CN105391323A - 电力变换装置以及使用该电力变换装置的电梯 - Google Patents

电力变换装置以及使用该电力变换装置的电梯 Download PDF

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Abstract

本发明提供电力变换装置以及使用该电力变换装置的电梯。在具有多层基板的驱动电路使并联连接的多个半导体开关元件同时进行开关的情况下,通过使电流难以流向驱动电路侧的环路路径,从而抑制了对在多个半导体开关元件间产生的电流不平衡进行助长这一情况。使并联连接的多个半导体开关元件同时进行开关的驱动电路的多层基板的多个导电层在厚度方向的相互不同的位置处具有:与第1半导体开关元件的第2端子(源极或发射极)同电位的第1导电层;与第2半导体开关元件的第2端子同电位的第2导电层;和与第1半导体开关元件的第1端子(栅极)同电位的第3导电层,在第1导电层与第2导电层之间夹着第3导电层。

Description

电力变换装置W及使用该电力变换装置的电梯
技术领域
[0001] 本发明设及电力变换装置W及使用该电力变换装置的电梯。
背景技术
[0002] 当前,在电梯等的可变速驱动中,一般是将电力经由逆变器变换成可变频率的交 流,进行电动机驱动的方式。
[0003] 图13是电力变换装置的现有例。在图13示出逆变器的概略构成作为一般利用的 电力变换装置的一例。在图13中,10、30、50分别表示逆变器电路的1相,将经电容器11 平滑化后的直流的电力变换成可变频率的交流,对电动机12进行驱动。111、211、311、411、 51U611是半导体开关元件,在此示出使用IGBT的示例。112、212、312、412、512、612是二 极管,分别与各半导体开关元件逆并联连接。130、230、330、430、530、630是驱动各半导体开 关元件的驱动电路。
[0004] 图14是具有并联电路的电力变换装置的1相的概略构成。在电动机12等负载成 为大容量的情况下,有时如图14所示那样将半导体开关元件并联连接来使用。将半导体开 关元件111和半导体开关元件113并联连接来构成并联电路。将二极管114与半导体开关 元件113逆并联连接。半导体开关元件111和半导体开关元件113通过公共的驱动电路 130被同时进行开关。
[0005] 针对半导体开关元件213,也与半导体开关元件211并联连接,并将二极管214与 半导体开关元件213逆并联连接。另外,在图14中,由公共的驱动电路230来驱动半导体 开关元件211和213,省略图示。
[0006] 作为对运样的并联连接的半导体开关元件进行驱动的构成,例如有专利文献1。在 专利文献1中记载了如下技术:将从1个驱动电路向并联连接的2个IGBT的栅极布线设为 绞线电缆,通过将该绞线电缆与连接线分别相邻地敷设来使在绞线电缆中产生的电动势和 电动势的极性大致相等,从而使各个元件的栅极-发射极电压大致相等,由此使各个元件 的电流平衡。
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :JP特开平9-261948号公报
[0009] 近年来,半导体开关元件通过功率器件(power device)的低导通电阻化等来推进 低损耗化,另一方面,开关变得急剧,易于受到电感的影响。另外,在负载成为大容量的情况 下,由于将半导体开关元件并联连接来使用,因此会出现因半导体开关元件间的电流分担 的不均等所引起的模块的寿命减少等课题。
[0010] 特别是在具有多个驱动用栅极端子的并联电路或模块中,若由于主电路布线的迂 回等而在各半导体开关元件中出现阻抗偏差,则电流在并联元件间并非均等地流动,大电 流会仅流向一个元件。
[0011] 例如,在图14的并联电路的情况下,在并联连接的半导体开关元件111和113中 使用公共的驱动电路130,经由栅极电阻121a、12化对半导体开关元件111和113的栅极施 加电压,使两者同时进行开关(导通/断开动作)。在此,由于半导体开关元件111和113 的发射极经由驱动电路130连接,所W由半导体开关元件111和113的发射极形成被称作 发射极环路20的环路路径。
[0012] 由此,由于图14中未示出的微小的主电路电感的差异,在本来应同时导通的2个 半导体开关元件111和113的接通(turn on)中出现不一致,会在半导体开关元件111的 集电极-发射极间流动的电流、和半导体开关元件113的集电极-发射极间流动的电流中 出现不平衡。于是,由于电流流向存在于并联电路中的发射极环路20,从而进一步助长了电 流不平衡。其结果是,由于在设想的值W上的电流下使用一个半导体开关元件,因此会使寿 命变短。因此,在并联电路中,作为因开关的高速化而出现的课题之一,抑制发射极环路的 电流,均等地保持半导体开关元件的电流分担是重要的。
