DE102008045722A1

DE102008045722A1 - Temperaturerfassungssystem

Info

Publication number: DE102008045722A1
Application number: DE102008045722A
Authority: DE
Inventors: Noboru Miyamoto; Akira Itami-shi Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: US8602645B2; JP2009158540A; DE102008045722B4; JP4807352B2; US20090161726A1

Abstract

Ein Temperaturerfassungssystem enthält eine Leistungshalbleitervorrichtung (40), eine Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung (41) zum Erfassen einer Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, ein Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel (10, 11, 12, 13) zum Erfassen eines verlustbezogenen Eigenschaftswerts, der eine Eigenschaft ist, um einen Verlust der Leistungshalbleitervorrichtung zu beurteilen, ein Differenzwertberechnungsmittel (14, 15, 16, 17) zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und einer von der Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur aus dem verlustbezogenen Eigenschaftswert, einen Korrekttemperatursignalerzeugungsabschnitt zum Erzeugen eines korrigierten Temperatursignals durch Addieren der von der Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur und des Differenzwerts und einen Ausgabeabschnitt (20) zum Ausgeben des korrigierten Temperatursignals nach draußen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturerfassungssystem zum Messen der Temperatur einer Halbleiterleistungsvorrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
Eine Vorrichtung, indem eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem hohen Erwärmungswert wie z. B. als Leistungshalbleitermodul oder dergleichen eingegliedert ist, wird typischerweise mit einem Temperaturerfassungssystem als Teil der Vorrichtung versehen. Im Folgenden wird die Verwendung von Temperatursignalen veranschaulicht, die durch das Temperaturerfassungssystem erfasst und ausgegeben werden. Zunächst werden sie für einen Überhitzungsschutz der Leistungshalbleitervorrichtung verwendet. Wenn das oben genannte Temperatursignal verwendet wird, ist eine Steuerung möglich, um zu verhindern oder zu erfassen, dass die Leistungshalbleitervorrichtung eine vorbestimmte Temperatur oder mehr erreicht. Als anderes Beispiel kann das oben erwähnte Temperatursignal verwendet werden, wenn eine Vorrichtung, in der die oben genannte Leistungshalbleitervorrichtung eingegliedert ist, eine rückgekoppelte Steuerung durchführt. Da in diesem Fall ein Steuersignal für die Leistungshalbleitervorrichtung oder dergleichen definiert wird basierend auf dem o. g. Temperatursignal, ist es möglich, ein Steuersignal mit geringerem Verlust zu erzeugen.
Wie oben erwähnt ist das Temperatursignal, das von dem Temperaturerfassungssystem erfasst und ausgegeben wurde, nützlich für den Überhitzungsschutz oder zum Verringern von Verlusten in einer rückgekoppelten Steuerung. Dann, wenn dieses Temperatursignal sich einer hohen Genauigkeit nähert, d. h. wenn es näher an den höchsten Temperaturwert der Leistungshalbleitervorrichtung kommt, ist es vorzuziehen, es zu ermöglichen, einen richtigen Überhitzungsschutz durchzuführen und ein Steuersignal mit verringertem Verlust zu erzeugen.

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 07-135731
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 07-153920
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 07-075349
Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 07-107784
Patentdokument 5: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 08-322240
Patentdokument 6: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-337084

Patentdokument 1 offenbart ein Temperaturerfassungssystem, das einen Thermistor enthält, der in einer Position im Abstand von der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist, und einen ON-Chip-Temperatursensor, der näher an dem Höchsttemperaturerzeugungsabschnitt in der Leistungshalbleitervorrichtung ist als der oben genannte Thermistor. Dieses Temperaturerfassungssystem verwendet den Thermistor, um eine Temperaturerfassung mit einem hohen Signal-Rauschverhältnis (SRV) durchzuführen, wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung so niedrig ist, dass kein Überhitzungsschutz erforderlich ist. Wenn andererseits die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung hoch ist und nahe bei der Temperatur liegt, bei der der Überhitzungsschutz erforderlich ist, wird die Temperatur nahe der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung mittels des ON-Chip-Temperatursensors erfasst. Somit ändert das in dem Patentdokument 1 offenbarte Temperaturerfassungssystem die Temperaturerfassungsmethode entsprechend der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung.
Wenn in dem Temperaturerfassungssystem, das im Patentdokument 1 beschrieben ist, eine Position, an der der Temperatursensor bereitgestellt ist, und eine Position (Höchsttemperaturpunkt) in der Leistungshalbleitervorrichtung, die die höchste Temperatur während des Normalbetriebs anzeigt, verschieden sind, gibt es einen Temperaturunterschied zwischen der von dem Thermistor oder dem ON-Chip-Temperatursensor ausgegebenen Temperatur und der höchsten Temperatur in der Leistungshalbleitervorrichtung. Dann schwankt der Temperaturunterschied entsprechend dem Wert einer Last der Leistungshalbleitervorrichtung oder dergleichen (z. B. Strom oder Spannung). Ein von im Patentdokument 1 oder einem anderen Patentdokument beschriebenen Temperaturerfassungssystem ausgegebenes Temperatursignal berücksichtigt jedoch nicht, dass sich der Temperaturunterschied ändert. Daher wird erwogen, dass das Temperatursignal, das von dem in Patentdokument 1 oder dergleichen beschriebenen Temperaturerfassungssystem erzeugt wird, die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung möglicherweise nicht genau wiedergibt. Demzufolge gibt es ein Problem, dass kein korrekter Überhitzungsschutz durchgeführt werden kann oder ein Steuersignal mit verringertem Verlust nicht erzeugt werden kann. Der Temperaturunterschied kann aufgehoben werden durch Anordnen des ON-Chip-Temperatursensors an dem Höchsttemperaturpunkt der Leistungshalbleitervorrichtung. In einem solchen Fall tritt jedoch oft das Problem auf, dass dies die Leistungsfähigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung beeinträchtigt und Drahtbonden in dem Zusammenbauvorgang schwierig macht.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Temperaturerfassungssystem bereitzustellen, das die Temperatur einer Leistungshalbleitervorrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit messen kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Temperaturerfassungssystem gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Temperaturerfassungssystem enthält eine Leistungshalbleitervorrichtung, eine Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, ein Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel zum Erfassen eines verlustbezogenen Eigenschaftswerts, der eine Eigenschaft ist, um einen Verlust der Leistungshalbleitervorrichtung zu beurteilen, ein Differenzwertberechnungsmittel zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und einer von der Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur aus dem verlustbezogenen Eigenschaftswert, einem Korrekttemperatursignalerzeugungsabschnitt zum Erzeugen eines korrigierten Temperatursignals durch Addieren der von der Chip-Temperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur und des Differenzwerts und einen Ausgabeabschnitt zum Ausgeben des korrigierten Temperatursignals nach draußen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
1 ist ein Prinzipschaltbild zum Erläutern des Aufbaus einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern des Aufbaus des Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitts.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens der Signalverstärkung, das durch einen Gradienteneinstellblock durchgeführt wird.
