CN1741372A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的课题是由于为了能够调整过流保护断路的电平就使电路复杂化并需要大幅度的电路变更。本发明的半导体装置具备：多个电力用开关半导体元件；用于驱动其的控制集成电路；以及保护电路，检测在上述电力用开关元件中流经的电流，当根据该检测的信号和从基准电压获取的电压的比较而检测出过流时，使上述电力用开关元件断开，进行过流保护；并且具备用于将从上述基准电压获取的电压的线引出到外部的端子(RREF)，在该端子和接地间连接外部电阻(RR)，通过调整从上述基准电压获取的电压的大小可调整过流保护断路的电平。

Description

半导体装置
                        技术领域
本发明涉及一种内置有电力用开关半导体元件和对其进行驱动的控制集成电路的电力用的半导体装置。
                        背景技术
当该半导体装置为3相输出的变换器模块的时候，其包括：构成3相桥的6个电力用开关半导体元件IGBT(绝缘栅型双极晶体管)和为驱动这些IGBT而设置在各相的3个控制集成电路。并且，为了达到过流保护的目的，用连接在该半导体装置的外部上的分路电阻对流经各相的IGBT的电流进行检测，用该分路电阻检测的电压被取入到上述控制集成电路中的1个。在控制集成电路内的比较器中，将在基准电阻上产生的基准电压与上述检测电压进行比较，当该检测电压大于等于基准电压时，判定为IGBT是过流状态，切断由该控制集成电路产生的驱动信号，使IGBT截止。
以往，进行过流保护的断路电平基于分路电阻的电阻值来设定。一般地，固定地设定分路电阻的值，使得当在分路电阻的检测电压比0.5V大时过流保护断路进行工作。
这里，具有这样一种顾此失彼的关系，即，当使其电阻值变大时，在分路电阻的热损失就变大，而另一方面，当使上述电阻值变小时，在控制集成电路的电平判定就变得困难，降低了断路电平的精度，但是，由于以往分路电阻的阻值固定，所以无法按照半导体装置的使用方式来选择将重点放在降低热损失上还是放在提高过流保护的精度上。
作为解决这种不方便的情况的方法，例如在专利文献1中，为了在上述基准电阻上产生基准电压而使用电流镜电路，使得流经该电流镜电路的电流能够通过外部连接的电阻进行调整。
又如在专利文献2中，在将检测到的电压用放大器进行放大之后再用分压电阻分压并在过流检测电路和基准电压比较从而进行过流保护的结构中，在上述分压电阻的一个上串联或者并联连接外附电阻来改变分压比。
进而，在专利文献3中，替换在专利文献2中的外附电阻，使得通过开关切换就能够选择所希望的电阻值。
【专利文献1】特开2001-168652号公报
【专利文献2】特开2003-319552号公报
【专利文献3】特开2003-319546号公报
                     发明内容
在专利文献1的方法中，需要电流镜电路，另外，在专利文献2以及专利文献3中，为了调整检测电压，用放大器进行放大，对其输出利用分压电阻可变的分压器来调整检测电压，从而电路结构变得复杂，需要大幅度的电路变更。
本发明的半导体装置具备：电力用开关半导体元件；控制集成电路，驱动上述电力用开关半导体元件；电流检测部，检测上述电力用开关半导体元件中流过的电流；以及保护电路，将从上述电流检测部获取的检测电压与从基准电位获取的比较用基准电压相比较，当上述检测电压高于上述比较用基准电压时，使由上述控制集成电路引起的对上述电力用开关半导体元件的驱动停止，其特征在于：该半导体装置具备用于将上述比较用基准电压线引出到外部的端子，以便能利用从外部连接的电阻来变更上述比较用基准电压。
本发明将外部电阻连接在为了将上述基准电压的线引出到外部而设置的端子上，从而对上述基准电压进行增减，由此能够容易地变更过流保护断路的电平，并且由此不需要对半导体装置进行大幅度的设计变更。
                    附图说明
图1是表示本发明实施方式1的电力用半导体装置的电路图。
图2是表示图1内的控制集成电路的详细结构的控制方框图。
图3是表示本发明实施方式2的电力用半导体装置的电路图。
图4是表示图3内的控制集成电路的详细结构的控制方框图。
图5是表示IGBT的连接关系的图。
                    具体实施方式
[实施方式1]
图1表示包括6个IGBT(11、12、21、22、31、32)和对这些IGBT进行开关控制的3个控制集成电路(IC1-IC3)的电力用半导体装置100的电路图，作为一个系统，其具备：控制该电力用半导体装置100的控制器1；用于向电力用半导体装置100给电的电源2；以及由分路电阻Ro、电阻R1、电容C4构成的输入电流检测电路3。IC2、IC3的控制方框图在图2中表示。
在图1中，在向本电力用半导体装置100提供直流输入电压的端子P、N间分别并联连接有成为推拉输出电路连接的IGBT(11、12)、(21、22)、(31、32)。在同图中，对应在封装内的实际的配置，IGBT配置成纵向一列，这些6个IGBT如图5所示构成公知的三相桥。
在各IGBT(11、12)、(21、22)、(31、32)中的各连接点连接在对应的控制IC的端子Vs上，同时连接在本半导体装置100的输出端子U(VUFS)、V(VVFS)、W(VWFS)上。在这些输出端子上，连接例如3相电机M作为负载。
