壓時(shí)保護(hù)操作信號(hào)Hl的輸出，從邏輯電路討接收高電平的脈沖序列輸出命令信號(hào)PS1。在脈沖序列輸出命令信號(hào)PSl被保持在高電平的期間，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出脈沖序列信號(hào)PL1，該脈沖序列信號(hào)PLl具有基準(zhǔn)脈沖寬度T的脈沖寬度、短于基準(zhǔn)脈沖寬度T的脈沖間隔Ta，例如，如圖2(a)所示。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55根據(jù)當(dāng)由過(guò)電流保護(hù)電路52檢測(cè)到IGBT12的過(guò)電流狀態(tài)時(shí)保護(hù)操作信號(hào)H2的輸出，從邏輯電路M接收高電平的脈沖序列輸出命令信號(hào)PS2。在脈沖序列輸出命令信號(hào)PS2被保持在高電平的期間，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出具有例如脈沖寬度為2T脈沖間隔為Ta的脈沖序列信號(hào)PL2，如圖2 (b)所示。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55根據(jù)當(dāng)由過(guò)熱保護(hù)電路53檢測(cè)到過(guò)熱狀態(tài)時(shí)，即包含 IGBT12的芯片的溫度高于預(yù)定過(guò)熱閾值時(shí)保護(hù)操作信號(hào)H3的輸出，從邏輯電路M接收高電平的脈沖序列輸出命令信號(hào)PS3。在脈沖序列輸出命令信號(hào)PS3被保持在高電平的期間， 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出具有例如脈沖寬度為4T、脈沖間隔為Ta的脈沖序列信號(hào)PL3，如 0 2(c)所示。脈沖序列信號(hào)PL1、PL2和PL3的脈沖間隔Ta被選擇為長(zhǎng)于在保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46 (以后說(shuō)明)內(nèi)的充電-放電電容器70從被放電的狀態(tài)充電至參考電壓Vref的充電電壓所需的時(shí)間。
警報(bào)信號(hào)形成電路45具有的構(gòu)造如圖1中所示，包括串聯(lián)連接于電源端子與接地間的上拉電阻器56和NM0S-FET57的開關(guān)元件。上拉電阻器56與NM0S-FET57間的連接點(diǎn)連接于警報(bào)端子32、與門42的輸入側(cè)以及保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46。保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46如圖3所示，包括連接于正側(cè)電源端子60與負(fù)側(cè)電源端子61間的電流鏡電路。電流鏡電路包括2個(gè)PM0S-FET63、64，具有連接于正側(cè)電源端子 60的源極且其柵極互相連接；恒流電流源65，被串聯(lián)連接插入PM0S-FET63與負(fù)側(cè)電源端子 61之間；以及PM0S-FET66和NM0S-FET67，被串聯(lián)連接插入PM0S-FET64與負(fù)側(cè)電源端子61 之間。PM0S-FET63和64的柵極端子連接于PM0S-FET63的漏極端子。PMOS-FET 66和NMOS-FET 67的柵極端子經(jīng)由邏輯反向電路68連接至輸入端子 69，在輸入端子69中，警報(bào)信號(hào)AL從警報(bào)信號(hào)形成電路45輸入。充放電電容器70并聯(lián)連接于NM0S-FET67的源極與漏極之間。電容器70和 PM0S-FET66與NM0S-FET67之間的連接點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)連接于比較器71的非反向輸入側(cè)。比較器71的反向輸入側(cè)連接于設(shè)定在低于IC電源電壓的電壓的參考電壓源72。比較器71 當(dāng)在非反向輸入側(cè)的電壓高于參考電壓源72的電壓時(shí)，以高電平輸出比較的輸出；當(dāng)在非反向輸入側(cè)的電壓低于參考電壓源72的電壓時(shí)，以低電平輸出比較的電壓。比較的輸出作為保護(hù)操作判別信號(hào)PD，被發(fā)送到警報(bào)控制電路47。如圖3所示，警報(bào)控制電路47具有輸入端子81，在輸入端子81中，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路陽(yáng)輸入有脈沖序列信號(hào)PLk (k = 1，2或者3)；以及輸入端子82，在輸入端子82中， 輸入有保護(hù)操作判別信號(hào)PD。輸入端子82直接連接于作為鎖存電路的D型的觸發(fā)器83的數(shù)據(jù)輸入端子D，輸入端子81連接于D型觸發(fā)器83的時(shí)鐘輸入端子CL。D型觸發(fā)器83的輸出端子Q和輸入端子81連接于作為邏輯積電路的與門84的輸入側(cè)。來(lái)自與門84的邏輯積輸出作為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ge，被發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路45內(nèi)的NMOS-FET的柵極。