4 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines Filters zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Gaußfunktion zeigt.
6 zeigt einen Spannungsverlauf und einen Stromverlauf.
7 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern eines Überhitzungsschutzabschnitts.
8 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung des Überhitzungsschutzabschnitts.
Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf ein Temperaturerfassungssystem zum Messen der Temperatur einer Leistungshalbleitervorrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit. Der Temperaturunterschied zwischen der höchsten Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und der Temperatur an einer Position, an der ein Temperatursensor angeordnet ist, d. h. ein zu korrigierender Wert, kann berechnet werden als Funktion eines Wärmewiderstandswerts Rth(j – s), der durch die Positionsbeziehung zwischen dem Höchsttemperaturpunkt und der Position des Temperatursensors definiert ist, und der Last der Leistungshalbleitervorrichtung. Da Rth(j – s) einen festen Wert bezüglich einer physikalischen Beziehung der Leistungshalbleitervorrichtung (Chip) annimmt, kann der zu berechende Wert (Temperaturunterschied) als Funktion der Last der Leistungshalbleitervorrichtung berechnet werden. 1 ist ein Prinzipschaltbild zum Erläutern des Aufbaus der Ausführungsform. Die Ausführungsform ist mit einer Leistungshalbleitervorrichtung (Chip) 40 versehen. Eine Chiptemperaturerfassungsvorrichtung (im Folgenden als Temperatursensor 41 bezeichnet) wie z. B. ein Diodentemperatursensor ist auf einer Randoberfläche der Leistungshalbleitervorrichtung 40 angeordnet. Weiter ist das Temperaturerfassungssystem mit einem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 versehen, der in 1 durch ein gestricheltes Rechteck angezeigt ist. Der Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 führt eine Korrektur so durch, dass die von dem Temperatursensor 41 erfasste Temperatur (im Folgenden als "vom Sensor erfasste Temperatur" bezeichnet) der höchsten Temperatur (im Folgenden auch als "tatsächliche Temperatur" oder "Isttemperatur" bezeichnet) in der Halbleitervorrichtung 40 entspricht. Der Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 ist mit einem Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 und einem Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 versehen. Der Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 korrigiert die vom Sensor erfasste Temperatur basierend auf einem Wert, der von dem nachfolgenden Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 gewonnen wird, und die korrigierte Temperatur wird als Temperatursensorausgabe 20 ausgegeben. Andererseits erhält der Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 Lastei genschaften und dergleichen, die später beschrieben werden, und definiert verschiedene Werte, die später beschrieben werden und für die Verarbeitung durch den Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 verwendet werden, um die oben genannte korrigierte Temperatur zu gewinnen.
Das Temperaturerfassungssystem ist auch mit einem Stromsensor 44 wie z. B. einem Stromwandler (CT) versehen zum Messen eines Stromwerts der Leistungshalbleitervorrichtung 40. Weiter ist ein Spannungssensor 45 bereitgestellt zum Messen eines Spannungswerts der Leistungshalbleitervorrichtung 40. Weiter ist ein (nicht gezeigter) Leistungsmesser bereitgestellt, um einen Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung 40 zu messen. Der Stromwert, der Spannungswert und der Leistungswert, die jeweils von dem Stromsensor 44, dem Spannungssensor 45 und dem Leistungsmesser gemessen wurden, werden jeweils über einen Stromtransportpfad 36, einen Spannungstransportpfad 37 und einen Leistungstransportpfad zu dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 übertragen. Es sei angemerkt, dass je nach den Umständen ein (nicht gezeigter) Funktionsabschnitt innen oder vor dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 bereitgestellt sein kann, um eine Verarbeitung für die Signalumwandlung und dergleichen durchzuführen, die für den Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt geeignet ist, der die jeweiligen übertragenen Signale bearbeitet.
Das Temperaturerfassungssystem ist weiter mit einem Treibersignaltransportpfad 35 versehen. Der Treibersignaltransportpfad 35 ist ein Pfad (Verdrahtung) zum Übertragen des Treibersignals von der Leistungshalbleitervorrichtung 40 zu dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100. Dieses Treibersignal enthält Informationen über die Treiberfrequenz. Es sei angemerkt, dass das Treibersignal von einem Host-System 49 erzeugt wird.
Das oben genannte Treibersignal, der Stromwert, der Spannungswert und der Leistungswert sind Parameter, die definieren, wie die von dem Sensor erfasste Temperatur in dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 korrigiert werden soll. Anders ausgedrückt wird der Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 nicht nur dazu verwendet, einen Differenzwert zwischen der Temperatur (Höchsttemperatur) der Leistungshalbleitervorrichtung 40 und der von dem Sensor erfassten Temperatur aus dem Treibersignal, dem Stromwert, dem Spannungswert und dem Leistungswert zu berechnen, sondern auch, um eine Temperaturauflösung bei einer Signalverstärkung und eine Filterzeitkonstante festzulegen. Dann addiert er einen Differenzwert zu der von dem Sensor erfassten Temperatur als Temperatursensorausgabe 20 und gibt einen Wert, der unter Verwendung der Temperaturauflösung bei der Signalverstärkung und der Filterzeitkonstante und dergleichen verarbeitet wurde, aus.
Das Obige beschreibt den prinzipiellen Aufbau des Temperaturerfassungssystems. Das Hauptmerkmal ist der Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 in 1. Im Folgenden wird ein bestimmter Aufbau des Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitts 100 mit Bezug auf 2 beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern des Aufbaus des Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitts 100 und dergleichen der Ausführungsform. In 2 ist der Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 durch ein gestricheltes Rechteck dargestellt. Weiter sind der Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 und der Halbleiterlastkorrekturwerteinstellab schnitt 43, die in dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 bereitgestellt sind, jeweils durch gestrichelte Rechtecke dargestellt.
Der Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 ist versehen mit einem Addierabschnitt 19, einem Gradienteneinstellblock 28 und einem Filter 29. Ein Signal der vom Sensor erfassten Temperatur und verschiedene Signale, die als Korrekturwerte in dem Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt, der unten beschrieben wird, erzeugt werden, werden diesem Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 eingegeben. Der Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 hat einen Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt und einen Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt. Das Spannungssignal, das Stromsignal, das Treibersignal und das Leistungssignal werden dem Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt eingegeben. Hierbei beziehen sich das Spannungssignal, das Stromsignal, das Treibersignal und das Leistungssignal auf die Leistungshalbleitervorrichtungen. Anders ausgedrückt können das Spannungssignal, das Stromsignal, das Treibersignal und das Leistungssignal Lasteigenschaften der Leistungshalbleitervorrichtungslasteigenschaften sein. Hierbei meint Lasteigenschaften Eigenschaften, die mit den Verlusten der Leistungshalbleitervorrichtung zusammenhängen. Das Spannungssignal, das Stromsignal, das Treibersignal und das Leistungssignal werden von den oben genannten Transportpfaden (35–37) jeweils über einen Spannungssignalumwandlungsabschnitt 10, einen Stromsignalumwandlungsabschnitt 11, einen Treibersignalumwandlungsabschnitt 12 und einen Leistungssignalumwandlungsabschnitt 13 eingegeben.
