CN102640419B - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供低成本的半导体器件，使用该半导体器件可容易地选择适合系统的IGBT柔性断路特性。驱动IC（100）包括输出级电路（1）、断路电路（2）、逻辑电路（3）、以及警报信号处理电路（4），断路电路（2）包括电阻器电路（5）和n-MOSFET（8），且电阻器电路（5）由n-MOSFET（9）、电阻器（10）、和开关导体（11）形成。通过将电阻器电路（5）的开关导体（11）在A、B和C状态之间切换，可容易地选择适合系统的IGBT（61）的断路特性。

Description

半导体器件
技术领域
本发明涉及半导体器件，诸如驱动IC(集成电路)，其驱动控制马达等的开关元件。
背景技术
作为开关元件的IGBT(绝缘栅双极晶体管)被频繁用作马达控制元件。当通过快速地降低IGBT的栅极信号来关断IGBT时，IGBT的主电流快速地减小，且由于主电路的电感，过电压被施加至IGBT。当施加了超过IGBT的耐受电压的过电压时，该IGBT被损坏。
图10是示出当马达由IGBT驱动时的系统的框图。当IGBT异常操作(过电流、过热等)、或当未示出的外部警报信号输入时，所需要的是这样的状态被检测到且该驱动IC的输出被关断，因此停止该IGBT的操作。此时，由于当执行突然的信号关断时IGBT被如上所述地损坏，需要的是采用其中关断信号平缓的关断模式(被称为柔性断路)。
图11是示出驱动IC500的配置的框图。将对驱动IC500中形成的每一个端子给出描述。在图11中，IN是在正常操作时接收操作信号的输入端子，且OUT是输出用于驱动控制元件(IGBT)的信号的输出端子。OC1和OC2是检测IGBT过电流的端子，而OH1和OH2是检测IGBT过热的端子。GV是用于监测IGBT的栅电压的端子，REF是每一种电路的参考电压端子，且VOH是确定检测到过热时的参考电压的端子。并且，AE是输出(或输入)警报信号的端子。
图12是示出目前已知的驱动IC的主要部分电路图，以及包括驱动IC、主驱动器、IGBT、以及马达的系统的框图的示图。在半导体衬底501中形成每一个端子(诸如VCC、IN、OUT、以及PGND)、每一个MOSFET55、56、和57、逻辑电路53、以及警报信号处理电路54。并且，p-MOSFET57构成断路电路52。
在正常操作时，操作信号被输入至输入端子IN，且该操作信号经由逻辑电路53通过交替地将p-MOSFET(p-沟道型MOSFET)55和n-MOSFET(n-沟道型MOSFET)56导通和截止来控制从输出端子OUT输出的信号。当p-MOSFET55被导通时，导通信号(H信号)经由主驱动器69从输出端子OUT施加到IGBT61的栅极。当p-MOSFET55被截止、且n-MOSFET56被导通时，截止信号(L信号)经由主驱动器69从输出端子OUT施加到IGBT61的栅极。
在异常操作时，不管来自逻辑电路53中未示出的控制电路的信号，p-MOSFET55和n-MOSFET56经由警报信号处理断路54和逻辑电路53均被截止，且导通信号从逻辑电路53施加至构成断路电路52的p-MOSFET57的栅极。通过这样做，p-MOSFET57被导通，且IGBT61的栅电压经由输出端子OUT和主驱动器69被降低至地电位。此时，累积在IGBT61的栅极的电荷沿着从主驱动器69通过输出端子OUT和p-MOSFET57至接地端子PGND的路径被汲取(准确地说，p-MOSFET57从主驱动器69的输入部分汲取电流，且主驱动器69放大该输入部分的动作，由此汲取了累积在IGBT61的栅极的电荷。在这个状态下，主驱动器用作一种电流放大器)。由于断路电路52，即，p-MOSFET57，被设计为柔性导通(具有柔性断路特性)，因此柔性地汲取累积在IGBT61的栅极的电荷，且IGBT61柔性地断路。
图13是示出在异常操作时输出端子OUT的电压-电流特性的示图。水平轴上的电压，即输出端子OUT的电压，是p-MOSFET57的源极和漏极之间的电压。同样，竖轴，即输出端子OUT的电流，是p-MOSFET57的源极电流。输出端子OUT的电压-电流特性是，根据断路电路52(即，p-MOSFET57)的输出特性，低电压区中电流的增加是平缓的，且当电压中等高时电流的上升变得有些陡峭(取决于二极管连接的p-MOSFET57的特性)。当电流增加、且p-MOSFET57的源极和漏极之间的电阻变得占主导地位时，在电压更高的区域中，p-MOSFET57被设计为具有柔性断路特性从而电流再次变得平缓。
