具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種柵極驅動電路。在將多個半導體開關元件串聯(lián)而構成的電力變換電路中，如果有一個元件出現(xiàn)短路故障，便會導致雪崩式的元件破壞，乃至擴大為大規(guī)模的裝置破壞。在具有將串聯(lián)連接了兩個以上半導體開關元件的橋臂進行串聯(lián)連接的上下橋臂電路的電力變換電路的柵極驅動電路的正端電源的正電位側與半導體開關元件的集電極等正電極側之間設置包含二極管和電阻的串聯(lián)電路，并在發(fā)送給半導體開關的閉合-斷開指令信號為斷開指令輸入時，根據(jù)包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中產生的電流而判定連接于所述柵極驅動電路的半導體開關元件的短路故障，并根據(jù)此信號而使系統(tǒng)停止。
【專利說明】具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于高壓電力變換電路等的串聯(lián)連接的功率半導體開關元件的柵極驅動電路，尤其涉及一種利用柵極驅動電路部的電子電路檢測出半導體開關元件短路故障的電路技術。
【背景技術】
[0002]圖7表示作為一種將直流變換為交流的電力變換電路的二電平逆變器的電路示例。I為直流電源，正端電位為P而負端電位為N。通常，如果要用交流電源系統(tǒng)構成本直流電源，則可以利用未圖示的整流器和大容量的電容器等而構成。
[0003]所構成的電路是在直流電源I的正極P與負極N之間并聯(lián)了 U相用上下橋臂、V相用上下橋臂、以及W相用上下橋臂的三相逆變器電路，各相的交流輸出端u、v、w上作為負荷連接有交流電動機11。由于各相的電路構成相同，因此只對U相進行說明。在本例中，作為半導體開關元件使用了絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。2?5是由構成上橋臂的二極管反向并聯(lián)而成的絕緣柵雙極型晶體管，而6?9是由構成下橋臂的二極管反向并聯(lián)而成的絕緣柵雙極型晶體管，且分別串聯(lián)四個。在構成回路時之所以使每一半導體開關元件串聯(lián)多個，是因為直流電源I的電壓高于半導體開關元件的耐電壓，因此要維持在耐電壓限度以內。在本電路中將各橋臂構成為串聯(lián)四個只是一例，通常為根據(jù)直流電源I的電壓值和采用的半導體開關元件的耐電壓而確定最優(yōu)串聯(lián)數(shù)。
[0004]通常，適用于本系統(tǒng)(二電平逆變器)的半導體開關元件的耐電壓(Vces)可通過下式確定。
[0005]Ed=VCES Xn/2
[0006]其中，η為一個橋臂中的元件的串聯(lián)數(shù)，Vces為半導體開關元件的集電極與發(fā)射極之間的耐電壓。
[0007]并且，12?19為用于驅動各絕緣柵雙極型晶體管的柵極驅動電路，借助于未圖示的控制電路所發(fā)出的信號而被驅動。20?27為連接于各絕緣柵雙極型晶體管的集電極與發(fā)射極之間的電阻，連接該電阻而期望在絕緣柵雙極型晶體管斷開時實現(xiàn)施加在串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管(例如絕緣柵雙極型晶體管2?5)上的電壓的均勻化。
[0008]圖8為柵極驅動電路圖，將來自控制電路28的柵極驅動信號29輸入到上橋臂側的柵極驅動電路30和下橋臂側的柵極驅動電路31。此時，由于上橋臂側和下橋臂側需要反轉信號，因此連接逆變器柵極32并分別連接用于防止上橋臂側絕緣柵雙極型晶體管2?5和下橋臂側絕緣柵雙極型晶體管6?9同時閉合的死區(qū)時間電路(延遲閉合信號上升沿的電路)33、34。在此，為了將弱電側和強電側予以絕緣，各柵極驅動電路中使用光電耦合器。