[0013] 另外,在专利文献1所记载的电力变换装置中,在驱动电路与半导体开关元件之 间使用绞线电缆进行连接,但若绞线电缆较长,就会存在因电感变大而使开关的定时易于 偏移、或产生绞线电缆的迂回作业等问题。
[0014] 考虑不使用绞线电缆而使用具有多层基板的驱动电路来进行布线,但是过去对该 多层基板的构成并未进行充分的考虑。假设在使用多层基板进行布线的情况下,由于将 半导体开关元件的栅极和发射极(在与驱动电路连接的情况下也称作感测发射极(sense emitter))与驱动电路连接,因此虽然在多层基板中也会存在与栅极同电位的栅极层和与 发射极同电位的感测发射极层,但在用1个驱动电路来对并联连接的多个半导体开关元件 进行驱动的情况下,若重合的2个感测发射极层相互接近,则两者的互感会变大,由此使2 个感测发射极层间的电感变小,由此变得易于流过电流。其结果是,会产生在发射极环路20 中电流变得易于流过运样的问题。运种情况下,如已经说明的那样,在多个半导体开关元件 间产生了电流不平衡的情况下,会助长电流不平衡,而产生W下运样的问题:由于在设想的 值W上的电流下使用一个半导体开关元件,因此会使半导体开关元件的寿命变短。
[0015] 另外,在到此为止的说明中WIGBT为例进行了说明,但由于在MOS阳T等中也存 在与发射极环路同样的源极环路,因此通过驱动电路侧的环路路径(发射极环路或源极环 路)会产生同样的问题。
发明内容
[0016] 为此,本发明的课题在于,提供一种电力变换电路W及使用该电力变换电路的电 梯,其中,在具有多层基板的驱动电路使并联连接的多个半导体开关元件同时进行开关的 情况下,通过使电流难W流向驱动电路侧的环路路径,来抑制对多个半导体开关元件间产 生的电流不平衡进行助长运一情况,从而抑制半导体开关元件的寿命缩短。
[0017]为此,关于本发明的电力变换装置W及使用该电力变换装置的电梯,例如,电力变 换装置具有:并联电路,其将具有第1端子、第2端子和第3端子的第1半导体开关元件W 及第2半导体开关元件并联连接;和驱动电路,其使所述第1半导体开关元件W及第2半导 体开关元件同时进行开关,该电力变换装置的特征在于,所述驱动电路具有将多个导电层 设置在厚度方向的相互不同的位置处的多层基板,通过W所述第2端子的电位为基准向所 述第1端子施加电压来驱动所述第1半导体开关元件W及第2半导体开关元件,W使电流 流过所述第2端子与所述第3端子之间,所述多层基板的所述多个导电层在厚度方向的相 互不同的位置处具有:第I导电层,其与所述第I半导体开关元件的所述第2端子同电位; 第2导电层,其与所述第2半导体开关元件的所述第2端子同电位;和第3导电层,其与所 述第1半导体开关元件的所述第1端子同电位,在所述第1导电层与所述第2导电层之间 夹着所述第3导电层。
[001引发明效果
[0019] 根据本发明,在具有多层基板的驱动电路使并联连接的多个半导体开关元件同时 进行开关的情况下,通过在第1导电层与第2导电层之间夹着第3导电层,从而能够使电流 难W流向驱动电路侧的环路路径,由此抑制了对多个半导体开关元件间产生的电流不平衡 进行助长运一情况,能抑制半导体开关元件的寿命缩短。
附图说明
[0020] 图1是本发明的第1实施例的并联电路W及驱动电路的示意图。
[0021] 图2是本发明的第1实施例的多层基板中的各层的示意图。
[0022] 图3是比较例的并联电路W及驱动电路的示意图。
[0023] 图4是比较例的多层基板中的各层的示意图。
[0024] 图5是驱动用放大器的电路构成图。
[0025] 图6是感测源极层-感测源极层的禪合系数k与源极环路电流Iss W及半导体开 关元件的电流差AI的关系图。
[0026] 图7是本发明的第1实施例的并联电路W及驱动电路的第1安装图。
[0027] 图8是本发明的第1实施例的并联电路W及驱动电路的第2安装图。
[0028] 图9是本发明的第2实施例的并联电路W及驱动电路的示意图。
[0029] 图10是本发明的第3实施例的并联电路化及驱动电路的示意图。
[0030] 图11是本发明的第4实施例的并联电路W及驱动电路的示意图。
[0031] 图12是本发明的第5实施例的并联电路化及驱动电路的示意图。
[0032] 图13是电力变换装置的现有例。
[0033] 图14是具有并联电路的电力变换装置的1相中的概略构成。