Im Folgenden wird der Aufbau des Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitts beschrieben, der die oben genannten Eingän ge empfängt. Der Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt ist mit einem ersten Korrekturabbildungsabschnitt 14 versehen. In dem ersten Korrekturabbildungsabschnitt 14 ist eine Korrelation zwischen einem Differenzwert aus der vom Sensor erfassten Temperatur und der Ist-Temperatur (im Folgenden einfach als "Differenzwert" bezeichnet) und dem Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung gespeichert. Der erste Korrekturabbildungsabschnitt gibt den oben genannten Differenzwert basierend auf der oben genannten Korrelation aus, wenn der Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Differenzwert, der von dem ersten Korrekturabbildungsabschnitt 14 ausgegeben wird, als erster Differenzwert bezeichnet wird.
Der Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt ist weiter mit einem zweiten Korrekturabbildungsabschnitt 15 versehen. In dem zweiten Korrekturabbildungsabschnitt 15 ist eine Korrelation zwischen dem Differenzwert und dem Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung gespeichert. Der zweite Korrekturabbildungsabschnitt 15 berechnet einen Differenzwert basierend auf der Korrelation, wenn der Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung eingegeben wird. Es sei angemerkt, dass der Differenzwert, der von dem zweiten Korrekturabbildungsabschnitt 15 ausgegeben wird, als zweiter Differenzwert bezeichnet wird.
Der Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt ist weiter mit einem dritten Korrekturabbildungsabschnitt 16 versehen. In dem dritten Korrekturabbildungsabschnitt 16 ist eine Korrelation zwischen dem Differenzwert und einem Treibersignal (einer Treiberfrequenz) der Leistungshalbleitervorrichtung gespeichert. Der dritte Korrekturabbildungsabschnitt 16 berechnet den Differenzwert basierend auf der oben genannten Korrelation, wenn das Treibersignal der Leistungshalbleitervorrichtung eingegeben wird. Der von dem dritten Korrekturabbildungsabschnitt 16 ausgegebene Differenzwert wird als dritter Differenzwert bezeichnet.
Der Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt ist weiter mit einem vierten Korrekturabbildungsabschnitt 17 versehen. In dem vierten Korrekturabbildungsabschnitt 17 ist eine Korrelation zwischen dem Differenzwert und dem Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung gespeichert. Der vierte Korrekturabbildungsabschnitt 17 berechnet einen Differenzwert basierend auf der oben genannten Korrelation, wen der Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung eingegeben wird. Der von dem vierten Korrekturabbildungsabschnitt 17 ausgegebene Differenzwert wird als vierter Differenzwert bezeichnet.
Der Ist-Korrekturdifferenzwerterzeugungsabschnitt ist weiter mit einem Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 versehen, der hinter dem oben genannten ersten Korrekturabbildungsabschnitt 14, dem zweiten Korrekturabbildungsabschnitt 15, dem dritten Korrekturabbildungsabschnitt 16 und dem vierten Korrekturabbildungsabschnitt 17 angeordnet ist. Der Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 gewichtet den ersten Differenzwert, den zweiten Differenzwert, den dritten Differenzwert und den vierten Differenzwert in einer später beschriebenen Weise, um einen Differenzwert (im Folgenden als "Ist-Korrekturdifferenzwert" bezeichnet) zu berechnen, so dass die tatsächliche vom Sensor erfasste Temperatur korrigiert werden kann.
Die Ausgabe des Gewichtungsberechnungsabschnitts 18, d. h. der Ist-Korrekturdifferenzwert, wird an den Addierabschnitt 19 des Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitts 42 übertragen, wobei der Ist-Korrekturdifferenzwert zu der von dem Sensor er fassten Temperatur addiert wird. Dann wird ein Additionsergebnis an den folgenden Gradienteneinstellblock 28 übertragen.
Im Folgenden wird der Aufbau des Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitts in dem in 2 gezeigten Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 beschrieben. Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist mit einem ersten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23 versehen. In dem ersten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23 ist eine Korrelation zwischen dem Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf den Spannungswert verwendet werden soll, gespeichert. Der Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wert der im Hinblick auf den Spannungswert zu verwendenden Filterzeitkonstante sind ebenfalls in dem ersten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der erste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23 kann ausgehend von dem eingegebenen Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für den Spannungswert geeignet sind.
Wenn der Eingangsspannungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der erste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits der eingegebene Spannungswert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der erste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist weiter mit einem zweiten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24 versehen. In dem zweiten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24 ist eine Korrelation zwischen dem Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf den Stromwert verwendet werden soll, gespeichert. Der Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wert der im Hinblick auf den Stromwert zu verwendenden Filterzeitkonstante sind ebenfalls in dem zweiten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der zweite Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24 kann ausgehend von dem eingegebenen Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für den Stromwert geeignet sind.
Wenn der Eingangsstromwert größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der zweite Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits der eingegebene Stromwert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der zweite Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist weiter mit einem dritten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 versehen. In dem dritten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 ist eine Korrelation zwischen dem Treibersignal der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf das Treibersignal verwendet werden soll, gespeichert. Das Treibersignal der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wert der im Hinblick auf das Treibersignal zu verwendenden Filterzeitkonstante sind ebenfalls in dem dritten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der dritte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 kann ausgehend von dem eingegebenen Treibersignal der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für das Treibersignal geeignet sind.
Wenn die Frequenz des Eingangstreibersignals größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der dritte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits die Frequenz des Eingangstreibersignals kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der dritte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist weiter mit einem vierten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 versehen. In dem vierten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 ist eine Korrelation zwischen der Temperatursensorausgabe 20 und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf die Temperatursensorausgabe 20 verwendet werden soll, gespeichert. Dabei ist die Temperatursensorausgabe 20 ein Temperatursignal, das von dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt (100) ausgegeben wird. Die Temperatursensorausgabe 20 und der Wert der im Hinblick auf die Temperatursensorausgabe 20 zu verwendenden Filter zeitkonstante sind ebenfalls in dem vierten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der vierte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 kann ausgehend von der eingegebenen Temperatursensorausgabe 20 der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für die Temperatursensorausgabe 20 geeignet sind.
Wenn der Eingangswert der Temperatursensorausgabe 20 größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der vierte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits der Eingangswert der Temperatursensorausgabe 20 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der vierte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist weiter mit einem fünften Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 27 versehen. In dem fünften Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 27 ist eine Korrelation zwischen de von dem Sensor erfassten Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf die von dem Sensor erfasste Temperatur verwendet werden soll, gespeichert. Die von dem Sensor erfasste Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wert der im Hinblick auf die von dem Sensor erfasste Temperatur zu verwendenden Filterzeitkonstante sind ebenfalls in dem fünften Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der fünfte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungs abschnitt 27 kann ausgehend von der eingegebenen von dem Sensor erfassten Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für die von dem Sensor erfasste Temperatur geeignet sind.
