DE102019202864A1

DE102019202864A1 - Ansteuervorrichtung und Leistungsmodul

Info

Publication number: DE102019202864A1
Application number: DE102019202864.0A
Authority: DE
Inventors: Shinji Sakai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-09-26
Also published as: JP2019165347A; US20190296731A1; US11146254B2; CN110311664B; CN110311664A; JP7305303B2

Abstract

Vorgesehen wird eine Technik, um einen Überstromschutz und einen Kurzschlussschutz zu ergänzen. Eine LVIC (26) enthält einen Überstrom-Detektor (26a), der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein durch eine Last (11) und ein Halbleiter-Schaltelement (6) fließender erster Strom abnormal ist oder nicht, und einen Kurzschluss-Detektor (26b), der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein nicht durch die Last (11), aber durch das Halbleiter-Schaltelement (6) fließender zweiter Strom abnormal ist oder nicht. Die LVIC (26) unterbricht das Halbleiter-Schaltelement (6) basierend auf einem Detektionsergebnis des Überstrom-Detektors (26a) und einem Detektionsergebnis des Kurzschluss-Detektors (26b).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuervorrichtung, um ein Halbleiter-Schaltelement und ein dieses enthaltendes Leistungsmodul anzusteuern.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Leistungs-Halbleitervorrichtung, die ein Halbleiter-Schaltelement nutzt, hat eine Konfiguration, in der, wenn ein Kurzschluss durch Detektion mittels eines Entsättigungsverfahrens oder dergleichen detektiert wird, das Halbleiter-Schaltelement unterbrochen wird, um die Schaltung zu schützen. Für ein Leistungsmodul wie etwa eine Invertervorrichtung wird in beispielsweise der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-005866 auch das Vorsehen einer Überstrom-Schutzschaltung vorgeschlagen, um die Last wie etwa einen Motor zu steuern.
Für eine Überstromdetektion mittels eines Nebenschlussverfahrens und eines Abtast- bzw. Abfühlverfahrens wird häufig eine Schaltung mit einem zum Unterdrücken einer Fehlfunktion eingesetzten Rauschfilter verwendet. Aufgrund des Rauschfilters liegt bei diesen Verfahren jedoch eine Schwierigkeit im Entwurf einer Schaltung, die das Halbleiter-Schaltelement schnell unterbricht. Die Kurzschlussfestigkeit der Leistungschips geeignet auszulegen ist aus diesem Grund eine schwierige Aufgabe, und es bestand ein Problem, dass eine Kostenreduzierung des Leistungschips erschwert wurde. Ferner ist ein Einsetzen des Filters in einer Kurzschlussdetektion mittels des Entsättigungsverfahrens unnötig, weshalb eine schnelle Unterbrechung des Halbleiter-Schaltelements ermöglicht wird; jedoch bestand ein Problem, dass die Variation des Leistungschips groß ist und die Genauigkeit einer Stromdetektion gering ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf das obige Problem gemacht, und um eine Technik vorzusehen, die imstande ist, einen Überstromschutz und Kurzschlussschutz zu ergänzen.
Die vorliegende Erfindung ist eine Ansteuervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, ein mit einer Last verbundenes Halbleiter-Schaltelement anzusteuern, und umfasst einen Überstrom-Detektor, der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein durch die Last und das Halbleiter-Schaltelement fließender erster Strom abnormal ist oder nicht, und einen Kurzschluss-Detektor, der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein nicht durch die Last, aber durch das Halbleiter-Schaltelement fließender zweiter Strom abnormal ist oder nicht. Die Ansteuervorrichtung unterbricht das Halbleiter-Schaltelement basierend auf einem Detektionsergebnis des Überstrom-Detektors und einem Detektionsergebnis des Kurzschluss-Detektors.
Ein Überstromschutz und ein Kurzschlussschutz können ergänzt werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der folgenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Figurenliste

1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht, die eine Ansteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 enthält;
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Kurzschluss-Detektors gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation der Halbleitervorrichtung veranschaulicht, die die Ansteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 enthält;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht, die eine Ansteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 enthält; und
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß einer Ausführungsform 3 veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Ausführungsform 1 >
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht, die eine Ansteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung enthält.