用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成逆變器2的下臂LA的3個(gè)IGBT12，14和16的X-相驅(qū)動(dòng)器IC 3X、 Y-相驅(qū)動(dòng)器IC 3Y和Z-相驅(qū)動(dòng)器IC 3Z的警報(bào)端子32在驅(qū)動(dòng)器IC的外側(cè)互相連接并連接于控制裝置(在圖中未示出)。下面，說(shuō)明根據(jù)上述的本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方面的裝置的操作。此刻，假定正常狀況，其中，在構(gòu)成逆變器2的IGBTll至16內(nèi)的電流值低于過(guò)電流閾值，包含IGBTll至16的芯片內(nèi)的溫度低于過(guò)熱閾值，提供至驅(qū)動(dòng)器IC 3U至3Z的IC 電源電壓低于低電壓閾值。在該正常狀態(tài)下，從驅(qū)動(dòng)器IC3U至3Z的低電壓保護(hù)電路51、過(guò)電流保護(hù)電路52 和過(guò)熱保護(hù)電路53輸出的保護(hù)操作信號(hào)Hl、H2和H3處于低電平，從邏輯電路M輸出的驅(qū)動(dòng)停止信號(hào)SS處于高電平。所有的向脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的脈沖序列輸出命令信號(hào) PSU PS2和PS3保持在低電平，導(dǎo)致脈沖序列信號(hào)輸出被抑制的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，沒有脈沖序列信號(hào)PLl至PL3從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出。此外，假定警報(bào)信號(hào)形成電路45內(nèi)的NM0S-FET57處于斷開狀態(tài)，發(fā)送到警報(bào)端子 32的警報(bào)信號(hào)AL被保持在高電平，如4(a)所示。在該狀態(tài)下的保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46中，由于從邏輯反向電路68的低電平輸出，PM0S-FET66處于接通狀態(tài)，NM0S-FET67處于斷開狀態(tài)。結(jié)果，恒流電流從電流鏡電路經(jīng)由PM0S-FET66被提供給充放電電容器70，使得充放電電容器70處于被充電的狀況。因此，充電電壓Vc如圖4 (b)所示超過(guò)參考電壓源72的參考電壓Vref，參考電壓Vref由圖 4(b)的虛線所示。因此，來(lái)自比較器71的比較的輸出，即保護(hù)操作判別信號(hào)PD被保持在高電平，如圖4(c)所示。在警報(bào)控制電路47中，從保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46發(fā)送的保護(hù)操作狀態(tài)判別信號(hào)PD處于高電平，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸入的脈沖序列信號(hào)PLk被保持在低電平，如圖 4(e)所示。結(jié)果，D-型觸發(fā)器83保持先前的輸出狀態(tài)(例如為低電平)，與門84的輸出， 即柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc也處于低電平，如圖4(g)所示。因此，警報(bào)信號(hào)形成電路45內(nèi)的NM0S-FET57被保持為斷開狀態(tài)，警報(bào)信號(hào)AL被保持在高電平，如圖4(a)所示。在其他驅(qū)動(dòng)器IC3Y和3Z中，在IC電源電壓正常，逆變器2內(nèi)的IGBT14和16內(nèi)的電流值正常，芯片溫度正常的狀況下，來(lái)自驅(qū)動(dòng)器IC3Y和3Z的警報(bào)端子32的輸出警報(bào)信號(hào)AL都處于高電平。在每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC3X、3Y和3Z中，從控制裝置(未圖示)發(fā)送到輸入端子31的經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)在輸入電路41內(nèi)進(jìn)行信號(hào)處理，轉(zhuǎn)移至與門42，在放大器43中被放大。從放大器43輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)被發(fā)送到逆變器2的IGBTll至16，在逆變器2中直流電被轉(zhuǎn)換為交流電，并被提供至AC負(fù)載4。假定從逆變器2的各相的IGBTll至16為正常狀態(tài)、用于驅(qū)動(dòng)X-相的IGBT12的 X-相驅(qū)動(dòng)器IC3X內(nèi)的IC電源電壓為正常狀況，產(chǎn)生低電壓異常的事件。當(dāng)提供給驅(qū)動(dòng)器 IC3X的IC電源電壓落至低于低電壓閾值時(shí)，該低電壓異常由低電壓保護(hù)電路51檢測(cè)到。