[0009]圖9表不柵極驅動電路的詳圖。35表不用于信號絕緣的光電稱合器,36、37表不信號放大用晶體管，38表示用于該晶體管的基極電阻，39表示用于調整絕緣柵雙極型晶體管的切換速度的柵極電阻，40、41表示驅動電路用正負電源。
[0010]通常在其他橋臂的絕緣柵雙極型晶體管出現(xiàn)短路故障的情況下，如果有正常的絕緣柵雙極型晶體管閉合，便會如圖10所示地成為電源短路狀態(tài)(雖然以普通的二電平電路進行了說明，然而即使串聯(lián)連接多電平電路或絕緣柵雙極型晶體管，在原理上也都一樣)。此時，正常的絕緣柵雙極型晶體管中也產生過大的電流，從而使集電極-發(fā)射極之間被施以相當于電源電壓的電壓。作為針對這種現(xiàn)象的檢測電路，在絕緣柵雙極型晶體管的集電極上連接二極管42，并隨著本絕緣柵雙極型晶體管的閉合指令而通過電阻43向二極管42供應電流。即，通常情況下由于絕緣柵雙極型晶體管閉合時的集電極-發(fā)射極之間的電壓只有數(shù)伏特左右，因此B點的電位也只有數(shù)伏特左右。另一方面，當短路電流流動時，絕緣柵雙極型晶體管SI的集電極-發(fā)射極之間的電壓變成數(shù)百V (伏特)，從而使二極管42截止，于是點B的電位有上升至柵極驅動電路的正端電源40電壓值的趨勢，然而被齊納二極管45的電壓所鉗壓(Clamp)。其結果，齊納二極管45導通，晶體管46閉合，絕緣柵雙極型晶體管的柵極電位變成絕緣柵雙極型晶體管SI的發(fā)射極電位，從而可以強制斷開。
[0011]而且，伴隨晶體管46的閉合而在光電耦合器47的初級側二極管(光電二極管)中電流流經電阻48，從而可以向光電耦合器47的次級側(光電晶體管側)傳遞橋臂短路故障信息。其中，電阻43和電容器44的串聯(lián)電路是一種計時電路，該計時電路用于在閉合信號處于上升沿時絕緣柵雙極型晶體管SI閉合而使集電極-發(fā)射極之間的電壓降低為數(shù)伏特以下之前防止晶體管46閉合。
[0012]在上下橋臂的每一個上串聯(lián)連接絕緣柵雙極型晶體管的逆變器的現(xiàn)有電路示例已公開于專利文獻1，而用于進行其他橋臂的短路故障檢測的柵極驅動電路的現(xiàn)有技術示例已公開于專利文獻2的圖6等。
[0013]現(xiàn)有技術文獻
[0014]專利文獻
[0015][專利文獻I]日本特開2008-118728號公報
[0016][專利文獻2]日本特開2010-288416號公報

【發(fā)明內容】

[0017]通常，對于圖7所示的在每一橋臂上串聯(lián)連接多個絕緣柵雙極型晶體管的系統(tǒng)而言，在進行開關切換時，由于串聯(lián)元件之間的開關切換的時間的偏差而導致電壓分配不能完全均勻。
[0018]通?？紤]這一不均勻現(xiàn)象而進行耐電壓設計或者確定絕緣柵雙極型晶體管的耐電壓及串聯(lián)數(shù)，然而當在運行中出現(xiàn)脫離設計值的電壓、電流條件時，存在絕緣柵雙極型晶體管被破壞的危險。
[0019]如果串聯(lián)連接的多個元件中的一個元件出現(xiàn)短路破壞，則其他正常元件需要分擔電壓，使每一元件承受的電壓升高，從而如雪崩現(xiàn)象似的引起其他串聯(lián)元件的耐電壓破壞，最終使整個橋臂破壞。在整個橋臂被短路破壞的狀態(tài)下，如圖11所示，如果在上下的對向橋臂(此例中為下橋臂)側有閉合信號輸入，則變成直流電源短路狀態(tài)，從而可能由于虛線所示過大的短路電流而引起大規(guī)模的破壞。
[0020]并且，專利文獻I中記載有串聯(lián)連接半導體開關元件的故障檢測電路示例，然而如果采用這一方式，則有必要與絕緣柵雙極型晶體管并聯(lián)布置電力用電阻，而且需要一個在斷開絕緣柵雙極型晶體管時檢測流經電阻的電流或電阻兩端電壓的電路，導致成為裝置的大型化、成本上升因素的問題。