在安装在诸如汽车之类的车辆的系统中，作为电源的电池电压(VB)一般为10到20V。驱动IC500的电源端子(VCC端子)连接至VB，意味着，当使用像p-MOSFET57的p-沟道型MOSFET的源极随耦器类型时，必需0V到VB(电池电压)的电压作为p-MOSFET57的栅极输入信号。
在异常操作时输出端子OUT的上述电压-电流特性主要由构成断路电路52的p-MOSFET57的设计而确定。此处，给出这样的示例：其中p-MOSFET57被设计成低电压区中的电流较小，当电压增加时电流增加变大，且当电压变得更高时电流再次变得平缓。虚线表示当断路电路52由替代p-MOSFET的n-MOSFET构成时的电压-电流特性。特性示出，在低电压区电流快速增加，且当电压增加时电流饱和。具有这些n-MOSFET的电压-电流特性不能获得柔性断路特性。然而，由于存在驱动电压低之类的优势，存在其中在系统中使用n-MOSFET的情形。
图14是在异常操作时输出端子OUT电压波形的示图。在由实线示出的p-MOSFET57的情形下的波形图中，电压下降平缓，而在由虚线示出的n-MOSFET的情形下的波形图中，电压下降突然。同样，当输出端子OUT的电压变得足够低时，到达宿开关电压时，n-MOSFET56被导通，且输出端子OUT的电压变为接地端子PGND的电位。宿开关电压是将导通状态从p-MOSFET55或p-MOSFET57(源侧)转换到n-MOSFET56(宿侧)的电压。
图15是目前已知系统的主要部分配置图。FWD66(续流二极管)连接至IGBT61，且电流检测电阻器67连接至IGBT61的电流感测(检测)发射极64。尽管没有示出，但还存在通过检测IGBT61的发射极和集电极之间的电压来检测电流的方法。同样，用于温度感测的p-n二极管68相邻地连接于IGBT61。驱动IC500包括电源端子VCC、输出端子OUT、栅电压监测端子GV、过电流监测端子OC、过热监测端子OH、接地端子GND、警报端子AE、以及输入端子IN。输出端子OUT连接至主驱动器69的输入，且主驱动器69的输出连接至IGBT61的栅极。IGBT61的栅极连接至栅电压监测端子GV。电流感测发射极64连接至电流检测电阻器67，且电阻器67的高电位侧连接至过电流端子OC。温度感测p-n二极管68的阳极连接至过热监测端子OH，且其阴极连接至接地端子GND。电池电压VB被输入至电源端子VCC，输入信号被输入至输入端子IN，且警报输入-输出信号从警报端子AE输入和输出。
取决于该系统，存在其中驱动IC500和所驱动的IGBT61的栅极直接连接，而不通过主驱动器69的情形。而且，温度感测通过p-n二极管68的正向电压执行。并且，来自外部的操作信号被输入至输入端子IN。
图16到图19是驱动IC500的各种操作的时序图。
(1)常规导通-截止操作(正常操作：图16)
当输入端子IN信号从H电平(OFF)变化至L电平(ON)时，输出端子OUT信号从L电平(OFF)变化至H电平(ON)且IGBT被导通。此时，警报端子AE处于H电平(非警报状态)。
(2)电源电压(VCC)下降、过电流、以及过热保护操作(图16、图17、以及图18)
当输入端子IN信号处于L电平(ON)时，在任一种保护信号到达设定电压时，输出端子OUT信号从H电平(ON)变化至L电平(OFF)。在当输出端子OUT信号从H电平(ON)变化至L电平(OFF)时突然变化至L电平(OFF)的情形中，流过IGBT61的电流还是快速地变化。当这个状态发生时，外部电路的电感(浮动电感等)产生过量的浪涌电压，且存在IGBT61由于过电压被损坏的可能性。因此，输出端子OUT信号平缓地变化至L电平(OFF)。输出端子OUT的电压由栅极电压监测端子GV监测，且在输出端子OUT的电压(宿开关电压)下降直至电流停止流过IGBT61时，此时OUT端子的电压完全地变成L电平(GND)，且IGBT被截止。
并且，在任一种保护信号达到设定电压时，警报端子AE信号从H电平(非警报状态)变化至L电平(警报状态)。该L电平被保持达设定的特定时间段。然后，在该特定时间段之后，警报端子AE信号从L电平(警报状态)变化至H电平(非警报状态)。在特定时间段之后，当存在保护检测状态且输入端子信号处于L电平(ON)时，警报状态持续直到这些状态被消除。