具体实施方式
[0034] 参考附图来说明本发明的实施例。另外,在各图W及各实施例中对同一或类似的 构成要素标注相同标号,省略说明。
[003引[实施例U
[0036]图1是本发明的第1实施例的并联电路W及驱动电路的示意图。图1的基本结构 与图13 W及图14相同,但在图13 W及图14中W IGBT为例作为半导体开关元件进行说 明,与此相对,在图1中示出使用金属氧化膜场效应晶体管(Metal-Oxide-Semicon化Ctor Field Effect Transistor :M0S阳T)的示例。在运W后,W MOS阳T为例作为半导体开关元 件进行说明。例如,能使用利用了能使开关速度高速化的碳化娃(SiC)器件的M0SFET。另 夕F,在MOSFET的情况下,由于在漏极-源极间具有内置的二极管结构,因此能省略使用IGBT 时所必需的外附的逆并联连接的二极管,从而省略了外附的逆并联的二极管。在图1中仅 对半导体开关元件111和113进行说明,对其它的半导体开关元件来说也成为同样的构成。
[0037] 另外,作为半导体开关元件,也可W不是MOS阳T,而用IGBT、J阳T等来代替。半导 体开关元件具有第1端子、第2端子、第3端子,在MOSFET或J阳T的情况下,第1端子是栅 极,第2端子是源极,第3端子是漏极,在IGBT的情况下,第1端子是栅极,第2端子是发射 极,第3端子是集电极。
[0038] 另外,在图1中,与图13 W及图14较大的不同在于,驱动电路130成为具有多层 基板的驱动电路运一点。另外,在图1中仅说明了驱动电路130,对其它驱动电路来说也同 样。
[0039]因此,在第1实施例中,电力变换装置具有:将具有第1端子、第2端子和第3端子 的第1 W及第2半导体开关元件111和113并联连接的并联电路讯使第1 W及第2半导 体开关元件111和113同时进行开关的驱动电路130,在该电力变换装置中,驱动电路130 成为如下构成:具有将多个导电层设置在厚度方向的相互不同的位置处的多层基板,通过 W第2端子的电位为基准向第1端子施加电压来驱动第1 W及第2半导体开关元件111和 113, W使电流流过第2端子与第3端子之间,如此。
[0040] 在图1中,并联电路100由并联连接的半导体开关元件111、113构成。另外,并联 电路100被模块化,其具有与半导体开关元件111、113的漏极连接的漏极端子101a、10化、 与源极连接的源极端子1〇2曰、102b、与栅极连接的栅极端子103a、103b、与源极连接并与驱 动电路130连接的感测端子即感测源极端子104a、104b。
[0041]目P,具有组装有第1 W及第2半导体开关元件111和113的半导体开关模块,半导 体开关模块具有与第1端子连接的第1模块端子、与第2端子连接的第2模块端子W及感测 端子、和与第3端子连接的第3模块端子,驱动电路130与第1模块端子和感测端子连接。 另外,在此例示了具有感测端子的模块的情况,但在没有感测端子的情况下,也可W从作为 第2模块端子的源极端子102a、10化使布线分支而连接到驱动电路130。
[0042] 并联电路100的半导体开关元件111、113在半导体开关元件111的漏极和113的 漏极、半导体开关元件111的源极和113的源极连接,构成为并联电路。
[004引图2是本发明的第1实施例的多层基板中的各层的示意图。在图1、图2中,驱动 该半导体开关元件111 W及113的驱动电路130具有多层基板,该多层基板具有:感测源极 层1301,其是与半导体开关元件111的源极(感测源极)同电位的导电层,且具有半导体开 关元件111的感测源极的导电路径131 ;栅极层1302,其是与半导体开关元件111的栅极同 电位的导电层,且具有半导体开关元件111的栅极的导电路径132 ;感测源极层1303,其是 与半导体开关元件113的源极(感测源极)同电位的导电层,且具有半导体开关元件113 的感测源极的导电路径133 ;和栅极层1304,其是与半导体开关元件113的栅极同电位的导 电层,且具有半导体开关元件113的栅极的导电路径134。将运些导电层配置在厚度方向的 相互不同的位置处。关于该多层基板的导电层的层叠顺序的效果在后面叙述。另外,141、 146是感测源极层电感,142、145是栅极层电感。在此,为了方便使栅极层电感142、145面 对面运一情况易于理解,将它们分为2个来图示,但实际上可W将图示的2个142合起来认 为是1个栅极层电感142,将2个145合起来认为是1个栅极层电感145。