然后，處于高電平的保護(hù)操作信號(hào)Hl從低電壓保護(hù)電路51被發(fā)送到邏輯電路M。 邏輯電路M在接收到處于高電平的保護(hù)操作信號(hào)Hl時(shí)，將驅(qū)動(dòng)停止信號(hào)SS從高電平變至低電平。結(jié)果，從輸入電路41輸出的經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)在與門42被中斷，且從放大器 43發(fā)送到逆變器2的IGBT12的柵極的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc2變?yōu)榈碗娖?，因而立即停止IGBT12 的驅(qū)動(dòng)操作。在同一時(shí)間，在時(shí)間tl，處于高電平的脈沖序列輸出命令信號(hào)PSl從邏輯電路M 發(fā)送到脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55，如圖4(d)所示，與低電壓保護(hù)電路51的保護(hù)操作對(duì)應(yīng)。從而，在時(shí)間tl，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55開始以與低電壓保護(hù)操作對(duì)應(yīng)的脈沖寬度 T，將脈沖序列信號(hào)PLl發(fā)送到警報(bào)控制電路47，如圖4(e)所示。在警報(bào)控制電路47中，在接收到向D-型觸發(fā)器83的時(shí)鐘輸入端子CL的脈沖序列信號(hào)PLl時(shí)，處于高電平的保護(hù)操作判別信號(hào)PD在脈沖序列信號(hào)PLl上升時(shí)起被鎖存， 從輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS從低電平反轉(zhuǎn)至高電平，如圖4(f)所示。與門84接收該鎖存輸出信號(hào)L0S，同時(shí)以在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的相同的形式，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路陽(yáng)在與門84的另一輸入端子接收脈沖序列信號(hào)PL1。結(jié)果，從與門84輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc從低電平反轉(zhuǎn)至高電平，如圖4(g)所示。發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路45的NM0S-FET57的柵極的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc控制 NM0S-FET57為接通狀態(tài)。從而，警報(bào)信號(hào)AL從高電平反轉(zhuǎn)至低電平，如圖4(a)所示。警報(bào)信號(hào)AL，在從高電平反轉(zhuǎn)至低電平時(shí)，使從保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46的邏輯反向電路68的輸出反轉(zhuǎn)至高電平，因而將處于接通狀態(tài)的PM0S-FET66切至斷開狀態(tài)。在同一時(shí)間，處于斷開狀態(tài)的NM0S-FET67切至接通狀態(tài)。結(jié)果，積累在充放電電容器70的電荷被放電至NM0S-FET67。結(jié)果，發(fā)送到比較器71的非反向輸入側(cè)的充電電壓Vc突然落至低于參考電壓 Vref的值，如圖4(b)所示。從而，來(lái)自比較器71的經(jīng)比較的輸出，即保護(hù)操作判別信號(hào)PD 從高電平反轉(zhuǎn)至低電平，如圖4(c)所示。處于低電平的該保護(hù)操作判別信號(hào)PD被發(fā)送到D-型觸發(fā)器83的數(shù)據(jù)輸入端子 D。由于被發(fā)送到D-型觸發(fā)器83的時(shí)鐘輸入端子CL的脈沖序列信號(hào)PLl被保持在高電平， 因此從D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS被維持在高電平，如圖4 (f) 所示。結(jié)果，處于高電平的脈沖序列信號(hào)PL1，以原始的形式穿過(guò)與門84，作為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ge，被發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路45的NM0S-FET57的柵極。因此，警報(bào)信號(hào)AL被保持在低電平，如圖4(a)所示。之后，在時(shí)間t2，當(dāng)從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的脈沖序列信號(hào)PLl被反轉(zhuǎn)至低電平，如圖4 (e)所示，盡管從D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS被維持在高電平，然而從與門84輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc被反轉(zhuǎn)至低電平，如圖4(g)所示。