Die Halbleitervorrichtung von 1 enthält Halbleiter-Schaltelemente 1, 2, 6, 7, eine Last 11, einen Nebenschlusswiderstand 12, einen Widerstand 13, einen Kondensator 14, eine Stromversorgung 15, integrierte Hochspannungsschaltungen (HVIC) 21, 22, welche Gatetreiber auf einer hohen Seite bzw. High-Side sind, integrierte Niederspannungsschaltungen (LVIC) 26, 27, welche Gatetreiber auf einer niedrigen Seite bzw. Low-Side sind.
Die Halbleiter-Schaltelemente 1, 2, 6, 7 enthalten zum Beispiel einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT), einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und so weiter. Die Last 11 umfasst zum Beispiel einen Motor und so weiter.
Eine Sourceanschluss eines Halbleiter-Schaltelements 1 und ein Drainanschluss des Halbleiter-Schaltelements 6 sind miteinander verbunden, und der Sourceanschluss und der Drainanschluss sind mit der Last 11 verbunden. Ein Gateanschluss des Halbleiter-Schaltelements 6 ist mit der LVIC 26 zum Ansteuern des Halbleiter-Schaltelements 6 verbunden, und ein Sourceanschluss des Halbleiter-Schaltelements 6 ist über den Nebenschlusswiderstand 12 mit einer negativen Elektrode (niedriges Potential) der Stromversorgung 15 verbunden. Ein Gateanschluss des Halbleiter-Schaltelements 1 ist mit der HVIC 21 zum Ansteuern des Halbleiter-Schaltelements 1 verbunden, und ein Drainanschluss des Halbleiter-Schaltelements 1 ist mit einer positiven Elektrode (hohes Potential) der Stromversorgung 15 verbunden. Das heißt, das Halbleiter-Schaltelement 1 ist zwischen das Halbleiter-Schaltelement 6 und das hohe Potential geschaltet.
Ähnlich der Verbindung der Halbleiter-Schaltelemente 1, 6, der HVIC 21 und der LVIC 26 sind die Halbleiter-Schaltelemente 2, 7, die HVIC 22 und die LVIC 27 verbunden.
Ein vom Halbleiter-Schaltelement 6 abgegebenes elektrisches Signal wird über den Widerstand 13 in die LVIC 26 und einen Verzweigungspunkt in den Kondensator 14 eingespeist. Der Widerstand 13 und der Kondensator 14, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, dienen als Tiefpassfilter.
Die LVIC 26, welche eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern der Halbleiter-Schaltelements 6 ist, enthält einen Überstrom-Detektor 26a, einen Kurzschluss-Detektor 26b und einen Treiber 26c als Ansteuerschaltung.
Der Überstrom-Detektor 26a bestimmt durch Detektion mittels des Nebenschlussverfahrens, ob ein durch die Last 11 und das Halbleiter-Schaltelement 6 fließender erster Strom abnormal ist oder nicht. In Ausführungsform 1 detektiert der Überstrom-Detektor 26a die Spannung des Nebenschlusswiderstands 12, durch den der Strom, von welchem das Rauschen mittels des oben beschriebenen Tiefpassfilters entfernt wurde, fließt, und basierend auf der Spannung detektiert der Überstrom-Detektor 26a den durch die Last 11 und das Halbleiter-Schaltelement 6 fließenden ersten Strom.
Der Überstrom-Detektor 26a bestimmt, ob der detektierte erste Strom gleich einem Schwellenwert oder höher als dieser ist oder nicht, zum Beispiel durch einen (nicht dargestellten) Komparator. Der Überstrom-Detektor 26a bestimmt, dass der erste Strom abnormal ist, wenn der erste Strom gleich dem Schwellenwert oder höher als dieser ist, und bestimmt, dass der erste Strom normal ist, wenn der erste Strom kleiner als der Schwellenwert ist. Es sollte besonders erwähnt werden, dass der Überstrom-Detektor 26a nicht durch eine Detektion mittels des Nebenschlussverfahrens, sondern beispielsweise mittels des Abfühlverfahrens detektieren kann, ob der erste Strom abnormal ist oder nicht.
Wenn der Überstrom-Detektor 26a detektiert, dass der erste Strom abnormal ist, unterbricht der Treiber 26c das Halbleiter-Schaltelement 6, indem ein Gatesignal zum Unterbrechen des Halbleiter-Schaltelements 6 abgegeben wird.
