CN112825459B - 功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供不变更信息读取侧的接口即可输出功率器件信息的功率模块。实施方式(1)的功率模块(10A)将功率器件(1)内置，根据从控制电路即微型计算机(3)取得的控制信号对功率器件进行驱动。功率模块具有：多个第1端子(X)，它们被从微型计算机输入控制信号；主电路(21)，其基于控制信号而对功率器件进行驱动，并且对功率模块的异常进行检测；错误输出电路(22)，其在主电路检测到异常时，将错误信号从第2端子(Y)输出至微型计算机；以及切换电路(23)，其在错误信号被输出时，使第1端子作为向微型计算机的输出端子进行动作，从作为输出端子进行动作的第1端子向微型计算机输出功率器件的信息。

Description

功率模块

技术领域

本发明涉及从功率模块输出功率器件的信息的技术。

背景技术

当前，就将功率器件用作输出元件的功率模块而言，为了从其外部读取功率器件的信息，需要专用的配线(例如，专利文献1)。

专利文献1：日本特开平7-107771号公报

如果为了读取功率器件的信息而向功率模块追加专用的配线，则需要对功率器件信息的读取侧的接口进行变更。因此，在对当前产品进行置换的情况下，需要基板等装置的新设计，存在需要用于开发的成本和时间的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供不对信息读取侧的接口进行变更就能够输出功率器件的信息的功率模块。

本发明的功率模块是将功率器件内置，根据从控制电路取得的控制信号而对功率器件进行驱动的功率模块，该功率模块具有：多个第1端子，它们被从控制电路输入控制信号；主电路，其基于控制信号而对功率器件进行驱动，并且对功率模块的异常进行检测；错误输出电路，其在主电路检测到异常时将错误信号从第2端子输出至控制电路；

以及切换电路，其在错误信号被输出时，使第1端子作为向控制电路的输出端子而进行动作，从作为输出端子而进行动作的第1端子向控制电路输出功率器件的信息。

发明的效果

根据本发明的功率模块，能够将在通常时作为控制信号的输入端子而进行动作的第1端子仅在错误时用作功率器件的信息的输出端子。因此，不需要为了读取功率器件的信息而设置专用的配线，不需要变更信息读取侧的接口。

附图说明

图1是表示实施方式1的功率模块及其控制电路即微型计算机的图。

图2是表示实施方式1的功率模块的结构的图。

图3是表示切换电路的结构的图。

图4是表示与由切换电路切换的信号的流动相关的主电路的结构的图。

图5是表示实施方式2的功率模块及其控制电路即微型计算机的图。

标号的说明

1功率器件，2驱动电路，3微型计算机，7电流限制电阻，10A、10B功率模块，12续流二极管，13功率芯片，21主电路，22错误输出电路，23切换电路，24电流限制电阻，211、213、231非门，214电阻，X第1端子，Y第2端子。

具体实施方式

＜A.实施方式1＞

＜A-1.结构＞

图1示出实施方式1的功率模块10A及其控制电路即微型计算机3。图2示出功率模块10A的结构。以下，使用图1和图2，对功率模块10A进行说明。

在功率模块10A连接有控制电源V_CC。

功率模块10A具有功率器件1和对功率器件1进行驱动的IC即驱动电路2。

在图1的例子中，功率器件1是6个由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)11和续流二极管12构成的功率芯片13组合而成的三相桥电路，构成逆变器。功率器件1将直流变换为交流而进行电动机动作等。6个功率芯片13中的3个是高电位侧(P侧)，剩余的3个是低电位侧(N侧)。P侧和N侧都存在U相、V相、W相。

驱动电路2具有主电路21、错误输出电路22、切换电路23、电流限制电阻24、第1端子X、以及第2端子Y。主电路21内置有对功率模块10A整体的异常进行检测，在异常时切断向功率器件1的信号的保护功能。主电路21具有的保护功能的一个例子是短路保护、温度保护、控制电源电压下降保护等。主电路21在没有检测到异常的通常时，基于被输入至第1端子X的来自微型计算机3的控制信号即PWM信号而对功率器件1进行驱动。即，主电路21作为保护电路和驱动电路而进行动作。并且，在通常时，第1端子X作为控制信号的输入端子而进行动作。