Wenn die eingegebene von dem Sensor erfasste Temperatur größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der fünfte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 27 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits die eingegebene von dem Sensor erfasste Temperatur kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der fünfte Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 27 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist mit einem sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 versehen. In dem sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 ist eine Korrelation zwischen dem Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung und einer Temperaturauflösung, die bei einer Signalverstärkung in Hinblick auf den Leistungswert verwendet werden soll, gespeichert. Der Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung und der Wert der im Hinblick auf den Leistungswert zu verwendenden Filterzeitkonstante sind ebenfalls in dem sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt gespeichert. Der sechste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 kann ausgehend von dem eingegebenen Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung eine Temperaturauflösung und eine Filterzeitkonstante ausgeben, die für den Leistungswert geeignet sind.
Wenn der eingegebene Leistungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der sechste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 einen Inhalt aus, dass niedrigere Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten. Wenn andererseits der eingegebene Leistungswert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gibt der sechste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 einen Inhalt aus, dass hohe Werte für die Temperaturauflösung und die Filterzeitkonstante gewählt werden sollten.
Somit führen der erste bis sechste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt entsprechend den jeweiligen Eingaben Ausgaben durch, die auf die Werte der Temperaturauflösung und der Filterzeitkonstante bezogen sind.
Der Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitt ist weiter mit einem Schalter 32 versehen. Die Ausgaben des oben genannten ersten bis sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts werden dem Schalter 32 eingegeben. Der Schalter 32 wählt aus den Ausgaben des ersten bis sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts durch ein später beschriebenes Verfahren eine beliebige der Ausgaben aus und gibt sie aus. Diese Ausgabe wird an den Gradienteneinstellblock 28 und das Filter 29 (die später beschrieben werden) in dem Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 übertragen.
Der Gradienteneinstellblock 28 des Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitts 42 verstärkt die Ausgabe von dem Addierabschnitt 19 auf der Grundlage eines Gradienten (Temperaturauflösung), der durch den Schalter 32 des Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitts in dem Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 definiert ist. Daher ist der Gradientenein stellblock 28 mit dem Addierabschnitt 19 und dem Schalter 32 verbunden. 3 wird verwendet, um mehr Details der Verstärkung zu beschreiben, die durch den Gradienteneinstellblock 28 durchgeführt wird. 3 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens der Signalverstärkung, das durch den Gradienteneinstellblock 28 durchgeführt wird. In 3 ist die Horizontal achse die Temperatur, die von dem Addierabschnitt 19 übertragen wird, und die Vertikalachse ist die Ausgangsspannung des Gradienteneinstellblocks 28. Die Verstärkung wird unter Verwendung eines Gradienten 70 und eines Gradienten 72 durchgeführt. Anders ausgedrückt wird die Verstärkung entsprechend dem Gradienten 70 durchgeführt, wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung in einem Bereich von TA bis TB liegt. Andererseits wird die Verstärkung entsprechend dem Gradienten 72 durchgeführt, wenn die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung in einem Bereich TB bis TC liegt. Die Auswahl zwischen dem Gradienten 70 und dem Gradienten 72 hängt von dem Inhalt ab, der durch das von dem Schalter 32 empfangene Signal angegeben wird.
Somit wird die Temperaturauflösung abhängig von der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung verändert. Aus 3 ist klar, dass die Verstärkung unter Verwendung des Gradienten 70 verglichen mit der Verstärkung unter Verwendung des Gradienten 72 zu einer relativ hohen Verstärkung führt.
Das Filter 29 ist hinter dem Gradienteneinstellblock 28 des oben genannten Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitts 42 angeordnet. Das Filter 29 führt ein Filtern des von dem Gradienteneinstellblock 28 ausgegebenen Signals entsprechend der Zeitkonstante durch, die durch den Schalter 32 des Einstellwert/Zeitkonstantenerzeugungsabschnitts in dem Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 definiert ist. Daher ist das Filter 29 mit dem Gradienteneinstellblock 28 und dem Schalter 32 verbunden. Das Filter 29 ist aus einer in 4 gezeigten RC-Schaltung gebildet. 4 ist ein Schaltbild, das den Aufbau des Filters 29 zeigt. Das Filter 29 ist mit Widerständen 56, 58, 60 versehen. Transistoren 50, 52, 54 sind an beiden Enden jedes der Widerstände 56, 58, 60 angeordnet. Weiter ist ein Kondensator 51 bereitgestellt. Wie oben erläutert hat das Filter 29 einen RC-Schaltungsaufbau, und die Zeitkonstante ist veränderbar durch Ein- oder Ausschalten der Transistoren 50, 52, 54.
Nachdem das Signal durch das Filter 29 gefiltert wurde, wird es als Temperatursensorausgabe 20 von dem Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitt 100 nach außen ausgegeben. Das Temperaturerfassungssystem der vorliegenden Ausführungsform hat den oben beschriebenen Aufbau. Im Folgenden wird ein Temperaturberechnungsverfahren für das Temperaturerfassungssystem der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird die von dem Sensor erfasste Temperatur in den Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitt 42 eingegeben, und Information über den Spannungswert, den Stromwert, das Treibersignal und den Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung wird in den Halbleiterlastkorrekturwerteinstellabschnitt 43 eingegeben. Diese Werte werden jeweils von dem Spannungssignalumwandlungsabschnitt 10, dem Stromsignalumwandlungsabschnitt 11, dem Treibersignalumwandlungsabschnitt 12 und dem Leistungssignalumwandlungsabschnitt 13 und einem Sensortemperaturübertragungsabschnitt 30 übertragen.
Insbesondere wird die von dem Sensor erfasste Temperatur auch dem Addierabschnitt 19 und dem fünften Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 27 eingegeben. Andererseits werden der Spannungswert, der Stromwert, das Treibersignal und der Leistungswert weiter jeweils dem ersten Korrekturabbildungsab schnitt 14, dem zweiten Korrekturabbildungsabschnitt 15, dem dritten Korrekturabbildungsabschnitt 16 und dem vierten Korrekturabbildungsabschnitt 17 zugeführt. Weiter werden der Spannungswert, der Stromwert, das Treibersignal und der Leistungswert jeweils dem ersten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 23, dem zweiten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 24, dem dritten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 25 und dem sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 34 zugeführt. Weiter wird die Temperatursensorausgabe 20 dem vierten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt 26 zugeführt.
Der erste Korrekturabbildungsabschnitt 14, der zweite Korrekturabbildungsabschnitt 15, der dritte Korrekturabbildungsabschnitt 16 und der vierte Korrekturabbildungsabschnitt 17, die die oben genannten Eingaben empfangen haben, berechnen jeweils einen Differenzwert. Dann werden die berechneten Differenzwert dem Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 als berechnete erste bis vierte Differenzwerte zugeführt.