[0021]因此，本發(fā)明所要解決的技術問題為提供一種無需在電力變換電路的主電路部中增加部件而只通過在柵極驅動電路增加電子電路就能夠實現(xiàn)半導體開關元件的短路故障檢測的具有半導體開關元件故障檢測電路的柵極驅動電路，其可以實現(xiàn)裝置的小型化和低成本。
[0022]為了解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明第一形態(tài)的柵極驅動電路，用于驅動電力變換電路中的所述半導體開關元件，所述電力變換電路用于將直流變換為交流或者將交流變換為直流，包括直流電源和上下橋臂電路，所述直流電源和所述上下橋臂電路并聯(lián)連接，所述上下橋臂電路由橋臂串聯(lián)連接而成，所述橋臂由兩個以上反向并聯(lián)連接有二極管的半導體開關元件串聯(lián)連接而成，其中，在所述柵極驅動電路的正端電源的正電位側與所述半導體開關元件的正電極側(對于絕緣柵雙極型晶體管而言為集電極，對于金屬-氧化層-半導體場效應晶體管而言為漏極)之間設置包含二極管和電阻的串聯(lián)電路，并在發(fā)送給所述半導體開關元件的閉合-斷開指令信號為斷開指令輸入時，根據(jù)在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中流動的電流而判定連接于所述柵極驅動電路的半導體開關元件的短路故障。
[0023]根據(jù)本發(fā)明第二形態(tài)的柵極驅動電路，在第一形態(tài)的基礎上還設置有用于檢測當所述上下橋臂的相對的其他橋臂的半導體開關元件出現(xiàn)短路故障時流動的直流電源的電源短路電流的電路。
[0024]根據(jù)本發(fā)明第三形態(tài)的柵極驅動電路，在第一形態(tài)的基礎上還設置有旁路電路，用于在發(fā)送給半導體開關元件的閉合-斷開指令信號為閉合指令輸入時，防止電流在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路的二極管中流動。
[0025]根據(jù)本發(fā)明第四形態(tài)的柵極驅動電路，在第一、第二形態(tài)中包含所述電阻和二極管的串聯(lián)電路的基礎上，采用除了所述電阻和二極管之外還包括新的齊納二極管的串聯(lián)電路。
[0026]根據(jù)本發(fā)明第五形態(tài)的柵極驅動電路，在第一、第二形態(tài)的基礎上，還設置有在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中流動的電流的路徑上串聯(lián)連接光電耦合器的初級側端子，并設置通過使電流在所述二極管、電阻和所述光電耦合器的串聯(lián)電路中流動而將所述半導體開關元件處于短路狀態(tài)的信息傳遞給所述光電耦合器的次級側的功能。
[0027]根據(jù)本發(fā)明第六形態(tài)的柵極驅動電路，在第五形態(tài)的基礎上，將兼用用于檢測所述上下橋臂的一方的半導體開關元件短路故障的光電耦合器和用于將表示在另一方橋臂的半導體開關元件處于短路故障之際檢測到橋臂短路電流的信息傳遞給光電耦合器次級側的光電稱合器。
[0028]根據(jù)本發(fā)明第七形態(tài)的柵極驅動電路，在第六形態(tài)的基礎上，在光電耦合器的次級側，設置有根據(jù)發(fā)送給半導體開關元件的閉合或斷開的切換指令而判定究竟是所述上下橋臂的一方的自身橋臂的半導體開關元件出現(xiàn)了短路故障還是另一方橋臂的半導體開關元件出現(xiàn)了短路故障的電路。
[0029]根據(jù)本發(fā)明第八形態(tài)的柵極驅動電路，在第五、六、七中的任意一個形態(tài)的基礎上，作為向光電耦合器的次級側傳遞信號的裝置，使用光纖和變壓器等的絕緣器來替代光電率禹合器。