從而，警報(bào)信號(hào)形成電路45的NM0S-FET57切至斷開狀態(tài)，因而使警報(bào)信號(hào)AL返回至高電平， 如圖4(a)所示。所以，在保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46中，PMOS-FET 66切至接通狀態(tài)，NM0S-FET67返回?cái)嚅_狀態(tài)，以開始充放電電容器70的充電。在時(shí)間t3，當(dāng)充電電壓Vc增加到達(dá)參考電壓 Vref時(shí)，從比較器71輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD返回至高電平，如圖4(c)所示。此刻t3，然而從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的脈沖序列信號(hào)PLl被保持在低電平， 因此，從警報(bào)控制電路47內(nèi)的D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS被維持在高電平，如圖4(f)所示。之后，在時(shí)間t4，當(dāng)從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的脈沖序列信號(hào)PLl反轉(zhuǎn)至高電平時(shí)，D-型觸發(fā)器83相應(yīng)地將保護(hù)操作判別信號(hào)PD進(jìn)行鎖存。然而，由于該保護(hù)操作判別信號(hào)PD的高電平，從D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS被維持在高電平。作為在時(shí)間t4從與門84輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc反轉(zhuǎn)至高電平的結(jié)果，如圖4 (g) 所示，警報(bào)信號(hào)形成電路45的NM0S-FET57切至接通狀態(tài)，并且警報(bào)信號(hào)AL被反轉(zhuǎn)至低電平，如圖4(a)所示。之后，在低電壓保護(hù)電路51中連續(xù)檢測(cè)到低電壓狀況的期間，重復(fù)上述的從時(shí)間 tl到時(shí)間t4的操作處理，且從邏輯電路M輸出的脈沖序列輸出命令信號(hào)PSl繼續(xù)處于高電平，如圖4(d)所示。當(dāng)X-相驅(qū)動(dòng)器IC3X的警報(bào)信號(hào)AL在時(shí)間tl從高電平反轉(zhuǎn)至低電平時(shí)，Y-相驅(qū)動(dòng)器IC3Y和Z-相驅(qū)動(dòng)器IC3Z的警報(bào)信號(hào)形成電路45的警報(bào)信號(hào)AL、連接于X-相驅(qū)動(dòng)器 IC3X的警報(bào)端子即警報(bào)端子32，也反轉(zhuǎn)至低電平。這些低電平信號(hào)被發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器IC3Y 和3Z的與門42，因而停止向Y-相IGBT14和Z-相IGBT16發(fā)送柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在同一時(shí)間，從Y-相驅(qū)動(dòng)器IC3Y和Z-相驅(qū)動(dòng)器IC3Z內(nèi)的保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46的比較器s71 輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD，反轉(zhuǎn)至低電平，如對(duì)于X-相驅(qū)動(dòng)器IC3X的說(shuō)明那樣。這些處于低電平的保護(hù)操作判別信號(hào)PD被輸入到警報(bào)控制電路47的D-型觸發(fā)器83的輸入端子D0結(jié)果，即使在Y-相驅(qū)動(dòng)器IC 3Y和Z-相驅(qū)動(dòng)器IC3Z中至少一個(gè)內(nèi)的保護(hù)電路51至53 中的任一個(gè)檢測(cè)到保護(hù)操作所需的狀況，以從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出脈沖序列信號(hào)PLk 并將其輸入至D-型觸發(fā)器83的時(shí)鐘輸入端子CL，從D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS也被維持在低電平。因此，抑制從與門84輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ge。所以，僅有發(fā)送到連接于警報(bào)端子32的控制裝置(未圖示)的警報(bào)信號(hào)AL是從 X-相驅(qū)動(dòng)器IC3X輸出的警報(bào)信號(hào)。因此，測(cè)量控制裝置內(nèi)的警報(bào)信號(hào)AL的脈沖寬度允許精確的識(shí)別為保護(hù)操作是低電壓保護(hù)操作。之后，在時(shí)間t8，當(dāng)IC電源電壓返回高于低電壓閾值的值時(shí)，從低電壓保護(hù)電路 51輸出的保護(hù)操作信號(hào)Hl返回與IC電源電壓的復(fù)原對(duì)應(yīng)的低電平。