Der Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 berechnet den oben genannten Ist-Korrekturdifferenzwert. Die Berechnung des Ist-Korrekturdifferenzwerts wird wie folgt durchgeführt. Zunächst bestimmt der Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 die Größe der Änderung zwischen dem derzeitigen Wert und dem vorigen Wert des Spannungswerts, des Stromwerts, des Treibersignals und des Leistungswerts. Die jeweiligen Größen der Änderung werden so umgewandelt, dass der Spannungswert, der Stromwert, das Treibersignal und der Leistungswert relativ verglichen werden können, beispielsweise durch ein Verfahren der Ranganordnung der jeweiligen Größen der Änderungen jeweils entsprechend der Größe der Änderung. Wenn die jeweiligen Größen der Änderungen relativ vergli chen werden können, werden der Spannungswert, der Stromwert, das Treibersignal und der Leistungswert nach der Größe der Änderung in absteigender Rangreihenfolge angeordnet.
Es sei beispielsweise angenommen, dass der Spannungswert, der Stromwert, das Treibersignal und der Leistungswert als Ergebnis des oben erwähnten relativen Vergleichs in absteigender Reihenfolge nach der Größe der Änderung angeordnet sind. Wenn sie wie oben erwähnt in der Rangfolge angeordnet sind, werden der erste Differenzwert, der zweite Differenzwert, der dritte Differenzwert und der vierte Differenzwert durch eine Gewichtungsfunktion gewichtet. Die Gewichtungsfunktion ist eine Funktion zum Zurückgeben eines größeren Wertes (Koeffizienten), wenn die oben genannte Rangordnung höher und die Größe der Änderung größer ist.
Ein Beispiel für so eine Gewichtungsfunktion ist in 5 gezeigt. 5 ist ein Diagramm, das eine Gauß-Funktion zeigt. 5 zeigt, dass der Differenzwert (hier der erste Differenzwert), der eine höhere Rangordnung hat, mit einem höheren Koeffizienten multipliziert wird, und dass die Differenzwerte, die eine niedrigere Rangordnung haben, mit einem niedrigeren Koeffizienten multipliziert werden.
Die Summe der in der oben erwähnten Weise gewonnenen Produkte wird als Ist-Korrekturdifferenzwert zu dem Addierabschnitt ausgegeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist die in 5 gezeigte Gauß-Funktion so standardisiert und eingestellt, dass die Summe der Koeffizienten, die mit dem ersten bis vierten Differenzwert zu multiplizieren sind, eins ist. Da die Bedeutung des Bereitstellens des Gewichtungsberechnungsabschnitts darin liegt, wirkungsvolle Verwendung der Differenzwerte zu machen, die aus einer Mehrzahl von Lasteigenschaften berechnet sind, um einen Ist-Korrekturdifferenzwert zu definieren, ist das Vorhandensein dieser Einstellung oder des Verfahrens optional.
Als nächstes werden der Ist-Korrekturdifferenzwert, der durch den Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 berechnet wurde, und die von dem Sensor detektierte Temperatur dem Addierabschnitt 19 eingegeben. Hierbei werden der Ist-Korrekturdifferenzwert und die von dem Sensor erfasste Temperatur aufeinander addiert.
Andererseits berechnen der erste bis sechste Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt, die die oben genannten Eingaben empfangen, einen Gradienten (eine Temperaturauflösung) und einer Filterzeitkonstante jeweils basierend auf den Eingabewerten. Diese Berechnung wird durchgeführt basierend auf Abbildungen, die im Voraus in dem ersten bis sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt eingestellt sind. Die Ausgabe jedes der ersten bis sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitte wird dem Schalter 32 eingegeben.
Der Schalter 32 wählt den Wert eines der Gradienten (Temperaturauflösungen) und Filterzeitkonstanten, die von dem ersten bis sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungen berechnet wurde. Die Auswahl wird wie folgt durchgeführt: Zunächst wird wie in dem Gewichtungsberechnungsabschnitt die Größe der Änderung von dem vorigen Wert zu dem derzeitigen Wert bezüglich des Spannungswerts, des Stromwerts, des Treibersignals, des Leistungswerts, der von dem Sensor erfassten Temperatur und der Temperatursensorausgabe bestimmt und jeweils in einen jeweiligen vergleichbaren Wert umgewandelt. Als nächstes wird als Ergebnis des jeweiligen Vergleichs eine Eigenschaft, die die maximale Größe der Änderung aufweist, ausgewählt. Dann wird eine der Ei genschaften ausgewählt aus dem gewählten Spannungswert, Stromwert, Treibersignal, Leistungswert, vom Sensor erfasste Temperatur und Temperatursensorausgabe. Der Gradient (die Temperaturauflösung) und die Filterzeitkonstante, die von dem Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitt ausgegeben werden, der die ausgewählte Eigenschaft eingegeben wurde, sind der Gradient (die Temperaturauflösung) und die Filterzeitkonstante, die von dem Schalter 32 gewählt werden.
Der Gradient (die Temperaturauflösung), die von dem Schalter 32 gewählt wurde, werden zu dem Gradienteneinstellblock 28 ausgegeben. Andererseits wird die Zeitkonstante, die von dem Schalter 32 gewählt wurde, zu dem Filter 29 ausgegeben.
Nach Ende der obigen Bearbeitung wird die Ausgabe des Addierabschnitts 19 in den Gradienteneinstellblock 28 des Temperatursensorkorrekturverarbeitungsabschnitts 42 mit dem Gradienten verstärkt, der von dem Schalter 32 gewählt wurde. Das in dem Gradienteneinstellblock 28 verstärkte Signal wird dem Filter 29 eingegeben. In dem Filter 29 wird das in dem Gradienteneinstellblock 28 verstärkte Signal mittels eines Filters gefiltert, dessen Zeitkonstante durch den Schalter 32 gewählt wurde. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Ändern der Zeitkonstante verwendet einen in 4 gezeigten Transistor.
Das gefilterte Signal wird an eine externe Vorrichtung oder dergleichen als Temperatursensorausgabe 20 ausgegeben. Das Obige beschreibt die Verarbeitung, die von dem Temperaturerfassungssystem der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Es sei angemerkt, dass die oben genannte Ausführungsform über Software auf einem Mikrocomputer oder durch eine Analogschaltung in der Form eines IC verwirklicht sein kann.
Gemäß dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform kann die Abweichung zwischen der von dem Sensor erfassten Temperatur und der höchsten Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung verringert oder beseitigt werden. Da der erste bis vierte Korrekturabbildungsabschnitt bereitgestellt sind, um Differenzwerte entsprechend den Lasteigenschaften wie z. B. dem Spannungswert, dem Stromwert, dem Treibersignal und dem Leistungswert zu berechnen, können den jeweiligen Lasteigenschaften entsprechende Differenzwerte berechnet werden. Dann führt der Gewichtungsberechnungsabschnitt eine Gewichtung entsprechend der Größe der Änderung der Lasteigenschaften durch, um den ersten bis vierten Differenzwert in der Reihenfolge zu berechnen, um den Ist-Korrekturdifferenzwert zu berechnen. Somit nimmt der Ist-Korrekturdifferenzwert einen Wert an, der eine Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur (Ist-Temperatur) und der von dem Sensor erfassten Temperatur mit einem hohen Grad an Genauigkeit wiedergibt. Auch wenn die tatsächliche Temperatur nicht direkt gemessen werden kann, kann die tatsächliche Temperatur daher durch Addieren des Ist-Korrekturdifferenzwerts zu der von dem Sensor erfassten Temperatur mit einem hohen Grad an Genauigkeit ausgegeben werden.