上述端子N通过低阻值的分路电阻Ro接地的同时，通过电阻R1以及电容C4的串联电路接地，并从电阻R1和电容C4的连接点取出表示输入电流的大小的输入电流检测信号，并提供给控制集成电路内的某一个(在这里为IC3)的端子CIN。
控制器1通过各种端子提供规定的控制信号用以控制电力用半导体装置100内的各控制集成电路(IC1～IC3)。来自电源2的15V的直流电压被提供给各控制集成电路(IC1～IC3)的各自的电源端子VCC。
此外，上述电源分别通过二极管D、电阻R2，提供给各控制集成电路的各端子VB。另外，连接在电阻R2的一端和各输出端子间的0.1～2μF左右的电容C1、C2是用于静噪，采用温度特性较好的电容。
控制集成电路IC3的高端输出端子H0连接在高端侧的IGBT31的栅极上；低端输出端子L0连接在低端侧的IGBT32的栅极上。因为即使在其他的控制集成电路IC1以及IC2中也是几乎同样的结构，所以下面主要描述由IC3以及IGBT31、32构成的1相部分的结构。
从控制集成电路IC3的端子PIN、NIN输入的信号pin、nin如图2，在输入部51进行规定的处理后，信号pin在电平移动电路52实现向高端的电平移动，并且，利用来自高端输出部53的驱动信号来驱动高端侧的IGBT31。另外，信号nin通过F0输入部57输入到低端输出部58，利用来自该低端输出部58的驱动信号来驱动低端侧的IGBT32。
另外，输入到端子CIN的输入电流检测信号作为检测电压VIN输入到IC3的比较器54的一个比较输入部(+)。在另一个基准输入部(-)输入内部基准电位VREG通过电阻RA、RB的分压电路而得的比较用基准电压(VRBF)，进而，在该IC3中，设置上述比较用基准电压VREF的线即将比较器54的基准输入部引出到外部的端子RREF，在该端子RREF和接地间连接外部电阻RR。此时，外部电阻RR和电阻RB并联连接。
当电阻RR未连接时，VREF＝VREG·RB/(RA+RB)，通过连接外部电阻RR，使比较用基准电压VREF下降。
当检测电压VIN＞比较用基准电压VRBF时，从比较器54输出“高”信号。另外，当该电源电平下降到小于等于规定值时，从低电压检测部(UV)55也输出“高”信号。当F0输出部56从比较器54或者低电压检测部55收到“高”信号时，输出“低”的故障信号F0。
该故障信号F0输入到F0输入部57的同时，从端子FO通过F0信号供给线也提供给其他的控制集成电路IC1、IC2的F0输入部57。该F0信号供给线如图1所示，利用上拉电阻R6被拉起为“高”；通过故障信号F0的输出，切换为“低”。
当F0输入部57取入故障信号F0时，通过对低端输出部58输出“低”信号，在所有的控制集成电路中，从低端输出部58停止驱动信号的输出，由此，低端侧(下侧支路)的IGBT12、22、32全部都成为截止，从而向负载M的电力供给被切断。这样，在控制集成电路IC1～IC3中具备由比较器54、低电压检测部(UV)55、F0输出部56、F0输入部57构成的保护电路。这种保护电路通常被包含在控制集成电路IC1～IC3内，可是也可以作为单独的电路。
如上所述，由于能够通过连接外部电阻RR来降低比较用基准电压VREF，所以就能够将过流保护断路的电平调低，适合将由分路电阻产生的热损失的降低作为重点的设计。另外，在IC1以及IC2中并不特别需要比较器54，在成为这种设计的情况下，可将连接在比较输入部的端子CIN接地，以使其不工作。
[实施方式2]
在图3以及图4表示本发明的实施方式2。在图2中，通过将电阻RR的一端接地来使其和电阻RB并联连接，可是在该图4中，将电阻RR的一端连接在内部基准电位上。此时，电阻RR成为和电阻RA并联连接。相对于未连接外部电阻RR时至比较器54的基准电压来说，当如图4那样连接外部电阻RR时，基准电压要上升。因此，能够将过流保护断路的电平调高，适合将过流保护的精度提高作为重点的设计。
在图2中，比较IC3和与以往类型相同的IC2可知，在本发明中，仅配备了用于将比较器54的基准输入部引出到外部的端子RREF，所以，不变更控制集成电路内的电路结构就能调整过流保护断路的电平，因此也就能够提高过流保护的精度。

Claims (3)

1.一种半导体装置，具备：电力用开关半导体元件；控制集成电路，驱动上述电力用开关半导体元件；电流检测部，检测上述电力用开关半导体元件中流过的电流；以及保护电路，将从上述电流检测部获取的检测电压与从基准电位获取的比较用基准电压相比较，当上述检测电压高于上述比较用基准电压时，使由上述控制集成电路引起的对上述电力用开关半导体元件的驱动停止，其特征在于：
该半导体装置具有用于将上述比较用基准电压线引出到外部的端子，以便能利用从外部连接的电阻来变更上述比较用基准电压。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其中将连接在上述端子上的外部电阻的另一端接地。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其中将连接在上述端子上的外部电阻的另一端连接到该半导体装置的基准电压上。
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