尽管没有示出，电源电压下降和过热保护的两个功能在于，即使当输入端子IN信号处于H电平(OFF)任一种保护信号到达设定电压时，警报端子AE信号也从H电平(非警报状态)变化至L电平(警报状态)，且L电平被维持达设定的特定时间段。即使在输入端子IN信号在L电平得以维持的特定时间内变化至L电平(ON)的情况下，输出端子OUT信号也不会变化至H电平(ON)。在该特定时间段之后，当存在保护检测状态、且输入端子信号处于L电平(ON)时，警报状态持续直至这些状态都消除。
(3)当外部警报输入时的操作(图19)
当L电平(警报状态)信号从外部输入至警报端子AE时，输出端子OUT信号变化至柔性断路(OFF)信号。当H电平(非警报状态)信号从外部输入至警报端子AE时，输出端子OUT信号变回H电平(ON)信号。
并且，在专利文献1到5中示出了柔性断路技术，在专利文献1到3中公开了用来根据CR时间常数电路的输出而降低栅极电压的技术。在专利文献4和5中公开了用来通过改变电阻器的电压分压值而降低栅电压的技术。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-5-219752
专利文献2：JP-A-6-152353
专利文献3：JP-A-2007-104805
专利文献4：JP-A-2001-197724
专利文献5：JP-A-2006-353093
发明内容
本发明要解决的问题
然而，至今为止，对于每一个系统而言，用作为开关元件的IGBT61的等级不同，意味着有关断路电路52的断路特性(输出端子OUT的电压-电流特性和输出端子OUT的电压波形)的要求不同。因此，存在为每一个系统检查构成断路电路52的p-MOSFET57(或者未示出的n-MOSFET)的需要，且驱动IC500的制造成本增加。断路特性主要由p-MOSFET的特性确定。对于n-MOSFET的情况也一样。
并且，在专利文献1到5中，可用来根据系统随意地选择柔性断路特性的半导体器件(驱动IC)没有给出描述。
本发明的一个目的在于提供可用来容易地选择适合系统的短路电路的短路特性的低成本半导体器件，因此解决了上述问题。
解决问题的手段
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，具有检测开关元件的异常状态并输出使得该开关元件断路的信号的断路电路的半导体器件被配置成：该断路电路具有电阻器电路，其确定使得开关元件断路的信号的转换特性，且该电阻器电路具有一个或多个电路元件，且使得开关元件断路的信号的转换特性可通过改变该一个或多个电路元件的连接而改变。
并且，根据本发明的第二方面，良好的是在本发明的第一方面中使得可选择平缓下降的信号，从而柔性地断路该开关元件。
并且，根据本发明的第三方面，在本发明的第一方面中使得断路电路具有第一n-沟道型MOSFET且电阻器电路串联地连接至第一n-沟道型MOSFET。
并且，根据本发明的第四方面，良好的是在本发明的第一方面中使得该电阻器电路由非线性元件和线性元件构成，且该非线性元件和线性元件中的一个或两个是可选择的。
并且，根据本发明的第五方面，在本发明的第四方面中使得该非线性元件是其栅极和漏极相连接的第二n-沟道型MOSFET、或者是一个或多个串联连接的p-n二极管，且线性元件是电阻器或短路布线。
并且，根据本发明的第六方面，良好的是在本发明的第四或第五方面中使得设置了多个非线性元件，且该非线性元件中的任一个是可选择的。
并且，根据本发明的第七方面，良好的是在本发明的第一或第四方面中使得构成该电阻器电路的电路元件的连接的变更使用开关导体来进行。
并且，根据本发明的第八方面，良好的是在本发明的第七方面中使得该开关导体是图案化于半导体衬底上的铝、金、铜的接合线、或铝布线或多晶硅布线。
本发明的优点
根据本发明，仅仅通过改变构成电阻器电路的非线性元件和线性元件的开关导体(接合线、铝布线或多晶硅布线)的连接状态，可容易地获得适合构成任一种系统的开关元件(IGBT)的柔性断路特性。
不需要每次重新制备最优驱动IC来获得适合任一种系统的柔性断路特性，通过改变同一个驱动IC的电阻器电路中的开关导体的连接状态就可获得适合构成任一种系统的开关元件的柔性断路特性，意味着可减少驱动IC的制造成本。
通过呈现优选作为本发明示例的实施例的附图和相关描述，本发明上述和其他目的、特性、以及优势将变得清楚。
附图说明
[图1]图1是本发明第一实施例的半导体器件的主要部分配置图。
[图2]图2是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。
[图3]图3是输出端子OUT电压波形图。