[0030]根據(jù)本發(fā)明第九形態(tài)的柵極驅動電路，在第七形態(tài)的基礎上，在光電耦合器的次級側，設置有根據(jù)發(fā)送給半導體開關元件的斷開指令而判定自身橋臂的半導體開關元件是否處于短路故障狀態(tài)時，在死區(qū)時間期間內防止判定電路動作的阻斷電路。
[0031]在本發(fā)明中，在具有將串聯(lián)連接了兩個以上半導體開關元件的橋臂進行串聯(lián)連接的上下橋臂電路的電力變換電路的柵極驅動電路的正端電源的正電位側與半導體開關元件的集電極等的正電極側之間設置包含二極管和電阻的串聯(lián)電路，并在發(fā)送給半導體開關的閉合-斷開指令信號為斷開指令輸入時，根據(jù)在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中流動的電流而判定連接于所述柵極驅動電路的半導體開關元件的短路故障。
[0032]其結果，無需在電力變換電路的主電路部中增加部件即可檢測半導體開關元件的短路故障并使系統(tǒng)安全停止，從而能夠實現(xiàn)裝置的小型化及低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為表示本發(fā)明第一實施例的柵極驅動電路圖。
[0034]圖2為表不本發(fā)明第一實施例的第一動作的電路圖。
[0035]圖3為表示本發(fā)明第一實施例的第二動作的電路圖。
[0036]圖4為表不本發(fā)明第一實施例的第三動作的電路圖。
[0037]圖5為表不本發(fā)明第一實施例的第四動作的電路圖。
[0038]圖6為表示本發(fā)明第二實施例的驅動電路圖。
[0039]圖7是由多個串聯(lián)連接元件構成的二電平逆變器的電路圖。
`[0040]圖8為現(xiàn)有技術中的柵極驅動電路的圖例。
[0041]圖9為具有過流保護電路的現(xiàn)有技術中的柵極驅動電路的圖例。
[0042]圖10為用于說明直流電源短路的示意圖。
[0043]圖11是由多個串聯(lián)連接元件構成的二電平逆變器電路的電源短路圖。
[0044]符號說明:
[0045]1:直流電源11:交流電動機
[0046]2~9、Qu、QcU Ql~Q4、S1、S2:絕緣柵雙極型晶體管
[0047]12~19、30、31、⑶U、⑶Ua、⑶Ub:柵極驅動電路
[0048]28:控制電路33、34:死區(qū)時間電路
[0049]20~27:分壓電阻73、74:邏輯柵極
[0050]75:阻斷電路37:晶體管
[0051]38、39、39a、39b、43、48、50、53、63:電阻
[0052]67、69、70、72、77、78:電阻
[0053]32、76:逆變器柵極36、46、54:晶體管
[0054]42、45、49、52、58、62、68: 二極管
[0055]40、41:驅動電路用電源44、71:電容器
[0056]45、51:齊納二極管35、47:光電稱合器
【具體實施方式】
[0057]本發(fā)明涉及在絕緣柵雙極型晶體管的耐電壓設計當中，即使有一個元件短路破壞，只要有適當多的串聯(lián)數(shù)或者處于靜態(tài)的斷開狀態(tài)，即可具有充分的耐電壓余地(這是因為元件的耐壓性要通過考慮開關切換時的過渡現(xiàn)象、上述電壓失衡而確定)，并考慮到利用未破壞的絕緣柵雙極型晶體管來維持耐電壓的可行情況，并可通過檢測出有一元件短路破壞的信息而防止破壞擴大到大范圍的一種電路保護技術。