Hierbei wird eine Ranganordnung durchgeführt durch den Gewichtungsberechnungsabschnitt abhängig von der Größe der Änderung der Lasteigenschaften wie z. B. Stromwert, Spannungswert, usw. wie oben erwähnt, was zu dem Folgenden führt: Anders ausgedrückt sei angenommen, dass das Temperaturerfassungssystem der vorliegenden Ausführungsform für ein System verwendet wird, das eine Booster-Schaltung steuert. In diesem Fall wird bei der Druckanstiegszeit die Spannung der Booster-Schaltung durch einen Tastwert des Treibersignals gesteuert, und der Stromwert wird durch die Last an der Booster-Schaltung beurteilt. Auch wenn durch den Tastwert in der Booster-Schaltung eine Spannungsänderung beurteilt wird, ist es schwierig, die Änderung im Strom zu erfassen, auch wenn der Spannungswert und das Treibersignal erfasst werden. Daher werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform, die Größen der Änderung des Stroms, der Spannung, usw. erfasst, und eine Gewichtung wird durchgeführt gemäß jeder Größe der Änderung, um den Ist-Korrekturdifferenzwert zu berechnen, was dazu führt, dass die Temperatur auch in einem Übergangszustand, in dem sich der Steuerungszustand der Last ändert exakt korrigiert werden kann (der Ist-Korrekturdifferenzwert berechnet werden kann).
Weiter ist die Bedeutung der Verstärkung durch Ändern zwischen dem Gradienten 70 und dem Gradienten 72 wie in 3 gezeigt, die von dem Gradienteneinstellblock durchgeführt wird, wie folgt: Da die Temperatur in einem Temperaturbereich T_B-T_C in 3 hoch ist, ist eher eine frühe Schutzsteuerung erforderlich als das genau Erfassen der Ist-Temperatur. Da in einer Temperaturzone T_A-T_B in 3 andererseits keine Sorge hinsichtlich des Überhitzens der Leistungshalbleitervorrichtung besteht, wird die tatsächliche Temperatur genauer erfasst und es ist erforderlich, es ins Werk zu setzen bei dem Generieren eines Steuerbefehls mit geringerem Verlust. In einer solchen Situation ist eine Verstärkung mit einer gleichförmigen Temperaturauflösung unabhängig von der Temperatur wie ein Gradient 74 in 3 nicht notwendigerweise vernünftig. Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Spannungswert, der in dem Temperaturbereich T_A-T_B zugewiesen werden soll, größer gemacht, um die Temperaturauflösung zu erhöhen, während die Temperaturauflösung in dem Temperaturbereich T_B-T_C verglichen mit dem Temperaturbereich T_A-T_B verringert ist. In einem System mit einem begrenzten Bereich für die Ausgangsspannung (in der vorliegenden Ausführungsform 5 V, wie in 3 gezeigt) hilft dies bei der rückgekoppelten Steuerung in dem Niedrigtemperaturbereich (T_A-T_B) mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
Weiter kann das in dieser Ausführungsform bereitgestellte Filter die Zeitkonstante auf der Grundlage eines Befehls von dem Schalter verändern. Dabei wird eine verringerte Filterzeitkonstante verwendet, wenn die Lasteigenschaften wie z. B. der Stromwert, der Spannungswert, usw. größer gleich einem vorbestimmten Wert sind. Wenn die Lasteigenschaften größer gleich einem vorbestimmten Wert sind, wird die niedrige Zeitkonstante wie oben beschrieben verwendet, um die Antwort zu beschleunigen, da es Sorge über das Überhitzen der Leistungshalbleitervorrichtung gibt. Dies kann die oben genannte Überhitzung verhindern, denn eine schnelle Aktualisierung der Steuerung ist möglich. Wenn andererseits die Lasteigenschaften wie z. B. der Stromwert und der Spannungswert kleiner gleich vorbestimmten Werte sind, bei denen es keine Notwendigkeit gibt, sich um die Überhitzung zu sorgen, wird die Zeitkonstante erhöht, um das gewünschte Filtern zu erzielen.
Die Lasteigenschaften wie z. B. der Stromwert, der Spannungswert, usw., die in dieser Ausführungsform verwendet wurden, sind nicht auf diejenigen in dieser Ausführungsform eingeschränkt. Anders ausgedrückt sind die Lasteigenschaften, die in der Ausführungsform genannt sind, nicht eingeschränkt, solange sie zu Lastverlusten führen. Hier wird im Folgenden ein Lastverlust beschrieben, indem ein Treibersignal als Beispiel genommen wird. Wie in 6 gezeigt enthält das Treibersignal eine Schaltinformation. 6 zeigt einen Spannungsverlauf 104 und einen Stromverlauf 106.
Insbesondere sind die Verluste einer Last, die aus dem Treibersignal erfasst sind, ein Schaltverlust 101 und ein DC-Verlust 102 in 6. Solche Verluste bewirken eine Wärmeerzeugung der Leistungshalbleitervorrichtung, daher ist eine Überwachung unter dem Gesichtspunkt eines Überhitzungsschutzes erforderlich. Da der Wert des Verlustes aus der entsprechenden Lasteigenschaft erfasst werden kann, wird die Korrelation Lasteigenschaft-Differenzwert im Voraus in Form einer Abbildung oder dergleichen bereitgestellt. In der Ausführungsform ist dies der dritte Korrekturabbildungsabschnitt 16. Dann wird der Differenzwert (hier der dritte Differenzwert), der der Summe aus dem Schaltverlust 101 und dem DC-Verlust 102 entspricht, aus der Treiberfrequenz des Treibersignals berechnet (oder der Lastverlust kann direkt verwendet werden).
Wenn in dem Beispiel des Treibersignals die Treiberfrequenz beispielsweise kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, ist es erforderlich, den DC-Verlust zusätzlich zu dem Schaltverlust zu berücksichtigen. Wenn die Treiberfrequenz größer als der vorbestimmte Wert ist, braucht der DC-Verlust nicht berücksichtigt zu werden, da der Schaltverlust dominant wird.
Wie unter Verwendung des Beispiels des Treibersignals erläutert, sind die Lasteigenschaften Eigenschaften, die zu Verlusten führen. Die Eigenschaften, die zu Verlusten führen, enthalten Information bezüglich der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung zusätzlich zu dem Strom, der Spannung, dem Treibersignal und der elektrischen Leistung.