從而，驅(qū)動(dòng)停止信號(hào) SS將邏輯電路M中高電平的復(fù)原，重新開始經(jīng)由與門42將經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)發(fā)送到放大器43。因此，重新開始向逆變器2的X-相IGBT 12的柵極發(fā)送柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因?yàn)樵诰瘓?bào)控制電路47中，從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出的脈沖序列信號(hào)PLl連續(xù)處于低電平的狀態(tài)，所以從與門84輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc在時(shí)間偽被反轉(zhuǎn)至低電平， 如圖4(g)所示。與反轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)，警報(bào)信號(hào)形成電路45的NM0S-FET57切至斷開狀態(tài)，因此，警報(bào)信號(hào)AL復(fù)原至高電平，如圖4(a)所示。在保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46中，警報(bào)信號(hào)AL變至高電平將PM0S-FET66切至接通狀態(tài)并將NMOS-FET切至斷開狀態(tài)。結(jié)果，充放電電容器70開始被充電，增加充電電壓Vc， 如圖4(b)所示，直至在時(shí)間t9到達(dá)參考電壓Vref，且從比較器71輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD從低電平返回高電平，如圖4(c)所示。然而，由于脈沖序列信號(hào)PLk，即到警報(bào)控制電路47的D-型觸發(fā)器83的另一個(gè)輸入并未上升，因此從輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào) LOS留在處于高電平的狀態(tài)。當(dāng)另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC 3Y或者3Z檢測(cè)到異常，并成為保護(hù)操作狀態(tài)，將警報(bào)信號(hào)AL 變至低電平時(shí)，從驅(qū)動(dòng)器IC3X內(nèi)的保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46的比較器71輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD變至低電平。結(jié)果，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器IC3X內(nèi)的保護(hù)電路51、52和53的任一個(gè)輸出保護(hù)操作信號(hào)HI、H2和H3之一，且邏輯電路M輸出處于的高電平的脈沖序列輸出命令信號(hào) Psi時(shí)，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出脈沖序列信號(hào)PLk。在脈沖序列信號(hào)PLk上升的時(shí)間，由于從D-型觸發(fā)器83的輸出端子Q輸出的鎖存輸出信號(hào)LOS反轉(zhuǎn)至低電平，從警報(bào)控制電路47內(nèi)的D-型觸發(fā)器83的與門84輸出的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc不會(huì)變至高電平。從而，警報(bào)信號(hào)AL被抑制輸出。當(dāng)X-相驅(qū)動(dòng)器IC3X內(nèi)的過(guò)電流保護(hù)電路52在警報(bào)信號(hào)AL處于高電平的狀態(tài)下， 檢測(cè)到構(gòu)成逆變器2的X-相IGBT12內(nèi)的過(guò)電流時(shí)，邏輯電路M將處于低電平的驅(qū)動(dòng)停止信號(hào)SS發(fā)送到與門42，以停止將柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到X-相IGBT12的柵極。在同一時(shí)間， 邏輯電路M將脈沖序列輸出命令信號(hào)PS2發(fā)送到脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55，該脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路陽(yáng)又將脈沖序列信號(hào)PL2輸出到警報(bào)控制電路47，如圖2(b)所示。所以，以脈沖序列信號(hào)PL2反轉(zhuǎn)的形式的警報(bào)信號(hào)AL從警報(bào)端子32被發(fā)送到控制裝置(未圖示)。通過(guò)測(cè)量控制裝置內(nèi)的警報(bào)信號(hào)AL的脈沖寬度，可以精確識(shí)別為過(guò)電流保護(hù)操作是活躍的。