[0058]本發(fā)明的要點在于，在具有將串聯(lián)連接了兩個以上半導體開關元件的橋臂進行串聯(lián)連接的上下橋臂電路的電力變換電路的柵極驅動電路的正端電源的正電位側與半導體開關元件的正電極側(對于絕緣柵雙極型晶體管而言為集電極，對于金屬-氧化層-半導體場效應晶體管(MOSFET)而言為漏極)之間設置包含二極管和電阻的串聯(lián)電路，并在發(fā)送給半導體開關元件的閉合-斷開指令信號為斷開指令輸入時，根據(jù)包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中產生的電流而判定連接于所述柵極驅動電路的半導體開關元件的短路故障。
[0059][實施例1]
[0060]圖1表示本發(fā)明的第一實施例。與圖9所示現(xiàn)有技術中的電路示例相比，將用于檢測斷開指令下的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT:1nsulated Gate Bipolar Transistor)短路故障狀態(tài)的電阻50、齊納二極管51、二極管52連接而構成。其中，在說明中省略了對圖
8、圖9所示現(xiàn)有技術中的柵極驅動電路示例中記載的信號放大用晶體管36、37的記載，然而將其連接也無妨。
[0061]并且，作為在閉合指令下避免使電流經過齊納二極管51和二極管52的旁路電路，在電阻50和光電耦合器47的初級側二極管的連接點與絕緣柵雙極型晶體管SI的發(fā)射極之間連接著電阻53和晶體管54構成的串聯(lián)電路。電阻67、69、70、72、二極管68、電容器71為用于在閉合信號處于上升沿時迅速地閉合晶體管54而在閉合信號處于下降沿時留一個滯后時間斷開晶體管54的基極驅動電路。即，由于即使光電耦合器35中輸入有斷開指令，要想達到絕緣柵雙極型晶體管真正地斷開還需要一定的時間，因此通過上述構成來防止該期間內由于晶體管54斷開而導致圖5所示的電流66流動的狀態(tài)。
[0062]圖2表示圖1所示電路在通常狀態(tài)下得到閉合指令時的動作示例。隨著光電耦合器35的輸出趨于高電平(H)，絕緣柵雙極型晶體管SI的柵極得到電流55供應，從而使絕緣柵雙極型晶體管SI閉合。同時，經由電阻67和二極管68對晶體管54的基極供應電流56，從而使晶體管54閉合。如果晶體管54閉合，則產生從正端電源40經由電阻50和電阻53的電流57的流動。此時，電阻50與電阻53的連接點A處的電壓取正端電源40的電壓被電阻50和53的分壓以后的值，如果將該電壓設計為比齊納二極管51的齊納電壓還低的值，則光電耦合器47的初級側二極管上將不會由電流流動。并且，隨著絕緣柵雙極型晶體管的閉合，流經電阻43和二極管58、42的電流59與以往示例一樣地流動。
[0063]圖3為在圖1中的與上下橋臂對向的其他橋臂的IGBT發(fā)生短路故障時的情形下的動作示例。此時，與以往示例相同，由于IGBT上施加數(shù)百V以上的電壓，因此圖2所示的電流59不會流動，在通過齊納二極管45和晶體管46的基極的路徑上，電流60產生流動，晶體管46閉合。其結果，至今為止在IGBTSl的柵極流動的電流變成通過二極管49和晶體管46的路徑的電流61，IGBT的柵極變成發(fā)射極電位，從而強制性地斷開。而且，隨著晶體管46的閉合，產生從正端電源40途經電阻50、光電耦合器47的初級側二極管、二極管62、電阻63的電流64,從而能夠向光電稱合器47的次級側傳遞故障信息。
[0064]圖4表示圖1所示電路在通常狀態(tài)下得到斷開指令時的動作示例。隨著光電耦合器35的輸出趨于低水平(L)，絕緣柵雙極型晶體管SI的柵極-發(fā)射極之間將處于反向偏置狀態(tài)，并產生電流65，從而使絕緣柵雙極型晶體管SI斷開。
[0065]圖5表示圖1所示電路中本身包括的橋臂的絕緣柵雙極型晶體管SI出現(xiàn)短路故障的情況的動作示例。此時，與是否有斷開指令的輸入無關，絕緣柵雙極型晶體管Si變成沒有施加電壓的狀態(tài)(約0V)。此時，產生從正端電源40開始并途經電阻50、光電耦合器47的初級側二極管、齊納二極管51、二極管52、二極管42的電流66，從而能夠向光電耦合器47的次級側傳遞故障信息。而且，作為向次級側傳遞故障信息的裝置，可用光纖、脈沖變壓器等替代光電耦合器而使用。