In einer wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform 1 ist ein Überstrom-Schutzmodus zum Schützen der Schaltung, wenn der durch die Last 11 und das Halbleiter-Schaltelement 6 fließende erste Strom abnormal ist, realisiert. In dem Überstrom-Schutzmodus ist es schwierig, solch eine Schaltung zu entwerfen, in der die Unterbrechungszeit gleich der Filterzeit oder kürzer ist. Jedoch ist der Modus ein Modus, der auf dem ersten Strom in dem die Last 11 enthaltenden Strompfad basiert, und zwischen dem Drain und der Source des Halbleiter-Schaltelements 6 wird eine Spannung aufgrund der I-V-Charakteristik des Halbleiter-Schaltelements 6, zum Beispiel nur etwa 0,1 bis 2,31 V, angelegt. Aus diesem Grund ist verglichen mit einem Kurzschlussmodus, der als Nächstes beschrieben werden soll, der Verlust im Halbleiter-Schaltelement 6 gering; daher ist eine Hochgeschwindigkeitsunterbrechung nicht notwendig.
Der Kurzschluss-Detektor 26b bestimmt durch Detektion mittels des Entsättigungsverfahrens, ob ein nicht durch die Last 11, aber durch das Halbleiter-Schaltelement 6 fließender zweiter Strom abnormal ist oder nicht.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration des Kurzschluss-Detektors 26b und des Treibers 26c gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht. Der Kurzschluss-Detektor 26b umfasst Widerstände 31, 32, Komparatoren 33, 35, Kondensatoren 34, 36, einen Zeitgeber 37 und eine NAND-Schaltung 38.
Die Drainspannung des Halbleiter-Schaltelements 6 wird durch die Widerstände 31, 32 geteilt. Der Komparator 33 bestimmt, ob die geteilte Spannung der Widerstände 31, 32 gleich einer der Spannung eines Kondensators 34 entsprechenden Schwelle TH1 oder höher als diese ist oder nicht.
Der Komparator 35 bestimmt, ob die Gatespannung des Halbleiter-Schaltelements 6 gleich einer der Spannung eines Kondensators 36 entsprechenden Schwelle TH2 oder höher als diese ist oder nicht. Es sollte besonders erwähnt werden, dass in 2 der Komparator 35 bestimmt, ob eine Ausgabe des Treibers 26c gleich der Schwelle TH2 oder höher als diese ist oder nicht, er jedoch nicht darauf beschränkt ist, und bestimmen kann, ob eine Eingabe des Treibers 26c gleich der Schwelle TH2 oder höher als diese ist oder nicht.
Die Ausgabe, die das Bestimmungsergebnis des Komparators 33 angibt, und die Ausgabe, die das Bestimmungsergebnis des Komparators 35 angibt, werden in die NAND-Schaltung 38 in einem Zustand eingespeist, in dem die Ausgabe des Komparators 35 durch den Zeitgeber 37 mit der Ausgabe des Komparators 33 synchronisiert ist. In der Konfiguration in Ausführungsform 1 wird, wenn der zweite Strom normal ist, die Ausgabe des Komparators 33, wenn die geteilte Spannung der Widerstände 31, 32 niedriger als der Schwellenwert TH1 ist, in die NAND-Schaltung 38 in einem Zustand eingespeist, in dem die Ausgabe des Komparators 35 durch den Zeitgeber 37 um eine gegebene Zeitspanne bezüglich der Ausgabe des Komparators 35 verzögert ist, wenn die Ausgabe der LVIC 26 die Schwelle TH2 übersteigt. In der folgenden Beschreibung kann auf die gegebene Zeitspanne, die durch den Zeitgeber 37 verzögert wird, als „Filterzeit“ verwiesen werden.
Die NAND-Schaltung 38 führt eine NAND-Operation an der durch den Zeitgeber 37 synchronisierten Ausgabe des Komparators 35 und der Ausgabe des Komparators 33 durch und gibt das Operationsergebnis als ein Detektionsergebnis diesbezüglich, ob der zweite Strom abnormal ist oder nicht, an den Treiber 26c aus.
Wenn der Kurzschluss-Detektor 26b detektiert, dass der zweite Strom abnormal ist, unterbricht der Treiber 26c das Halbleiter-Schaltelement 6, indem ein Gatesignal zum Unterbrechen des Halbleiter-Schaltelements 6 abgegeben wird. Wenn ein Kurzschluss, in welchem der zweite Strom abnormal ist, in einer Schaltung auftritt, die keinen Kurzschluss-Detektor 26b enthält, wird hier die Spannung der Stromversorgung 15, zum Beispiel eine hohe Spannung von 300 V oder mehr, an die Drain-Source angelegt, und ein großer Verlust tritt im Halbleiter-Schaltelement 6 auf, was Probleme wie etwa eine Erhöhung der Temperatur hervorruft.