類似地，當(dāng)過(guò)熱保護(hù)電路53在警報(bào)信號(hào)AL處于高電平的狀況下，檢測(cè)到包含構(gòu)成逆變器2X-相IGBT12的芯片內(nèi)的溫度高于過(guò)熱閾值時(shí)，邏輯電路M將處于低電平的驅(qū)動(dòng)停止信號(hào)SS發(fā)送到與門42，以停止向X-相IGBT12輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在同一時(shí)間，邏輯電路M將脈沖序列輸出命令信號(hào)PS3發(fā)送到脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55，該脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路 55于是將脈沖序列信號(hào)PL3發(fā)送到警報(bào)控制電路47，如圖2 (c)所示。所以，以脈沖序列信號(hào)PL3反轉(zhuǎn)的形式的警報(bào)信號(hào)AL從警報(bào)端子32被發(fā)送到控制裝置(未圖示)。通過(guò)測(cè)量控制裝置內(nèi)的警報(bào)信號(hào)AL的脈沖寬度，可以精確識(shí)別為過(guò)熱保護(hù)操作是活躍的。優(yōu)選的是，設(shè)定在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55中產(chǎn)生的脈沖序列信號(hào)PL1、PL2和PL3內(nèi)的脈沖間隔Ta，使其略長(zhǎng)于保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46內(nèi)的充放電電容器70的充電電壓Vc 從放電的狀況上升至參考電壓Vref的時(shí)間，以將用于保持從保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46內(nèi)的比較器71輸出的保護(hù)操作判別信號(hào)PD的高電平狀況的脈沖寬度限制為必要最小值。該脈沖間隔Ta的設(shè)定抑制了當(dāng)驅(qū)動(dòng)器IC在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC為保護(hù)操作的狀況下成為保護(hù)操作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生中斷。在上述的實(shí)施方式中，當(dāng)保護(hù)電路51，52或者53輸出處于高電平的保護(hù)操作信號(hào) H1、H2或者H3時(shí)，脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55輸出脈沖寬度取決于保護(hù)操作信號(hào)H1、H2和H3而不同的脈沖序列信號(hào)PL1、PL2或者PL3。脈沖序列信號(hào)PL1、PL2和PL3判別保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46內(nèi)的警報(bào)信號(hào)AL的狀態(tài)，判別保護(hù)操作狀態(tài)是否活躍?；谠摫Ｗo(hù)操作判別信號(hào)，與脈沖序列信號(hào)PL1、PL2或者PL3對(duì)應(yīng)地控制警報(bào)信號(hào)是否要輸出。結(jié)果，抑制了當(dāng)另一個(gè)相驅(qū)動(dòng)器IC輸出警報(bào)信號(hào)AL時(shí)的警報(bào)信號(hào)的同時(shí)輸出。因此，僅有一個(gè)警報(bào)信號(hào) AL被發(fā)送給控制裝置。由于警報(bào)信號(hào)沒有改變，因此基于單個(gè)的警報(bào)信號(hào)AL，精確地進(jìn)行檢測(cè)保護(hù)操作狀態(tài)的產(chǎn)生、和判別保護(hù)操作的類型。在上述的實(shí)施方式中，本發(fā)明被應(yīng)用于作為功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的逆變器。然而，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于逆變器，還可以應(yīng)用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的轉(zhuǎn)換器、和任何包含半導(dǎo)體元件的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備。盡管以應(yīng)用于三相功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于單相功率轉(zhuǎn)換設(shè)備。在上述的實(shí)施方式中，在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55中產(chǎn)生的脈沖序列信號(hào)的脈沖寬度是T、2T和4T的基準(zhǔn)脈沖寬度。然而，可以使用互不相同且可由控制裝置判別的脈沖寬度的任何其他設(shè)定。在上述的實(shí)施方式中，保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46使用模擬電路組成。然而，保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46可以使用包括計(jì)數(shù)器對(duì)輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)字電路并且利用算術(shù)處理單元(例如微機(jī))的軟件處理組成。