[0044]驱动电路130除了多层基板W外,还由栅极电阻121a W及12化、驱动用放大器 123、驱动用电源124、125、放大器用电阻122、控制IC126作为构成部件来构成,使半导体开 关元件111 W及113同时进行导通断开动作。驱动电路130的构成部件本身被安装在多 层基板的感测源极层1301,使用绝缘性通孔仙rou曲hole)或焊盘121aa、121油、12化a、 12化b、122a、12化、123a(1231a、1232a)、123b(1231b、1232b)、123c(1231c、1232c)、124b、 12化、126b、导电性通孔或焊盘124a、125a、126a、多层基板的导电层来进行布线。另外,并 不是仅在感测源极层1301安装驱动电路130的构成部件,还能仅安装在另一个感测源极层 1303,或者分散于感测源极层1301和1303进行安装。
[0045] 图5是驱动用放大器的电路构成图。在此,由npn晶体管1231、pnp晶体管1232 构成,但还能用pMOS或nMOS等代替。
[0046] 接下来通过与比较例进行比较来说明第1实施例的效果。
[0047] 图3是比较例的并联电路W及驱动电路的示意图,图4是比较例的多层基板中的 各层的示意图,是分别与图1、图2对应的图。在图3 W及图4中,与图1 W及图2不同的点 在于多层基板的层叠顺序,在图3 W及图4中,在栅极层1302与栅极层1304之间夹着感测 源极层1301和感测源极层1303,将感测源极层1301和感测源极层1303作为相邻的层来层 畳。
[0048] 在此,在多层基板中,导电路径132、131、133、134重合,进行磁禪合。此时的半导 体开关元件111的栅极-源极间电感Lun Sm W及半导体开关元件111和113的感测源 极-感测源极间电感Lsiii S113用W下的式(1)化及式似来表现。
[0049] Lgiii sin _ L g…+L^…_2Mg…siii+Mg…口+Msiusin…(1)
[0050] 在此,Lgiii:半导体开关元件111的栅极层电感142
[005。 Lsiii:半导体开关元件111的感测源极层电感141
[00閲 Mgiiism = Lg…和Lsm的互感
[0053] Mg…gii3:L gill和 L gii3的互感
[0054] Ms……3:L sm和L sm的互感
[00巧]Lgii3:半导体开关元件113的栅极层电感145
[005引 L…3:半导体开关元件113的感测源极层电感146
[0057] Lsill S113 一 L s111+Ls113-2Ms111s113…似
[005引在此,L…1:半导体开关元件111的感测源极层电感141
[0059] L…3:半导体开关元件113的感测源极层电感146
[0060] Ms……3:L sm和L sm的互感
[0061] 另外,在图3中,为了方便使感测源极层电感141、146面对面运一情况易于理解, 将它们分为2个来图示,但实际上可W将图示的2个141合起来认为是1个感测源极层电 感141,将2个146合起来认为是1个感测源极层电感146。
[006引在此,分别具有电感Ll和L2的层间的互感M用W下的式做来表现,由于禪合系 数k是与相互作用的层间的距离成反比的系数,因此互感M还具有与相互作用的层间的距 离成反比的性质。
[0063]
Figure CN105391323AD00081
[0064] 其中,k :禪合系数(与Ll和L2的层间的距离成反比的系数)
[006引因此,若如图3那样使2个感测源极层1301和1303通过相邻而接化则在运2个 感测源极层中重合的导电路径131和133的禪合系数k会变大,因此两者间的互感Mdikm 变大,由此,如式(2)所示那样,感测源极-感测源极间电感Lsiii S113变小。若电感变小则电 流就会变得易于流过,在驱动电路侧的环路路径即源极环路中电流变得易于流过。其结果 是,在主电路的阻抗有偏差的情况下,在半导体开关元件间出现电流的不平衡,电流进一步 易于流过电感小的源极环路,由此有助长电流的不平衡的可能性。
[0066] 目P,在并联电路中,在存在多个各半导体开关元件、或模块的驱动用端子W及主电 路端子的情况下,由于因布线的差别所引起的主电路路径的阻抗之差、基板图案的差别等, 在各半导体开关元件、或各模块的电流分担中出现不均等,在电流分担不均等的情况下,流 过比设计时所预想的电流更多的电流的半导体开关元件、或模块的寿命会减少,进而在流 过大于额定值的电流的情况下,还有引起元件破坏等的可能性。
[0067] 与此相对,在第1实施例中,如图1 W及图2所示那样,在多层基板中,构成为:将 感测源极层1301、1303配置在最外侧,W使它们成为最远的距离,在它们之间配置栅极层 1302、1304。