Indessen enthält die LVIC 26 gemäß Ausführungsform 1 den Kurzschluss-Detektor 26b, der keinen Filter aufweist; daher wird das Halbleiter-Schaltelement 6 schon vor der Zeit unterbrochen, zu der Probleme im Halbleiter-Schaltelement 6 hervorgerufen werden, wenn ein Kurzschluss auftritt. In Ausführungsform 1 wie oben beschrieben ist ein Kurzschluss-Schutzmodus realisiert, um die Schaltung zu schützen, wenn der nicht durch die Last 11, aber das Halbleiter-Schaltelement 6 fließende zweite Strom abnormal ist. Im Kurzschluss-Schutzmodus reicht es aus, die Schaltung vor einer extrem hohen Spannung von etwa 100 V oder mehr zu schützen, so dass eine hohe Detektionsgenauigkeit nicht notwendig ist.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation einer Kurzschlussdetektion der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht. In 3 gibt die durchgezogene Linie die Operation der Halbleitervorrichtung während einer normalen Operation an, das heißt, wenn der zweite Strom normal ist, und die doppelt gestrichelte Linie gibt die Operation der Halbleitervorrichtung während einer abnormalen Operation an, das heißt, wenn der zweite Strom abnormal ist. Man beachte, dass die Spannung Vds die durch die Widerstände 31, 32 geteilte Spannung der Drainspannung ist.
Zunächst wird die normale Operation beschrieben. Während einer normalen Operation sind die Halbleiter-Schaltelemente 6, 7 eingeschaltet, bis eine Zeit gemäß der Filterzeit von einem Zeitpunkt t1 an verstreicht, wenn die Gatespannung Vg, welche die Ausgabe der LVIC 26 ist, den Schwellenwert TH2 übersteigt, und die Drainspannung des Halbleiter-Schaltelements 6 reduziert wird und folglich die Spannung Vds reduziert wird.
Ein Zeitraum, der einen Zeitraum von dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 umfasst, wird als der Bestimmungszeitraum festgelegt. Der Zeitpunkt t2 ist der Zeitpunkt, an dem die Filterzeit vom Zeitpunkt t1 an verstrichen ist. Der Zeitpunkt t3 ist der Zeitpunkt, zu dem die Halbleiter-Schaltelemente 6, 7 als Nächstes AUS schalten. Im Bestimmungszeitraum während der normalen Operation wird bestimmt, dass die Spannung Vds kleiner als der Schwellenwert TH1 ist. Es sollte besonders erwähnt werden, dass der Schwellenwert TH1 gleich der Summenspannung der Spannung Vds zur Zeit eines EI N-Schaltens und der Rauschspannung, die an der Spannung Vds zur Zeit des EIN-Schaltens erzeugt wird, oder höher als diese eingestellt ist. Während des Bestimmungszeitraums in der normalen Operation werden ein High-Signal und ein Low-Signal in die NAND-Schaltung 38 eingespeist, und die NAND-Schaltung 38 gibt das High-Signal, das anzeigt, dass der zweite Strom normal ist, an den Treiber 26c ab. Auf einen Empfang des High-Signals von der NAND-Schaltung 38 hin behält der Treiber 26c den EIN-Zustand des Halbleiter-Schaltelements 6 bei.
Als Nächstes wird die abnormale Operation beschrieben. In dem Bestimmungszeitraum während der abnormalen Operation wird bestimmt, dass die geteilte Spannung der Widerstände 31, 32 gleich der Schwelle TH1 oder höher als diese ist. Während des Bestimmungszeitraums in der abnormalen Operation werden ein High-Signal und ein High-Signal in die NAND-Schaltung 38 eingespeist, und die NAND-Schaltung 38 gibt das Low-Signal, das anzeigt, dass der zweite Strom abnormal ist, an den Treiber 26c ab. Auf einen Empfang des Low-Signals von der NAND-Schaltung 38 hin unterbricht der Treiber 26c das Halbleiter-Schaltelement 6.