該軟件處理可以處置警報(bào)控制電路47以及保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46。在上述的實(shí)施方式中，警報(bào)信號(hào)AL在正常狀態(tài)下處于高電平。警報(bào)信號(hào)AL不限于該情形，而可以被設(shè)定為在正常狀態(tài)下為低電平，在保護(hù)操作的時(shí)間為高電平。在這樣的情況下，信號(hào)電平在保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46和警報(bào)控制電路47中反轉(zhuǎn)。在上述的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體元件是IGBT。然而，半導(dǎo)體元件不限于IGBT，也可以是諸如功率FET之類的任何半導(dǎo)體元件。在上述的實(shí)施方式中，電流檢測(cè)由用于檢測(cè)在IGBTll至16內(nèi)的電流的電流傳感 IGBT17的單元進(jìn)行。然而，電流檢測(cè)不限于該單元，也可以使用分流電阻器或者電流變壓器來(lái)執(zhí)行。在上述的實(shí)施方式中，異常的類型是IC電源的低電壓、IGBT的過(guò)電流和IGBT的過(guò)熱。然而，檢測(cè)和保護(hù)操作可以由三個(gè)上述的異常類型內(nèi)的二個(gè)來(lái)進(jìn)行。此外，可以提供用于檢測(cè)另一個(gè)需要保護(hù)操作的狀態(tài)的保護(hù)電路，比如過(guò)電壓。構(gòu)成保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46的開關(guān)元件不限于M0S-FET，也可以是另外的開關(guān)元件，比如雙極晶體管。在上述的實(shí)施方式中，在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55中產(chǎn)生的脈沖序列信號(hào)PLk的脈沖間隔Ta被設(shè)定為長(zhǎng)于從充放電電容器70的充電電壓Vc的放電的狀態(tài)達(dá)到參考電壓Vref 的時(shí)間間隔。然而，在脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路陽(yáng)中產(chǎn)生的脈沖序列信號(hào)PLk的脈沖間隔Ta也可以設(shè)定為短于從充放電電容器70的充電電壓Vc的放電的狀態(tài)達(dá)到參考電壓Vref的時(shí)間間隔。在這樣的情況下，如果保護(hù)操作判別信號(hào)PD在警報(bào)信號(hào)AL與脈沖序列信號(hào)PLk同步的時(shí)間周期中保持在低電平，則可靠避免由于其他驅(qū)動(dòng)器IC引起的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc的輸出。為了實(shí)現(xiàn)該情形，系統(tǒng)組成為，基于脈沖序列信號(hào)PLk的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc被允許單獨(dú)在警報(bào)控制電路47中輸出，在該警報(bào)控制電路47中在警報(bào)信號(hào)AL為高電平的狀況下脈沖序列信號(hào)PLk被首先發(fā)送，當(dāng)脈沖序列信號(hào)PLk的輸入停止時(shí)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gc返回至低電平。簡(jiǎn)言之，當(dāng)警報(bào)控制電路47指示來(lái)自保護(hù)操作狀態(tài)判別電路46的保護(hù)操作判別信號(hào)PD不在保護(hù)操作狀態(tài)時(shí)，脈沖序列信號(hào)PLk從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路55被發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路45的開關(guān)元件。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，用于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體元件， 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)保護(hù)電路，所述多個(gè)保護(hù)電路檢測(cè)執(zhí)行所述半導(dǎo)體元件的保護(hù)操作所需的信息； 