[图4]图4是本发明第二实施例的半导体器件的主要部分配置图。
[图5]图5是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。
[图6]图6是输出端子OUT电压波形图。
[图7]图7是本发明第三实施例的半导体器件的主要部分配置图。
[图8]图8是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。
[图9]图9是输出端子OUT电压波形图。
[图10]图10是示出当马达由IGBT驱动时的系统的框图。
[图11]图11是示出驱动IC500的配置的框图。
[图12]图12是目前已知驱动IC的主要部分电路图、以及包括驱动IC、主驱动器、IGBT、以及马达的系统的框图。
[图13]图13是在异常操作时输出端子OUT的电流-电压特性的示图。
[图14]图14是在异常操作时输出端子OUT电压波形的示图。
[图15]图15是目前已知系统的主要部分配置图。
[图16]图16是电源电压(VCC)下降保护操作的时序图。
[图17]图17是过电流(OC)保护操作的时序图。
[图18]图18是过热(OH)保护操作的时序图。
[图19]图19是当外部警报输入时的操作的时序图。
具体实施方式
将使用以下实施例来描述一实施方式。
实施例1
图1是本发明第一实施例的半导体器件的主要部分配置图。半导体器件是驱动IC100，其驱动控制马达70的IGBT61(n-沟道类型)。
驱动IC100包括输出级电路1、断路电路2、逻辑电路3、以及警报信号处理电路4，且这些电路被形成在半导体衬底101中。
输出级电路1包括其源极连接至电源端子VCC的p-MOSFET6、以及其漏极连接至p-MOSFET6的漏极且其源极连接至接地端子PGND的n-MOSFET7。
并且，断路电路2包括电阻器电路5和n-MOSFET8，其中电阻器电路5由n-MOSFET9、电阻器10和开关导体11形成。n-MOSFET9是二极管连接的，且具有与二极管的V-I(电压-电流)特性类似的V-I特性。并且，当开关导体11切换至A状态时电阻器电路5变成n-MOSFET9，而当开关导体11切换至B状态时电阻器电路5变成电阻器10，且当开关导体11切换至C状态时电阻器电路5呈现短路状态。在C状态中，开关导体11变成断路导体。
n-MOSFET9的栅极和漏极相连接，从而形成非线性元件。n-MOSFET9可用一个未示出的p-n二极管、或串联连接的多个p-n二极管所替代。并且，电阻器10此处被示为线性元件。进一步地，此处短路布线(C状态)也被包括在线性元件中。并且，开关导体是图案化于半导体衬底上的铝、金、或铜的接合线、或铝布线、多晶硅布线等。
来自驱动IC100的输出端子OUT的信号被输入至驱动IGBT61的主驱动器69，且来自主驱动器69的信号被输入到IGBT61的栅极。作为马达控制元件的IGBT61控制马达70。还存在其中省略了主驱动器69，且来自输出端子OUT的信号被直接输入至IGBT61的栅极的情况。
在驱动IC100中，在正常操作时，正常操作信号被输入至输入端子IN，且栅极信号经由逻辑电路3被施加至输出级电路1的p-MOSFET6和n-MOSFET7。导通-截止信号从输出端子OUT传输至IGBT61的栅极，且该IGBT61执行正常操作。与图12中的主驱动器一样，主驱动器69用作一种电流放大器，其放大输入部分的动作，由此汲取累积在IGBT61的栅极上的电荷。
图2是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。在图2中，一起示出了n-MOSFET9和电阻器10的电压-电流特性。n-MOSFET9的电压-电流特性与二极管的正向特性类似。当开关导体11处于A状态时，电压-电流特性是n-MOSFET8和n-MOSFET9串联连接时的特性。当开关导体11处于B状态时，电压-电流特性是n-MOSFET8和电阻器10串联连接时的特性。并且，当开关导体11处于C状态时，电压-电流特性是n-MOSFET8的特性。
通过切换开关导体11，可容易地改变输出端子OUT的电压-电流特性。
图3是输出端子OUT电压波形图。如图3中所示，通过转换开关导体11，当输出端子OUT从H电平变化至L电平时，可容易地改变电压的下降波形。下降波形越平缓，IGBT61的断路越柔性，并且越可防止IGBT61的损坏。