Die LVIC 26, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, unterbricht das Halbleiter-Schaltelement 6 basierend auf dem Detektionsergebnis des Überstrom-Detektors 26a und dem Detektionsergebnis des Kurzschluss-Detektors 26b. Dementsprechend kann das Halbleiter-Schaltelement 6 durch den Kurzschluss-Schutzmodus vor dem Überstrom-Schutzmodus, der eine längere Zeit als die Filterzeit erfordert, unterbrochen werden. Deshalb wird ein Entwurf, um die Zeit zu verkürzen, um die Kurzschlussfestigkeit des Leistungschips zu erhalten, ermöglicht, was zu einer Reduzierung der EIN-Spannung und einer Verbesserung der Zuverlässigkeit der Schaltung führt. Eine Stromdetektion und ein Schutz mit hoher Genauigkeit werden durch den Überstrom-Schutzmodus ebenfalls ermöglicht. Überdies werden durch Vorsehen des Überstrom-Detektors 26a und des Kurzschluss-Detektors 26b in der LVIC 26 Reduzierungen der Chipgröße und Kosten ermöglicht.
In Ausführungsform 1 wird ferner in der LVIC 26 bestimmt, dass der zweite Strom abnormal ist, wenn die Spannung (in diesem Fall die Spannung Vds) basierend auf der Drainspannung des Halbleiter-Schaltelements 6 zu dem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeit (in diesem Fall die Filterzeit) von dem Zeitpunkt an, zu dem die Gatespannung des Halbleiter-Schaltelements 6 die Schwelle überschritten hat, verstreicht, gleich dem Schwellenwert oder höher als dieser ist. Ein Überstromschutz und Kurzschlussschutz können geeignet gesteuert werden, so dass ein Überstromschutz und ein Kurzschlussschutz geeignet ergänzt werden können.
Man beachte, dass das Halbleiter-Schaltelement 6 vorzugsweise einen Halbleiter mit breiter Bandlücke wie etwa Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) enthält. Das Halbleiter-Schaltelement 6 ist wie oben beschrieben konfiguriert, wodurch die Reduzierung der niedrigen Ein-Spannung und die Reduzierung des Systemverlustes ermöglicht werden. Als Folge kann der Einschaltwiderstand pro Zelle reduziert werden; daher werden die Reduzierung des Systemverlustes, die Reduzierung der Chipgröße und die Reduzierung der Kosten ermöglicht.
<Ausführungsform 2>
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 veranschaulicht. Im Folgenden sind unter Komponenten gemäß Ausführungsform 2 den Komponenten, die die gleichen wie die oben beschriebenen Komponenten oder diesen ähnlich sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und unterschiedliche Komponenten werden vorwiegend beschrieben.
Der Kurzschluss-Detektor 26b gemäß Ausführungsform 2 detektiert, ob der zweite Strom abnormal ist oder nicht, basierend auf der Gatespannung des Halbleiter-Schaltelements 6 und einer Miller-Periode des Halbleiter-Schaltelements 6. Wie in 4 veranschaulicht ist, kann der Kurzschluss-Detektor 26b detektieren, dass der zweite Strom abnormal ist, wenn die Zeit T von dem Zeitpunkt an, zu dem die Gatespannung Vg des Halbleiter-Schaltelements 6 ansteigt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Gatespannung Vg des Halbleiter-Schaltelements 6 gleich der Schwelle TH3 wird, geringer als die Zeit Tsc ist, die die Miller-Periode mt einschließt. Für eine einen Kurzschluss detektierende Sektion 26b kann beispielsweise die in WO 2014/115272 offenbarte Schaltung verwendet werden. Beispielsweise kann außerdem der Kurzschluss-Detektor 26b auch detektieren, dass der zweite Strom abnormal ist, wenn die Gatespannung Vg des Halbleiter-Schaltelements 6 zu dem Zeitpunkt innerhalb der Miller-Periode mt des Halbleiter-Schaltelements 6 gleich der Schwelle TH3 oder höher als diese ist.
Gemäß der obigen Konfiguration kann, selbst wenn die Verdrahtung zwischen dem Drainanschluss und der LVIC 26, die in Ausführungsform 1 vorgesehen ist, nicht vorgesehen ist, der Kurzschluss-Detektor 26b, der detektiert, ob der zweite Strom abnormal ist oder nicht, ähnlich der Ausführungsform 1 realisiert werden. Daher kann man eine Kostenreduzierung der Vorrichtung erwarten. In dem Kurzschluss-Detektor 26b, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, ist die Detektionsgenauigkeit verhältnismäßig gering, weil es eine Variation in der Miller-Spannung und folglich in der Miller-Periode mt gibt. Jedoch kann, wie in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, die Detektionsgenauigkeit im Kurzschluss-Detektor 26b in einem gewissen Maße gering sein.