[006引考虑式似所示的感测源极-感测源极间电感Lsiii S1。,其具有如下特性:若层间 距离变大,则根据式(3),感测源极层1301-感测源极层1303间的禪合系数k变小,从而互 感变小。根据式(2),通过作为负的项的互感MdikW变小,从而感测源极-感测源极间电感 Lsm Sm变大,电流难化流向源极环路。因此,在发生了因主电路阻抗的偏离等引起的流过 半导体开关元件111和113的电流的不均等的情况下,由于能通过将源极环路中的电感保 持的较大来抑制流向源极环路的电流,因此能抑制半导体开关元件111和113的电流的不 平衡。由此,能抑制半导体开关元件的寿命变短。
[0069] 图6是表示感测源极层-感测源极层的禪合系数k与源极环路电流Iss W及半导 体开关元件的电流差AI的关系图。在图6中,横辅是禪合系数k,纵轴是电流(A),示出半 导体开关元件111 W及113接通时的源极环路电流Iss W及半导体开关元件111 W及113 接通时的电流差A I的最大值A Idmax。图6是仿真在半导体开关兀件111和113的各主电 路路径中模拟地具有不同的阻抗值的情况下进行开关动作时的电力变换电路的特性的结 果。如图6所示那样,若禪合系数k较大,即层间距离较小,则易于流过源极环路电流Iss, 半导体开关元件111和113的电流差A I变大,半导体开关元件111和113的电流分担的 不均等变大。另一方面,在如图1的本实施例的那样配置源极层1301和1304 W使它们成 为最远的距离的情况下,禪合系数k变小,源极环路电流Iss变得难W流过,抑制了半导体 开关元件111和113的电流差A I,从而能得到降低在半导体开关元件111和113中流过的 电流不均等的效果。
[0070] 另外,半导体开关元件的驱动路径即栅极-感测源极间的电感如式(1)那样,由于 在本实施例的基板构成中也是相同的半导体开关元件的栅极层和感测源极层相邻,因此没 有变化。为此,运用第1实施例不会给驱动带来影响,仅能得到使主电路的电流均等的效 果。
[0071] 进而,在驱动电路130中由与栅极层不同的层来构成驱动用电源124、125等而层 数增加了的情况下,也可W通过将还包含该导电层在内的感测源极层W外的全部导电层夹 在2个感测源极层间,从而将半导体开关元件111和113的感测源极层1301和1303配置 在最外侧,W使它们成为最远的距离。
[0072] 图7是本发明的第I实施例的并联电路W及驱动电路的第I安装图,图7 (a)是俯 视图,图7(b)是侧视图。图7中示出在1个模块110内构成半导体开关元件111和113的 并联电路的示例,作为本发明的第1实施例中的第1安装例。驱动电路130与模块110的栅 极端子1〇3曰、103b、W及感测源极端子104曰、104b连接。另外,图7中,模块的各端子101曰、 l(Ub、102a、102b、103a、103b、W及104a、104b的配置是一例,并不限于此。因此,驱动电路 130的端子103a、103b、W及104a、104b的配置也并不限于此,对于模块110,也可W不使用 布线等而直接连接。
[0073] 图8是本发明的第1实施例的并联电路W及驱动电路的第2安装图,图8 (a)是俯 视图,图8(b)是侧视图。图8中示出本发明的第1实施例中的第2安装例。并联电路100 通过用布线等将模块11〇日、11化并联连接而构成。驱动电路130与模块110日、11化的栅 极端子1〇3曰、103b、W及感测源极端子104曰、104b连接。另外,在安装图中,模块的各端子 101曰、10化、102曰、102b、103曰、103b、W及104曰、104b的配置是一例,并不限于此。因此,驱动 电路130的端子103a、103b、W及104a、104b的配置也不限于此,对于模块110a、110b,也可 W不使用布线等而直接连接。
[0074] [实施例21
[0075] 图9是本发明的第2实施例的并联电路W及驱动电路的示意图。在第2实施例中, 与第1实施例不同的点在于,感测源极层和栅极层被交替地配置。具体地,在多层基板中, 按照感测源极层1301、栅极层1302、感测源极层1303、栅极层1304的顺序来配置。
[0076] 在第2实施例中,虽然感测源极层1301-感测源极层1303的层间距离与第1实施 例相比变近,但由于通过将栅极层1302夹在感测源极层1301与感测源极层1303间来保持 层间距离,因此虽然效果小于第1实施例的效果,但能得到同样的效果。
[0077] [实施例3I