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)定對(duì)于所述多個(gè)保護(hù)電路中的每一個(gè)具有不同脈沖寬度的脈沖序列信號(hào)，并輸出在保護(hù)操作需要的檢測(cè)期間內(nèi)連續(xù)發(fā)送的、與被首先檢測(cè)出需要保護(hù)操作的所述保護(hù)電路對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)；警報(bào)信號(hào)形成電路，所述警報(bào)信號(hào)形成電路利用包括在所述警報(bào)信號(hào)形成電路中的開關(guān)元件的接通斷開控制來(lái)形成警報(bào)信號(hào)，并向外部輸出所述警報(bào)信號(hào)；保護(hù)操作狀態(tài)判別電路，所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路基于來(lái)自警報(bào)信號(hào)形成電路的所述警報(bào)信號(hào)判別是否存在保護(hù)操作狀態(tài)，并輸出保護(hù)操作判別信號(hào)；以及警報(bào)控制電路，所述警報(bào)控制電路基于由所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路進(jìn)行的所述判別，將從所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的所述脈沖序列信號(hào)發(fā)送到所述警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的所述開關(guān)元件的控制端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述警報(bào)信號(hào)形成電路包括由上拉電阻器和所述開關(guān)元件組成的串聯(lián)連接的電路，所述串聯(lián)連接的電路被插在控制電源端子與接地端子之間，所述上拉電阻器與所述開關(guān)元件之間的連接點(diǎn)連接于所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路和用于向外部輸出所述警報(bào)信號(hào)的警報(bào)端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述保護(hù)操作狀態(tài)判別電路包括充放電電路，所述充放電電路包括當(dāng)所述警報(bào)信號(hào)為高電平時(shí)被充電而當(dāng)所述警報(bào)信號(hào)為低電平時(shí)被放電的電容器，以及比較器，所述比較器將所述充放電電路內(nèi)的所述電容器的充電電壓與參考電壓比較， 并輸出保護(hù)操作判別信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述警報(bào)控制電路包括鎖存電路，所述鎖存電路在所述脈沖序列信號(hào)從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)送時(shí)將來(lái)自保護(hù)操作狀態(tài)判別電路的所述保護(hù)操作判別信號(hào)鎖存；以及邏輯積電路，所述邏輯積電路接收所述鎖存電路的被鎖存的輸出信號(hào)和從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)送的所述脈沖序列信號(hào)，并將所述邏輯積電路的邏輯積輸出發(fā)送到所述警報(bào)信號(hào)形成電路內(nèi)的所述開關(guān)元件的控制端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的所述警報(bào)信號(hào)形成電路的警報(bào)端子互相接觸，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)組成所述功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的下臂的所述半導(dǎo)體元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)裝置，基于脈沖寬度精確判別多個(gè)保護(hù)電路的保護(hù)操作狀態(tài)的存在。包括保護(hù)電路(51)，(52)和(53)，檢測(cè)執(zhí)行半導(dǎo)體元件的保護(hù)操作所需的信息；脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路(55)，設(shè)定對(duì)于保護(hù)電路內(nèi)的每一個(gè)具有不同脈沖寬度的脈沖序列信號(hào)，輸出與被首先檢測(cè)出需要保護(hù)操作的保護(hù)電路對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)；警報(bào)信號(hào)形成電路(45)，利用開關(guān)元件(57)的接通斷開控制形成警報(bào)信號(hào)并向外部輸出；保護(hù)操作狀態(tài)判別電路(46)，基于警報(bào)信號(hào)判別是否存在保護(hù)操作狀態(tài)；警報(bào)控制電路(47)，基于判別將從脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路(55)輸出的脈沖序列信號(hào)發(fā)送到警報(bào)信號(hào)形成電路(45)內(nèi)的開關(guān)元件(57)。
文檔編號(hào)H02H7/10GK102299507SQ20111018862
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者中森昭, 本橋覺 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社