响应于诸如过电压或过热之类的异常操作，累积在IGBT61的栅极处的电荷通过经由警报信号处理电路4和逻辑电路3截止p-MOSFET6和n-MOSFET7且导通n-MOSFET8，而经由主驱动器69和n-MOSFET8来汲取(准确地说，在使用主驱动器69时，以与图12中相同的方式，断路电路2从主驱动器69的输入部分汲取电流，且主驱动器69放大输入部分的动作，由此汲取累积在IGBT61的栅极处的电荷)。此时，通过选择开关导体11的状态而汲取所累积的电荷，从而输出端子OUT的电压的下降平缓，可导致IGBT61的柔性断路。然而，当输出端子OUT的电压的下降太过平缓时，出现诸如IGBT61的截止损耗增加之类的问题，意味着有必要选择开关导体11的连接状态，以使构成适合IGBT61的电阻器电路5。
并且，在输出端子OUT的电压变得足够低的阶段(宿开关电压)，输出级电路1的n-MOSFET7导通，且IGBT61截止。
仅仅通过选择开关导体11的连接状态(A、B、或C)，可随意地改变断路电路2的断路特性(使得开关元件(IGBT)断路的信号的转换特性)。并且，通过选择A或B状态作为开关导体11的连接状态，可使得断路电路2的断路特性成为柔性断路特性。
迄今为止，尽管已根据本发明重新选择、或重新设计了最优驱动IC来适合系统，通过改变同一个驱动IC100的电阻器电路5中的开关导体11的连接状态，可对各种系统作出响应。因此，可降低驱动IC100的制造成本。
并且，作为使用可在5V区域的低电压处驱动的n-沟道型MOSFET(n-MOSFET8)构成的断路电路2，如上所述地，不再有必要向断路电路2提供可在0V和电池VB电压之间变化的栅极信号。
并且，由于构成断路电路2的MOSFET9和电阻器10所占用的面积较小，且n-型MOSFET8可能小于目前已知的p-型MOSFET47，因此它们不会成为成本上升的因素，且与使用目前已知的p-型MOSFET47的断路电路57相比可降低成本。
实施例2
图4是本发明第二实施例的半导体器件的主要部分配置图。半导体器件是驱动控制马达70的IGBT61的驱动IC200。每一个电路都被形成在半导体衬底201上。
与图1的区别在于，电阻器电路5由多个n-MOSFET构成，且使用开关导体11来在这些n-MOSFET之间切换。此处，尽管示出了两个n-MOSFET(n-MOSFET9a和n-MOSFET9b)的情况，可进一步提供更多数量的n-MOSFET。
图5是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。通过改变开关导体11的连接状态来执行n-MOSFET9a和9b之间的切换，且可采取其中通过改变输出端子OUT的电压的下降特性(使得开关元件(IGBT)断路的信号的转换特性)可能实现IGBT61的柔性断路的最优状态，如图6中所示。由于充分地改变了开关导体11的连接状态，可容易地实现切换。
实施例3
图7是本发明第三实施例的半导体器件的主要部分配置图。半导体器件是驱动控制马达70的IGBT61的驱动IC300。每一个电路都被形成在半导体衬底301中。
与图1的差异在于构成电阻器电路5的n-MOSFET9和电阻器10通过开关导体11并联连接。
图8是示出了输出端子OUT的电压-电流特性的示图。相比单独n-MOSFET9的情况，电压-电流特性以低电压区中的电流增大的方式变化。以此方式，通过也使用开关导体11组合n-MOSFET9和电阻器10，可改变输出端子OUT的电压的下降特性(使得开关元件(IGBT)断路的信号的转换特性)，如图9中所示。
如前所述，通过事先形成多个n-MOSFET和电阻器作为电阻器电路5，且使用开关导体11执行其连接，可容易地采用适合构成系统的IGBT的电阻器电路5。并且，因为可对具有同一个驱动IC的各种系统作出响应，可实现制造成本的减少。
在图7中，尽管示出了其中各形成了一个n-MOSFET9和一个电阻器10的情况，可各自形成多个，且其中其组合被选择为获得适合该系统的柔性断路特性。
并且，在实施例1和3中，可如此配置：通过多个串联电阻器构成的电阻器10可选择电阻器10的电阻值，且开关导体11可连接至这些串联电阻器中的任何连接点。
上文的描述仅示出了本发明的原理。进一步地，对于本领域技术人员而言可能有大量修改和改变，本发明并不限于上述示出和描述出的准确的配置和应用，且根据所附权利要求及其等效物，所有的相应修改示例和等效物被视为落在本发明范围内。
附图标记和符号的描述
1输出级电路
2断路电路
3逻辑电路
4警报信号处理电路
5电阻器电路
6p-MOSFET(输出级电路)