[0066][實施例2]
[0067]圖6表示第二實施例。該第二實施例構成一種電路，其根據(jù)對半導體開關元件的閉合或斷開的開關指令而判別究竟是上下橋臂中的一方的自身橋臂的半導體開關元件發(fā)生了短路故障還是另一方橋臂的半導體開關元件發(fā)生了短路故障。圖6還表示光電耦合器35的初級側以及光電耦合器47的次級側電路示例。根據(jù)光電耦合器47的輸出(在本電路中是在引起光電晶體管閉合的低(L)輸出下判定為發(fā)生故障)、以及死區(qū)時間電路33輸出的發(fā)送給絕緣柵雙極型晶體管的指令信號72(在高(H)電平下判定絕緣柵雙極型晶體管閉合)而利用邏輯電路73、74判別究竟是其他橋臂出現(xiàn)了短路狀態(tài)還是自身橋臂出現(xiàn)了短路狀態(tài)。利用死區(qū)時間附加電路33在控制電路28發(fā)出的信號29中附加死區(qū)時間而獲得信號72，并將該信號72與光電耦合器47的次級側信號輸入到邏輯電路73，從而判定其他橋臂的短路故障。
[0068]即，當其他橋臂中有斷開信號輸入的時候自身橋臂中有閉合信號輸入時，若光電耦合器47的初級側二極管中產生電流流動，在次級側的光電晶體管閉合，則判定為其他橋臂出現(xiàn)短路故障。并且，將利用死區(qū)時間附加電路33在控制電路28發(fā)出的信號29中附加死區(qū)時間而得到信號72、與使光電耦合器47的次級側信號經過死區(qū)時間期間內的阻斷電路75之后得到的信號輸入到邏輯電路74，從而判定自身橋臂的短路故障。即，當其他橋臂中有閉合信號輸入的時候自身橋臂中有斷開信號輸入時，若光電稱合器47的初級側二極管中產生電流流動，在次級側的光電晶體管閉合，則判定為自身橋臂出現(xiàn)短路故障。在此，如果在上下橋臂雙方的絕緣柵雙極型晶體管中有斷開信號輸入的死區(qū)時間期間內，在與絕緣柵雙極型晶體管反向并聯(lián)的二極管中產生了電流流動，與是否輸入有斷開指令無關，絕緣柵雙極型晶體管SI的集電極.發(fā)射極之間的電壓仍會變成接近OV的電壓，因此將根據(jù)圖5所示操作而從光電耦合器47輸出短路故障信號。通過在邏輯電路74的前段插入死區(qū)時間期間內的阻斷電路75，從而防止在死區(qū)時間期間內錯誤地判定為自身橋臂出現(xiàn)斷路故障。
[0069]另外，在本實施例中是對串聯(lián)連接的絕緣柵雙極型晶體管中的一個絕緣柵雙極型晶體管的柵極驅動電路示例進行了說明，然而對串聯(lián)連接的其他絕緣柵雙極型晶體管的柵極驅動電路也應該采用連接相同電路的構成。
[0070]并且，在本實施例中是對二電平的逆變器電路示例進行了說明，然而也適用于將半導體開關元件、直流電源進行多元串聯(lián)連接的三電平以上的多電平變換電路。
[0071]而且，作為半導體開關元件，絕緣柵雙極型晶體管以外的金屬-氧化層-半導體場效應晶體管(MOSFET:Metal-0xide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等電壓驅動元件也同樣適用。[0072]并且，在本實施例中采用了柵極驅動電路的電源有正負兩電源40和41的方式，然而采用單電源方式也同樣可以實現(xiàn)。
[0073]產業(yè)上的可利用性
[0074]本發(fā)明公開了一種用于檢測在一個橋臂中串聯(lián)連接了多個半導體開關元件的變換電路中的元件的短路故障的電路控制技術，可應用于高壓電動機驅動裝置、系統(tǒng)聯(lián)系用電力變換裝置、瞬時停電補償裝置等。
【權利要求】