如上所述，功率器件1由6个功率芯片构成，因此与此相匹配地，第1端子X也存在6个。即，存在UP相、VP相、WP相、UN相、VN相、WN相的第1端子X。

如果主电路21检测到异常，则错误输出电路22生成错误信号，将错误信号从第2端子Y输出至微型计算机3。具体地说，错误输出电路22生成表示主电路21有无检测到异常的错误状态信号Fo，从第2端子Y输出至微型计算机3。尽管未图示，但错误输出电路22是晶体管的开路型漏极电路，其输出通常通过上拉电阻而被上拉至5V。因此，在通常时，即在未检测到异常的状态下，错误状态信号Fo是高(H)电平。另一方面，在异常时，即在检测到异常的状态下，错误输出电路22的晶体管接通，错误状态信号Fo成为低(L)电平。以下，也将L电平的错误状态信号Fo称为错误信号。

如果错误输出电路22输出错误信号，则切换电路23对驱动电路2的信号的流动进行切换，使第1端子X作为输出端子而进行动作。

图3示出切换电路23的结构。切换电路23构成为具有非门231。被输入至切换电路23的错误状态信号Fo在切换电路23中被分支为2个。分支后的错误状态信号Fo的一者原样地被作为使能信号en而从切换电路23输出，另一者通过非门231而极性反转，被作为禁用信号而输出。

图4示出与由切换电路23切换的信号的流动相关的主电路21的结构。主电路21具有非门211、213、缓冲部212、以及电阻214。非门211的输入侧与第1端子X连接，输出侧与缓冲部212连接。缓冲部212的输入侧与功率器件1连接。在非门211与缓冲部212的连接配线形成有分支点，该分支点经由电阻214而接地。在非门211与第1端子X的连接配线形成有分支点，非门213的输出侧经由电流限制电阻7而连接至该分支点。非门213的输入侧接地。非门211、213具有使能端子和禁用端子。在非门211的使能端子输入禁用信号在禁用端子输入使能信号en。另一方面，在非门213的使能端子输入使能信号en，在禁用端子输入禁用信号/>这样，在非门211、213中，向使能端子的输入信号和向禁用端子的输入信号反转。

＜A-2.动作＞

接下来，对功率模块10A的动作进行说明。在主电路21没有检测到功率模块10A的异常的通常时，微型计算机3向第1端子X输入控制信号，主电路21基于控制信号而对功率器件1进行驱动。此时，错误输出电路22输出H电平的错误状态信号Fo。切换电路23接收错误状态信号Fo，输出H电平的使能信号en和L电平的禁用信号因此，在主电路21中，非门211变为使能，非门213变为禁用。其结果，控制信号从第1端子X朝向非门211、缓冲部212、功率器件1流动。即，第1端子X作为控制信号的输入端子而起作用。

主电路21如果检测到功率模块10A的异常，则切断向功率器件1的信号。此时，错误输出电路22输出L电平的错误状态信号Fo、即错误信号。切换电路23接收错误状态信号Fo，输出L电平的使能信号en和H电平的禁用信号因此，在主电路21中，非门211变为禁用，非门213变为使能。其结果，信号不从第1端子X朝向非门211流动，信号从非门213向输入端子流动。即，第1端子X作为输出端子而起作用。因此，能够从主电路21经由第1端子X而向微型计算机3输出包含功率器件1的信息的识别信号。这里，识别信号所包含的功率器件1的信息例如是指功率器件1的额定电流、额定电压等。

这样，功率模块10A在异常时不接收来自微型计算机3的控制信号，而从第2端子Y输出错误信号，并且从第1端子X输出识别信号。因此，微型计算机3能够通过错误信号而识别第1端子X是作为控制信号的输入端子而起作用，还是作为识别信号的输出端子而起作用。

如上述所示，第1端子X相应于功率器件1的功率芯片的数量而存在多个。因此，功率模块10A能够通过第1端子X的各端子处的输出信号的H电平和L电平的模式而表达功率器件1的信息。换言之，第1端子X的输出的有无的模式与功率器件1的信息对应。在这种情况下，功率模块10A能够将与输出的有无的模式对应的大量信息向微型计算机3输出。