7n-MOSFET(输出级电路)
8n-MOSFET(断路电路)
9,9a,9bn-MOSFET(源极和漏极连接，电阻器电路)
10电阻器
11开关导体(接合线等)
61IGBT(n-沟道型)
69主驱动器
70马达
100,200,300驱动IC
101,201,301半导体衬底

Claims (7)

1.一种具有断路电路的半导体器件，所述断路电路检测开关元件的异常状况并输出使得所述开关元件断路的信号，所述半导体器件的特征在于：
所述断路电路具有电阻器电路，所述电阻器电路确定使所述开关元件断路的信号的转换特性，
所述电阻器电路具有一个或多个电路元件，以及
使所述开关元件断路的信号的所述转换特性可通过改变所述一个或多个电路元件的连接来改变，
所述电阻器电路由非线性元件和线性元件构成，且所述非线性元件和线性元件中的一个或两个是可选择的。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，为了使得所述开关元件柔性地断路，可选择平缓下降的信号。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述断路电路具有第一n-沟道型MOSFET且所述电阻器电路串联地连接至所述第一n-沟道型MOSFET。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述非线性元件是其栅极和漏极相连接的第二n-沟道型MOSFET、或者是一个或多个串联连接的p-n二极管，且所述线性元件是电阻器或短路布线。
5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，设置了多个非线性元件，且所述非线性元件中的任一个是可选择的。
6.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，构成所述电阻器电路的电路元件的连接的变更使用开关导体来进行。
7.如权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述开关导体是图案化于半导体衬底上的铝、金、铜的接合线、或铝布线或多晶硅布线。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104158143A (zh) * 2013-05-14 2014-11-19 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 风扇保护电路
DE112016000204T5 (de) * 2015-05-15 2017-08-24 Fuji Electric Co., Ltd. Ansteuerschaltung
US10234499B1 (en) * 2016-08-01 2019-03-19 Keysight Technologies, Inc. Integrated circuit testing using on-chip electrical test structure
US10547249B2 (en) * 2016-10-28 2020-01-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bridge circuit and rectifier including the same
JP6796732B1 (ja) * 2020-01-20 2020-12-09 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 回路基板、回路および空気調和装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267582A (ja) * 1992-03-17 1993-10-15 Nec Yamagata Ltd 半導体ウェーハおよび半導体装置の製造方法
CN1723559A (zh) * 2003-02-14 2006-01-18 株式会社日立制作所 半导体元件驱动用集成电路及电能变换装置
JP2007036973A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Sharp Corp 電力増幅器および通信装置