<Ausführungsform 3>
5 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht. Unter Komponenten gemäß Ausführungsform 3 sind im Folgenden den Komponenten, die die gleichen wie die oben beschriebenen Komponenten oder diesen ähnlich sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und unterschiedliche Komponenten werden vorwiegend beschrieben.
Das Leistungsmodul von 5 enthält eine Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen 6, eine LVIC 26 und ein einziges Gehäuse 41. Das Gehäuse 41 bedeckt die Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen 6 und die LVIC 26 und bedeckt den Verbindungsabschnitt 42 zwischen der Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen 6 und der LVIC 26. Somit können Drainspannungssignale der Halbleiter-Schaltelemente 6 in die LVIC 26 im Innern des Gehäuses 41 eingespeist werden. Selbst wenn das Isolierungsintervall der externen Stifte im Leistungsmodul gemäß Ausführungsform 3 schmaler als das Isolierungsintervall der externen Stifte in dem Leistungsmodul, das die auf dem Substrat vorgesehenen externen Stifte aufweist, gemacht wird, die Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannung aufrechterhalten werden. Als Folge wird eine Reduzierung der Größe des Leistungsmoduls und der Kosten ermöglicht.
Es sollte besonders erwähnt werden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert werden können und, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, geeignet modifiziert oder weggelassen werden können.
Obgleich die Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen konzipiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015005866 [0002]
WO 2014/115272 [0035]

Claims

Ansteuervorrichtung (26), die dafür konfiguriert ist, ein Halbleiter-Schaltelement (6) anzusteuern, das mit einer Last (11) verbunden ist, umfassend: einen Überstrom-Detektor (26a), der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein durch die Last und das Halbleiter-Schaltelement fließender erster Strom abnormal ist oder nicht; und einen Kurzschluss-Detektor (26b), der dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob ein nicht durch die Last, aber durch das Halbleiter-Schaltelement fließender zweiter Strom abnormal ist oder nicht, wobei basierend auf einem Detektionsergebnis des Überstrom-Detektors und einem Detektionsergebnis des Kurzschluss-Detektors das Halbleiter-Schaltelement unterbrochen wird.
Ansteuervorrichtung (26) nach Anspruch 1, wobei der Kurzschluss-Detektor (26b) dafür konfiguriert ist, durch Detektion mittels eines Entsättigungsverfahrens zu bestimmen, ob der zweite Strom abnormal ist oder nicht.
Ansteuervorrichtung (26) nach Anspruch 2, wobei der Kurzschluss-Detektor (26b) dafür konfiguriert ist, zu detektieren, dass der zweite Strom abnormal ist, wenn eine Spannung basierend auf einer Drainspannung des Halbleiter-Schaltelements (6) zu einem Zeitpunkt, zu welchem eine vorbestimmte Zeit von einem Zeitpunkt an verstreicht, zu welchem eine Gatespannung des Halbleiter-Schaltelements einen Schwellenwert überschritten hat, gleich einem Schwellenwert oder höher als dieser ist.
Ansteuervorrichtung (26) nach Anspruch 1, wobei der Kurzschluss-Detektor (26b) dafür konfiguriert ist, zu detektieren, ob der zweite Strom abnormal ist oder nicht, basierend auf der Gatespannung des Halbleiter-Schaltelements (6) und einer Miller-Periode des Halbleiter-Schaltelements.
Ansteuervorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Überstrom-Detektor (26a) dafür konfiguriert ist, durch Detektion mittels eines Nebenschlussverfahrens oder eines Abfühlverfahrens zu bestimmen, ob ein erster Strom abnormal ist oder nicht.
Ansteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Halbleiter-Schaltelement (6) einen Halbleiter mit breiter Bandlücke enthält.
Leistungsmodul, umfassend: die Ansteuervorrichtung (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; das Halbleiter-Schaltelement (6); und ein Gehäuse (41), das einen Verbindungsabschnitt (42) zwischen einem Drainanschluss des Halbleiter-Schaltelements und der Ansteuervorrichtung bedeckt.
Leistungsmodul nach Anspruch 7, ferner umfassend ein anderes Halbleiter-Schaltelement (1), das mit der Last (11) verbunden und zwischen das Halbleiter-Schaltelement (6) und ein hohes Potential geschaltet ist, wobei das Halbleiter-Schaltelement (6) mit einem niedrigen Potential verbunden ist.