[007引图10是本发明的第3实施例的并联电路化及驱动电路的示意图。在第3实施例 中,与第2实施例不同的点在于,并联电路100的并联数为3并联。
[0079] 为此,追加了与半导体开关元件11U113并联连接的半导体开关元件115。101c、 102c、103c、104c分别是与半导体开关元件115的漏极、源极、栅极、源极连接的漏极端子、 源极端子、栅极端子、感测源极端子。
[0080] 并且,驱动电路130具有多层基板,该多层基板具有6层,除了具有半导体开关元 件111 W及113各自的感测源极层、栅极层W外,还具有:感测源极层1305,其是与半导体 开关元件115的源极(感测源极)同电位的导电层,且具有半导体开关元件115的感测源 极的导电路径135 ;和栅极层1306,其是与半导体开关元件115的栅极同电位的导电层,且 具有半导体开关元件115的栅极的导电路径136。在并联数为3并联W上的情况下,为了 保持全部感测源极层-感测源极层的层间距离来减小禪合系数k,期望交替地配置感测源 极层和栅极层。另外,图10中示出了由3并联的半导体开关元件来构成的情况,但关于并 联数为运W上的情况,也同样地将感测源极层和栅极层交替地配置即可。另外,在图10中, 149、150分别是栅极层1306、感测源极层1305的电感。
[0081] 在图10中,按照从基板上表面起依次为感测源极层1301、栅极层1302、感测源极 层1303、栅极层1304、感测源极层1305、栅极层1306的顺序来构成,但也可W将各个半导体 开关元件的感测源极层和栅极层交换,设为从基板上表面起依次为栅极层1302、感测源极 层1301、栅极层1304、感测源极层1303、栅极层1306、感测源极层1305的顺序。
[0082] 进而,由于只要与第1实施例同样地使相同的半导体开关元件的栅极层和感测源 极层相邻即可,因此能考虑交换半导体开关元件,例如设为从基板上表面起为感测源极层 1305、栅极层1306、感测源极层1301、栅极层1302、感测源极层1303、栅极层1304的顺序等 各种变形例。
[0083] 另外,也可W如图7、图8那样模块化,将驱动电路130与并联电路100的栅极端子 103曰、103b、103c W及感测源极端子104a、104b、104c直接连接。
[0084] [实施例"
[0085] 图11是本发明的第4实施例的并联电路化及驱动电路的示意图。在第4实施例 中,在并联数为3并联的情况下,将与并联电路100的2个半导体开关元件111、113的栅极 同电位的导电层即栅极层1302和1304公共化,将栅极层1302与半导体开关元件11U113 运两者的栅极连接,将多层基板的导电层减少1层。在通常的并联电路中,虽然还有因栅极 间的谐振引起误动作等的可能性,但只要具有与半导体开关元件的栅极连接的电阻(既可 W是内部电阻,也可W是追加的电阻),就能防止栅极间的谐振,能将多层基板的2个栅极 层公共化。
[0086] 运种情况下,例如由具有按照感测源极层1301、与栅极层1304公共化的栅极层 1302、感测源极层1303、栅极层1306、感测源极层1305的顺序层叠的5层的多层基板构成。 运种情况下,也与第2实施例W及第3实施例同样,为了保持全部感测源极层-感测源极层 的层间距离来减小禪合系数k,而交替地配置感测源极层和栅极层。图11按照从基板上表 面起为半导体开关元件111的层、113的层、115的层的顺序来构成,但也可W与第3实施例 同样,是交换了半导体开关元件的顺序下的基板构成。
[0087] 另外,图11中示出由3并联的半导体开关元件构成的并联电路100,作为并联数为 3并联W上的情况的一例,关于并联数为运W上的情况,也可W同样地将感测源极层和栅极 层交替地配置。因此,在并联数成为n并联的情况下,由于感测源极层也有n层,因此能公 共化的栅极层仅有1组,栅极层至少需要n-1层。其中,在由另外的1层来构成驱动用电源 124、125等的情况下,只要还包含该导电层在内的感测源极层W外的导电层是至少n-1层 即可。
[008引另外,在省略了半导体开关元件115的2并联的情况下,也可m受为将栅极层1302 和1304公共化的构成。
[008引[实施例引