另外，也可以在高电位侧的UP相、VP相、WP相的第1端子X和低电位侧的UN相、VN相、WN相的第1端子X，输出功率器件1的不同的信息。在驱动电路2中，P侧的驱动部分使用高电压，N侧的驱动部分使用低电压。因此，有时驱动电路2成为在P侧和N侧分离开的结构。在这种情况下，驱动电路2的P侧和N侧无法联动。即使在这样的情况下，驱动电路2也能够通过在P侧的第1端子X和N侧的第1端子X输出不同的信息而将这些信息向微型计算机输出。

＜A-3.效果＞

如以上所说明的那样，实施方式1的功率模块10A将功率器件1内置，根据从控制电路即微型计算机3取得的控制信号而对功率器件1进行驱动。功率模块10A具有：多个第1端子X，它们被从微型计算机3输入控制信号；主电路21，其基于控制信号而对功率器件1进行驱动，并且对功率模块10A的异常进行检测；错误输出电路22，其在主电路21检测到异常时将错误信号从第2端子Y输出至微型计算机3；以及切换电路23，其在输出错误信号时，使第1端子X作为向微型计算机3的输出端子而进行动作。并且，从作为输出端子而进行动作的第1端子X向微型计算机3输出功率器件1的信息。因此，根据功率模块10A，能够使用在通常时成为控制信号的输入端子的第1端子X而在异常时将功率器件1的信息向微型计算机3输出。这样，由于在功率模块10A未设置用于输出功率器件1的信息的专用配线，因此在微型计算机3侧，也不需要为了取得功率器件1的信息而变更接口。

＜B.实施方式2＞

＜B-1.结构＞

图5示出实施方式2的功率模块10B及其控制电路即微型计算机3。功率模块10B的特征在于，向错误状态信号Fo的输出端子即第2端子Y，从微型计算机3输入切换信号。即，第2端子Y是错误状态信号Fo的输出端子，并且也是切换信号的输入端子。而且，功率模块10B的错误输出电路22具有通过第2端子Y而输入切换信号的输入电路(未图示)。除此以外的功率模块10B的结构与实施方式1的功率模块10A相同。

＜B-2.动作＞

如果向错误输出电路22的输入电路通过第2端子Y而从微型计算机3输入切换信号，则切换电路23与错误输出电路22输出了错误信号的情况同样地，对驱动电路2的信号的流动进行切换，使第1端子X作为输出端子而进行动作。具体地说，例如切换信号是与错误信号相同的L电平的信号。而且，切换电路23与图3中对错误信号进行的说明相同地，基于切换信号而创建使能信号en和禁用信号

＜B-3.效果＞

这样，如果从微型计算机3经由第2端子Y而向错误输出电路22输入切换信号，则无论是否产生错误信号，切换电路23都使第1端子X作为向微型计算机3的输出端子而进行动作。由此，微型计算机3能够自行决定对功率器件1的信息进行读取的定时。

此外，本发明能够在本发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，对各实施方式适当地进行变形或者省略。

Claims (5)

1.一种功率模块，其将功率器件内置，根据从控制电路取得的控制信号而对所述功率器件进行驱动，

该功率模块具有：

多个第1端子，它们被从所述控制电路输入所述控制信号；

主电路，其基于所述控制信号而对所述功率器件进行驱动，并且对所述功率模块的异常进行检测；

错误输出电路，其在所述主电路检测到异常时将错误信号从第2端子输出至所述控制电路；以及

切换电路，其在所述错误信号被输出时，使所述第1端子作为向所述控制电路的输出端子而进行动作，

从作为输出端子而进行动作的所述第1端子向所述控制电路输出所述功率器件的信息。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其中，

在输出所述错误信号时，所述第1端子的各端子的输出的有无的模式与所述功率器件的信息对应。

3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其中，

在高电位侧的被输入所述控制信号的所述第1端子和低电位侧的被输入所述控制信号的所述第1端子输出所述功率器件的不同的信息。

4.根据权利要求1或2所述的功率模块，其中，

如果从所述控制电路经由所述第2端子而向所述错误输出电路输入切换信号，则无论是否产生所述错误信号，所述切换电路都使所述第1端子作为向所述控制电路的输出端子而进行动作。

5.根据权利要求3所述的功率模块，其中，

如果从所述控制电路经由所述第2端子而向所述错误输出电路输入切换信号，则无论是否产生所述错误信号，所述切换电路都使所述第1端子作为向所述控制电路的输出端子而进行动作。