JP2007104805A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Fuji Electric Systems Co Ltd 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動回路。
JP2009060358A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Denso Corp 過電流保護回路及び電力変換システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262691A (en) * 1990-09-18 1993-11-16 General Electric Company Gate turnoff thyristor control circuit with shorted gate detection
JPH05219752A (ja) 1991-12-10 1993-08-27 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置の短絡保護装置
JPH06152353A (ja) 1992-11-05 1994-05-31 Toyo Electric Mfg Co Ltd 絶縁ゲート形バイポーラトランジスタの過電流保護方式
JP2001197724A (ja) 2000-01-14 2001-07-19 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体素子のゲート駆動回路
US6731486B2 (en) * 2001-12-19 2004-05-04 Fairchild Semiconductor Corporation Output-powered over-voltage protection circuit
JP2006353093A (ja) 2005-02-17 2006-12-28 Hitachi Ltd 半導体素子の制御方法
JP2007129841A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Toshiba Corp 電源回路および半導体集積装置
US7339361B2 (en) * 2006-06-26 2008-03-04 Intersil Americas Inc. Multi-phase DC-DC converter using auxiliary resistor network to feed back multiple single-ended sensed currents to supervisory controller for balanced current-sharing among plural channels
US8930723B2 (en) * 2009-10-07 2015-01-06 Dell Products L.P. System and method for multi-phase voltage regulation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267582A (ja) * 1992-03-17 1993-10-15 Nec Yamagata Ltd 半導体ウェーハおよび半導体装置の製造方法
CN1723559A (zh) * 2003-02-14 2006-01-18 株式会社日立制作所 半导体元件驱动用集成电路及电能变换装置
JP2007036973A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Sharp Corp 電力増幅器および通信装置
JP2007104805A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Fuji Electric Systems Co Ltd 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動回路。
JP2009060358A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Denso Corp 過電流保護回路及び電力変換システム

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