[0090] 图12是本发明的第5实施例的并联电路化及驱动电路的示意图。在第5实施例 中,其特征在于,具有将第1实施例所示的2并联的半导体开关元件进一步2串联地连接的 并联电路200。电力变换装置的并联电路200由半导体开关元件111、113、211、213构成, 具有:与半导体开关元件111、113的漏极连接的漏极端子101a、10化;与半导体开关元件 211、213的源极连接的源极端子202a、202b ;与半导体开关元件111、113、211、213的栅极连 接的栅极端子103a、103b、203a、203b ;与半导体开关元件111、113、211、213的源极连接的 感测端子即感测源极端子104a、104b、204a、204b ;半导体开关元件111 W及211的输出端 子351 ;半导体开关元件113 W及213的输出端子353。
[0091] 驱动电路130是与第1实施例同样的构成,驱动电路230成为与驱动电路130同 样的构成,由于 231、232、233、234与131、132、133、134对应,241、242、245、246与141、142、 145、146 对应,221a、22化与 121a、12化对应,222、223、224、225、226 与122、123、124、125、 126对应,因此省略详细的说明。
[0092] 另外,对驱动电路130和230而言,只要在驱动电路130与230之间充分确保绝缘, 就也能W-体的多层基板来构成。
[0093] 另外,也可W与图7、图8同样,将驱动电路130、230与并联电路200的栅极端子 103曰、103b、203a、203b、W及感测源极端子 104a、104b、204a、204b 直接连接。
[0094] [实施例6]
[0095] 第6实施例是使用了在第1实施例至第5实施例中说明的电力变换装置的电梯, 具有通过从电力变换装置输出的可变频率的交流来驱动的电动机12、和由电动机12驱动 的未图示的轿厢。
[0096] W上说明了本发明的实施例,但到此为止的各实施例中说明的构成只是一例,本 发明能在不脱离技术思想的范围内适当变更。另外,各个实施例中说明的构成只要不相互 矛盾,就可W组合使用。
[0097] 符号说明
[0098] 10、30、50逆变器电路的1相
[0099] 11电容器
[0100] 12电动机
[0101] 20发射极环路
[0102] 100、200 并联电路
[0103] 101a、l(nb、101c漏极端子或集电极端子
[0104] 102日、102b、102c、202日、202b源极端子或发射极端子
[0105] 103a、103b、103c、203a、203b 栅极端子
[0106] 104a、104b、104c、204a、204b 感测源极端子(感测端子)
[0107] 110、110a、110b 模块
[010 引 111、113、115、211、213、311、411、511、611 半导体开关元件
[0109] 112、114、212、214、312、412、512、612 二极管
[0110] 121a、12 化、121c、221a、22 化栅极电阻
[0111] 12laa、12lab、12Iba、12化b、122a、122b、123a (123la、1232a)、123b (123化、 1232b)、123c (1231c、1232c)、124b、125b、12化绝缘性通孔或焊盘
[0112] 124a、125a、126a导电性通孔或焊盘
[0113] 122、222放大器用电阻
[0114] 123、223 放大器
[0115] 124、125、224、225 驱动用电源
[0116] 126、226 控制 IC
[0117] 130、230、330、430、530、630 驱动电路 [011引 130日、13化除去控制IC的驱动电路
[0119] 131、133、135、231、233感测源极的导电路径
[0120]1301、1303感测源极层(导电层)
[0121] 132、134、136、232、234 栅极的导电路径
[0122] 1302、1304栅极层(导电层)
[0123] 141半导体开关元件111的感测源极层电感Ldii
[0124] 142半导体开关元件111的栅极层电感Lgiii
[0125] 145半导体开关元件113的栅极层电感Lgii3
[0126] 146半导体开关元件113的感测源极层电感Ldi3
[0127] 149半导体开关元件115的栅极层电感Lgiis
[012引150半导体开关元件115的感测源极层电感LdU
[0129] 241半导体开关元件211的感测源极层电感心n
[0130] 242半导体开关元件211的栅极层电感Lg2ii
[0131] 245半导体开关元件213的栅极层电感Lg2。
[0132] 246半导体开关元件213的感测源极层电感L,213
[0133] 351、353 输出端子
[0134] 1231吨n晶体管