1.一種柵極驅動電路，具有半導體開關元件的故障檢測電路，其特征在于，用于驅動電力變換電路中的所述半導體開關元件，所述電力變換電路用于將直流變換為交流或者將交流變換為直流，包括直流電源和上下橋臂電路，所述直流電源和所述上下橋臂電路并聯(lián)連接，所述上下橋臂電路由橋臂串聯(lián)連接而成，所述橋臂由兩個以上反向并聯(lián)連接有二極管的半導體開關元件串聯(lián)連接而成， 其中，在所述柵極驅動電路的正端電源的正電位側與所述半導體開關元件的正電極側之間設置包含二極管和電阻的串聯(lián)電路，并在發(fā)送給所述半導體開關元件的閉合-斷開指令信號為斷開指令輸入時，根據(jù)在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中流動的電流而判定連接于所述柵極驅動電路的半導體開關元件的短路故障。
2.如權利要求1所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，設置有用于檢測當所述上下橋臂的相對的其他橋臂出現(xiàn)短路故障時流動的所述直流電源的電源短路電流的電路。
3.如權利要求1或2所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，設置有旁路電路，用于在發(fā)送給半導體開關元件的閉合-斷開指令信號為閉合指令輸入時，防止電流在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路的二極管中流動。
4.如權利要求1或2所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，包含所述電阻和二極管的串聯(lián)電路為包含電阻、二極管、齊納二極管的串聯(lián)電路。
5.如權利要求1或2所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，在包含所述二極管和電阻的串聯(lián)電路中流動的電流的路徑上串聯(lián)連接光電耦合器的初級側端子，并設置通過使電流在所述二極管、電阻和所述光電耦合器的串聯(lián)電路中流動而將所述半導體開關元件處于短路狀態(tài)的信息傳遞給所述光電耦合器的次級側的功倉泛。
6.如權利要求5所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，兼用用于檢測所述上下橋臂的一方的半導體開關元件短路故障的光電耦合器和用于將表示在另一方橋臂的半導體開關元件處于短路故障之際檢測到橋臂短路電流的信息傳遞給光電耦合器次級側的光電耦合器。
7.如權利要求6所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，在光電耦合器的次級側，設置有根據(jù)發(fā)送給半導體開關元件的閉合或斷開的切換指令而判定究竟是所述上下橋臂的一方的自身橋臂的半導體開關元件出現(xiàn)了短路故障還是另一方橋臂的半導體開關元件出現(xiàn)了短路故障的電路。
8.如權利要求5、6、7中的任一項所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，作為向光電耦合器的次級側傳遞信號的裝置，使用光纖和變壓器等的絕緣器來替代光電耦合器。
9.如權利要求7所述的具有半導體開關元件的故障檢測電路的柵極驅動電路，其特征在于，在光電耦合器的次級側，設置有根據(jù)發(fā)送給半導體開關元件的斷開指令而判定自身橋臂的半導體開關元件是否處于短路故障狀態(tài)時，在死區(qū)時間期間內避免進行判定動作的阻斷電路。
【文檔編號】H02M1/088GK103715874SQ201310467733
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權日:2012年10月9日
【發(fā)明者】滝沢聰毅 申請人:富士電機株式會社