Auch wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 den ersten bis vierten Differenzwert mit Gewichtungsfunktionen multipliziert, um den Ist-Korrekturdifferenzwert zu erzeugen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Anders ausgedrückt kann der Gewichtungsberechnungsabschnitt 18 einen Differenzwert aus den eingegebenen ersten bis vierten Differenzwerten wählen, um den Differenzwert als den Ist-Korrekturdifferenzwert einzustellen. In diesem Fall können die Wirkungen der Erfindung erzielt werden. Dabei wird berücksichtigt, dass die oben genannte "Auswahl" durchgeführt wird basierend auf der Größe der Änderung von dem vorigen Wert der Lasteigenschaften, beispielsweise wie der Schalter 32 ausgeführte ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Korrekturabbildungsabschnitt 14, der zweite Korrekturabbildungsabschnitt 15, der dritte Korrekturabbildungsabschnitt 16 und der vierte Korrekturabbildungsabschnitt 17 bereitgestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau eingeschränkt. Anders ausgedrückt kann die Anzahl der Korrekturabbildungsabschnitte größer oder kleiner als 4 sein, um die Wirkung der Erfindung zu erzielen, so lang ein korrekter Überhitzungsschutz und eine Steuerung mit weniger Verlust möglich sind. Wenn es beispielsweise kein Problem wird, den Ist-Korrekturdifferenzwert lediglich aus der Spannung der Leistungshalbleitervorrichtung (Last) zu bestimmen, braucht nur der erste Korrekturabbildungsabschnitt bereitgestellt zu sein, was zu einer Vereinfachung des Temperaturberechnungsverarbeitungsabschnitts 100 führt. Aus demselben Grund ist das Bereitstellen von sechs Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitten, d. h. des ersten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts 23, des zweiten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts 24, des dritten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts 25, des vierten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungs abschnitts 26, des fünften Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts 27 und des sechsten Gradienten/Filterzeitkonstantenabbildungsabschnitts 34 nicht wesentlich, um die Wirkungen der Erfindung zu erzielen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der erste Korrekturabbildungsabschnitt 14 Signale der von dem Sensor erfassten Temperatur und des Spannungswerts aufnehmen, um einen Unterschied zwischen der von dem Sensor erfassten Temperatur und der Ist-Temperatur zu definieren. In diesem Fall ist eine genauere Berechnung des ersten Differenzwerts möglich. Dasselbe gilt für den zweiten, dritten und vierten Korrekturabbildungsabschnitt.
Eine zweite Ausführungsform bezieht sich auf ein Temperaturerfassungssystem zum Durchführen des Überhitzungsschutzes der Leistungshalbleitervorrichtung und dergleichen basierend auf dem akkuraten Messergebnis der Ist-Temperatur. Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist bis auf den folgenden Punkt derselbe wie derjenige der ersten Ausführungsform. Anders ausgedrückt ist die vorliegende Ausführungsform zusätzlich zu dem Aufbau der ersten Ausführungsform mit einem in 7 gezeigten Überhitzungsschutzabschnitt 200 versehen.
Im Folgenden wird der Überhitzungsschutzabschnitt 200 mit Bezug auf 7 beschrieben. Der Überhitzungsschutzabschnitt 200 ist mit einem Prognoseblock 204 versehen. Die Temperatursensorausgabe (der Einfachheit halber in der vorliegenden Ausführung als "Tmess" bezeichnet) als die Ausgabe des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Temperaturerfassungssystems wird dem Prognoseblock 204 als Eingabewert eingegeben. Dann berechnet der Prognoseblock 204 eine Differenz ΔT zwischen dem oben erwähnten Tmess und einer prognostizierten Temperatur, nachdem eine vorbe stimmte Zeit abgelaufen ist. Der Überhitzungsschutzabschnitt 200 ist mit einem Addierabschnitt 206 hinter dem Prognoseblock 204 versehen. Der Addierabschnitt 206 addiert die in dem Prognoseblock 204 berechnete Differenz ΔT zu Tmess. Das addierte Signal wird einem Überhitzungsschutzblock 208 als prognostiziertes Tmess eingegeben. Auch der Wert von Tmess wird eingegeben. Wenn das prognostizierte Tmess als Eingangssignal größer gleich der Überhitzungsschutztemperatur ist, die im Voraus in dem Überhitzungsschutzblock 208 eingestellt ist, hält der Überhitzungsschutzblock 208 die Leistungshalbleitervorrichtung (Wärmeerzeuger) an. Wenn ferner Tmess größer gleich der oben genannten Überhitzungsschutztemperatur ist, hält er die Leistungshalbleitervorrichtung an.
Verschiedene Berechnungsverfahren, die in dem Prognoseblock 204 durchgeführt werden, werden betrachtet. Im Folgenden wird ein Beispiel dargestellt. Der Prognoseblock 204 führt dTmess/dT als Ableitungsgleichung im Hinblick auf das erfasste Tmess durch und multipliziert es mit der Abtastzeit Δtime des Mikrocomputers, um ΔT zu bestimmen.
8 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung des Überhitzungsschutzabschnitts 200. Auch wenn das Diagramm in 8 anzeigt, dass die Temperatur (Tmess) der Leistungshalbleitervorrichtung zu einem Jetztzeitpunkt 84 kleiner gleich der Überhitzungsschutztemperatur ist, wird erwartet, dass eine prognostizierte Endpunkttemperatur (prognostiziertes Tmess), die für einen Zeitablaufpunkt 86 prognostiziert ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, höher als die Überhitzungsschutztemperatur ist. Da entsprechend dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform das prognostizierte Tmess zum Zeitpunkt 86, nachdem die vorbestimmte Zeit von dem Jetztzeitpunkt 84 aus abgelaufen ist, erfasst werden kann, kann der Überhitzungsschutz durchgeführt werden. Da Tmess der vorliegenden Ausführungsform dieselbe Temperatur ist wie die oben genannte Ist-Temperatur oder hinreichend nahe zu ihr ist, kann der Überhitzungsschutz der vorliegenden Ausführungsform mit einem hohen Grad an Genauigkeit durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit gemessen werden.
Natürlich sind viele Abwandlungen und Veränderungen der vorliegenden Ausführungsform im Licht der obigen Lehre möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 07-135731 [0003]
- JP 07-153920 [0003]
- JP 07-075349 [0003]
- JP 07-107784 [0003]
- JP 08-322240 [0003]
- JP 10-337084 [0003]

Claims

Temperaturerfassungssystem mit: einer Leistungshalbleitervorrichtung (40), einer Chiptemperaturerfassungsvorrichtung (41) zum Erfassen einer Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung, einem Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel (10, 11, 12, 13) zum Erfassen eines verlustbezogenen Eigenschaftswerts, der eine Eigenschaft ist, um einen Verlust der Leistungshalbleitervorrichtung zu beurteilen, einem Differenzwertberechnungsmittel (14, 15, 16, 17) zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und einer von der Chiptemperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur aus dem verlustbezogenen Eigenschaftswert, einem Korrekttemperatursignalerzeugungsabschnitt (19) zum Erzeugen eines korrigierten Temperatursignals durch Addieren der von der Chiptemperaturerfassungsvorrichtung erfassten Temperatur und des Differenzwerts und einem Ausgabeabschnitt (20) zum Ausgeben des korrigierten Temperatursignals nach draußen.
Temperaturerfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert zwei oder mehr verlustbezogene Eigenschaftswerte enthält, die gewählt sind aus einer Treiberfrequenz, einem Stromwert, einem Spannungswert und einem Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung (40), und das Differenzwertberechnungsmittel enthält: ein Änderungsgrößenberechnungsmittel zum Berechnen einer Größe einer Änderung von einem vorigen Wert bezüglich eines einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerts der verlustbezoge nen Eigenschaftswerte, die die Mehrzahl verlustbezogener Eigenschaftswerte bilden, ein Rangordnungsmittel (18) zum Anordnen der Größen der Änderungen in absteigender Reihenfolge, um die Größen der Änderungen relativ vergleichbar zu machen, ein Einzeldifferenzwertberechnungsmittel zum Berechnen eines Einzeldifferenzwerts als Differenz zwischen der Temperatur der Leistungshalbleitervorrichtung und einer von der Chiptemperaturerfassungsvorrichtung (41) erfassten Temperatur jedes mal, wenn der einzelne verlustbezogene Eigenschaftswert erfasst wird, und ein Einzeldifferenzwertgewichtungsmittel (18) zum Berechnen eines Produkts des einzelnen Differenzwerts mit einer Gewichtungsfunktion zur Rückgabe eines umso höheren Werts, je höher die Rangordnung ist, wobei der Differenzwert eine Summe von Produkten ist, die für die einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerte berechnet wurden, die von dem Einzeldifferenzwertgewichtungsmittel berechnet wird.
Temperaturerfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert zwei oder mehr verlustbezogene Eigenschaftswerte enthält, die gewählt sind aus einer Treiberfrequenz, einem Stromwert, einem Spannungswert und einem Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung (40), und das Differenzwertberechnungsmittel enthält: ein Änderungsgrößenberechnungsmittel zum Berechnen einer Größe einer Änderung von einem vorigen Wert bezüglich eines einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerts der verlustbezogenen Eigenschaftswerte, die die Mehrzahl verlustbezogener Eigenschaftswerte bilden, ein Maximaländerungsgrößeneigenschaftsidentifizierungsmittel, um die Größen der Änderungen relativ vergleichbar zu machen zum Identifizieren eines einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerts, der die maximale Größe der Änderung aufweist, und ein Spezielldifferenzwertberechnungsmittel zum Berechnen des Differenzwerts aus dem einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswert, der durch das Maximaländerungsgrößeneigenschaftsidentifizierungsmittel identifiziert wurde.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter mit einem Filter (29), das in einem Übertragungsweg des korrigierten Temperatursignals angeordnet ist und einen veränderlichen Widerstand (56, 58, 60) und einen Kondensator (51) enthält, einem ersten Zeitkonstanteneinstellmittel (50, 52, 54) zum Einstellen einer Zeitkonstanten des Filters auf eine erste Zeitkonstante, einem zweiten Zeitkonstanteneinstellmittel (50, 52, 54) zum Einstellen der Zeitkonstanten des Filters auf eine zweite Zeitkonstante, die größer als die erste Zeitkonstante ist, und einem Schaltmittel (32) zum Durchführen eines Schaltens zum Verwenden des ersten Zeitkonstanteneinstellmittels, wenn der verlustbezogene Eigenschaftswert größer gleich einem vorbestimmten Wert ist, und zum Verwenden des zweiten Zeitkonstanteneinstellmittels, wenn der verlustbezogene Eigenschaftswert kleiner als der vorbestimmten Wert ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit einem Verstärkungsabschnitt (28), der in einem Übertragungsweg des korrigierten Temperatursignals angeordnet ist, um das korrigierte Temperatursignal auf einen vorbestimmten Wert zu verstärken, wobei der Verstärkungsabschnitt enthält: ein erstes Verstärkungsmittel zum Durchführen der Verstärkung mit einer ersten Temperaturauflösung (72), ein zweites Verstärkungsmittel zum Durchführen der Verstärkung mit einer zweiten Temperaturauflösung (70), die größer ist als die erste Temperaturauflösung, und ein Schaltmittel zum Durchführen des Schaltens zum Verwenden des ersten Verstärkungsmittels, wenn der verlustbezogene Eigenschaftswert größer gleich einem vorbestimmten Wert ist, und zum Verwenden des zweiten Verstärkungsmittels, wenn der verlustbezogene Eigenschaftswert kleiner als der vorbestimmten Wert ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert das korrigierte Temperatursignal ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert die Größer einer Änderung gegenüber dem vorigen Wert des korrigierten Temperatursignals ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert eine Treiberfrequenz der Leistungshalbleitervorrichtung (40) ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert ein Stromwert der Leistungshalbleitervorrichtung (40) ist und das Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel einen Stromsensor (44) zum Messen des Stromwerts der Leistungshalbleitervorrichtung enthält.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert ein Spannungswert der Leistungshalbleitervorrichtung (40) ist und das Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel einen Spannungssensor (45) zum Messen des Spannungswerts der Leistungshalbleitervorrichtung enthält.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der verlustbezogene Eigenschaftswert ein Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung ist und das Verlusteigenschaftswerterfassungsmittel einen Leistungswertsensor zum Messen des Leistungswerts der Leistungshalbleitervorrichtung enthält.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter mit einem Überhitzungsschutzabschnitt (200) zum Ausgeben einer Warnung an eine externe Vorrichtung, wenn das korrigierte Temperatursignal (Tmess) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter mit einem Prognosewertberechnungsabschnitt (204, 206) zum Berechnen eines prognostizierten Werts der Temperatur nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit (prognostiziertes Tmess) aus dem korri gierten Temperatursignal und dem verlustbezogenen Eigenschaftswert und einem Überhitzungsschutzabschnitt (200) zum Ausgeben einer Warnung an eine externe Vorrichtung, wenn der prognostizierte Wert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Temperaturerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Schaltmittel enthält: ein Mehrfachverlusteigenschaftswerterfassungsmittel 10, 11, 12, 13) zum Erfassen von zwei oder mehr verlustbezogenen Eigenschaftswerten, die gewählt sind aus einer Treiberfrequenz, einem Stromwert, einem Spannungswert und einem Leistungswert der Leistungshalbleitervorrichtung (40), ein Änderungsgrößenberechnungsmittel (23–27, 34) zum Berechnen einer Größe einer Änderung von einem vorigen Wert bezüglich eines einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerts jedes der verlustbezogenen Eigenschaftswerte, die die Mehrzahl verlustbezogener Eigenschaftswerte bilden, ein Rangordnungsmittel zum relativen Vergleichen der einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerte zum Anordnen der einzelnen verlustbezogenen Eigenschaftswerte in einer Rangfolge, einen Gewichtungsberechnungsabschnitt zum Berechnen eines Produkts des verlustbezogenen Eigenschaftswerts mit einer Gewichtungsfunktion zur Rückgabe eines umso höheren Werts, je höher die Rangordnung ist, und einen Summenberechnungsabschnitt (32) zum Berechnen einer Summe von verlustbezogenen Eigenschaftswerten als Summe von Produkten, die von dem Gewichtungsberechnungsabschnitt berechnet wurden, wobei der verlustbezogene Eigenschaftswert die Summe der verlustbezogenen Eigenschaftswerte ist.