[0135] 1232 pnp 晶体管

Claims (9)

1. 一种电力变换装置,具有: 并联电路,其将具有第1端子、第2端子和第3端子的第1半导体开关元件以及第2半 导体开关元件并联连接;和 驱动电路,其使所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件同时进行开关, 所述电力变换装置的特征在于, 所述驱动电路具有将多个导电层设置在厚度方向的相互不同的位置处的多层基板,通 过以所述第2端子的电位为基准向所述第1端子施加电压来驱动所述第1半导体开关元件 以及所述第2半导体开关元件,以使电流流过所述第2端子与所述第3端子之间, 所述多层基板的所述多个导电层在厚度方向的相互不同的位置处具有: 第1导电层,其与所述第1半导体开关元件的所述第2端子同电位; 第2导电层,其与所述第2半导体开关元件的所述第2端子同电位;和 第3导电层,其与所述第1半导体开关元件的所述第1端子同电位, 在所述第1导电层与所述第2导电层之间夹着所述第3导电层。
2. 根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于, 所述多层基板的所述多个导电层具有与所述第2半导体开关元件的所述第1端子同电 位的第4导电层,在所述第1导电层与所述第2导电层之间夹着所述第3导电层和所述第 4导电层。
3. 根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于, 所述多层基板的所述多个导电层具有与所述第2半导体开关元件的所述第1端子同电 位的第4导电层,在所述第3导电层与所述第4导电层之间夹着所述第2导电层。
4. 根据权利要求3所述的电力变换装置,其特征在于, 所述并联电路具有与所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件并联连接 且具有第1端子、第2端子和第3端子的第3半导体开关元件, 所述驱动电路使所述第1半导体开关元件、所述第2半导体开关元件以及所述第3半 导体开关元件同时进行开关, 所述多层基板的所述多个导电层具有与所述第3半导体开关元件的所述第2端子同电 位的第5导电层,在所述第2导电层与所述第5导电层之间夹着所述第4导电层。
5. 根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于, 所述多层基板的所述多个导电层的所述第3导电层与所述第1半导体开关元件的所述 第1端子和所述第2半导体开关元件的所述第1端子连接。
6. 根据权利要求5所述的电力变换装置,其特征在于, 所述并联电路具有与所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件并联连接 且具有第1端子、第2端子和第3端子的第3半导体开关元件, 所述驱动电路使所述第1半导体开关元件、所述第2半导体开关元件以及所述第3半 导体开关元件同时进行开关, 所述多层基板的所述多个导电层具有: 第5导电层,其设置在所述第2导电层的与所述第1导电层相反的一侧,且与所述第3 半导体开关元件的所述第2端子同电位;和 第6导电层,其夹在所述第2导电层与所述第5导电层之间,且与所述第3半导体开关 元件的所述第1端子同电位。
7. 根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于, 所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件是所述第1端子为栅极、所述 第2端子为源极、所述第3端子为漏极的半导体开关元件,或者是所述第1端子为栅极、所 述第2端子为发射极、所述第3端子为集电极的半导体开关元件。
8. 根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于, 所述电力变换装置具有半导体开关模块,该半导体开关模块组装有所述第1半导体开 关元件以及所述第2半导体开关元件, 所述半导体开关模块具有:与所述第1端子连接的第1模块端子、与所述第2端子连接 的第2模块端子以及感测端子、和与所述第3端子连接的第3模块端子, 所述驱动电路与所述第1模块端子和所述感测端子连接。
9. 一种电梯,其特征在于,具有: 权利要求1~8中任一项所述的电力变换装置; 通过从所述电力变换装置输出的可变频率的交流来驱动的电动机;和 由所述电动机驱动的轿厢。
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