DE102019219003A1

DE102019219003A1 - Intelligentes Leistungsmodul

Info

Publication number: DE102019219003A1
Application number: DE102019219003.0A
Authority: DE
Inventors: Akiko Goto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-06-18
Also published as: JP2020096436A; US11217986B2; CN111313731B; CN111313731A; US20200194994A1; JP7038647B2

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ansteuerung eines Halbleiterelements zu einer Zeit einer Anomalie schnell zu stoppen, während ein Ausgangsanschluss zwischen einer Temperaturinformation und einem Fehlersignal in einem IPM gemeinsam genutzt wird. In dem intelligenten Leistungsmodul der vorliegenden Erfindung enthält jede Ansteuerschaltung (41 bis 46) eine Ausgangs-Steuerschaltung (37), die dafür konfiguriert ist, das Fehlersignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung (23) das Fehlersignal abgibt, das Temperatursignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung (23) das Fehlersignal nicht abgibt, und ein ausgewähltes Signal als Alarmsignal abzugeben. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34) ist dafür konfiguriert, den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements innerhalb eines vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedenen Spannungsbereichs zu ändern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein intelligentes Leistungsmodul.
Beschreibung des allgemeinen Standes der Technik
Ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) wird erhalten, indem eine Vielzahl von Halbleiterelementen, ihre Ansteuerschaltungen, Schutzschaltungen und Ausgangsschaltungen in eine elektronische Komponente modularisiert werden. Ein Halbleiterelement enthält hier ein Schaltelement wie etwa einen Bipolartransistor mit integriertem Gate (IGBT) und einen Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Eine Schutzschaltung detektiert eine Anomalie wie etwa einen Spannungsabfall einer Steuerspannung, eine Überhitzung, einen Kurzschluss oder einen Überstrom jedes Halbleiterelements. Eine Ausgangsschaltung erzeugt als Antwort auf ein von der Schutzschaltung abgegebenes Anomalie-Detektionssignal ein Fehlersignal und gibt das Fehlersignal an eine Inverter-Steuereinheit außerhalb des IPM ab.
In dem Halbleiterelement steigt die Elementtemperatur aufgrund des Auftretens einer mit einer Stromerregung oder einem Schalten verbundenen Schädigung an. In den letzten Jahren bestand ein zunehmender Bedarf an einer ständigen Überwachung der Elementtemperatur des Halbleiterelements durch die Inverter-Steuereinheit. Da Endprodukte wie etwa Inverter, Bearbeitungsmaschinen oder Elektrogeräte in der Funktionalität verbessert werden, kleiner, leichter oder kostengünstiger werden, wird auch verlangt, dass Halbleitervorrichtungen, die in Invertern enthalten sind, aufgrund der modernisierten Halbleiterelemente oder Komponenten komplexe Schaltoperationen, kleinere Einhausungen, geringere Gewichte und einen niedrigeren Preis aufweisen. Wenn die Halbleitervorrichtung verkleinert wird, steigt die Elementtemperatur tendenziell an, und die Störungswahrscheinlichkeit steigt dementsprechend tendenziell an. Der übermäßige Anstieg der Elementtemperatur verkürzt die Lebensdauer der Halbleitervorrichtung kürzer als erwartet. Daher ist es erforderlich, dass die Inverter-Steuereinheit die Elementtemperatur ständig überwacht, um zu verhindern, dass die Elementtemperatur übermäßig ansteigt, indem beispielsweise ein angelegtes Signal nach Bedarf eingestellt wird, und eine angemessene Produktlebensdauer in der Nutzung des Produkts realisiert wird.
In der verwandten Technik wird, um die Inverter-Steuereinheit die Elementtemperatur des Halbleiterelements (worauf im Folgenden einfach als „Elementtemperatur“ verwiesen wird), ständig überwachen zu lassen, gefordert, dass das IPM eine analoge Spannung gemäß der Elementtemperatur über einen dedizierten Anschluss extern abgibt. Dementsprechend bestand ein Problem, dass die Zunahme der Anzahl von Ausgangsanschlüssen zur Zunahme der Größe und Kosten der Halbleitervorrichtung führt. Außerdem unterscheidet sich mit dem Vorsehen der dedizierten Anschlüsse die Anzahl von Ausgangsanschlüssen oder die äußere Form von derjenigen von IPMs, die die Elementtemperatur nicht extern ausgeben, und im Endprodukt bestand auch ein Problem, dass Teile wie etwa eine externe Steuerplatine oder ein Kühlkörper nicht standardisiert sind, was unter dem Gesichtspunkt von Verwaltungskosten zu einer Zunahme der Kosten führt.
Für solche Probleme schlägt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2014-93903 ein Verfahren zum gemeinsamen Nutzen eines Ausgangsanschlusses zwischen einem Temperatursignal und einem Fehlersignal vor, indem ein Alarmsignal mit einer Information auf der Zeitachsenrichtung wie etwa einer Impulsbreite oder ein PWM-Signal vorgesehen wird. Gemäß dem Verfahren wird unter angemessenen Kosten mit hoher Genauigkeit eine externe Ausgabe der Elementtemperatur ohne Erhöhung der Anzahl von Ausgangsanschlüssen der Halbleitervorrichtung sichergestellt.
In dem Verfahren der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-93903 erfordert die Verarbeitung jedoch eine gewisse Zeit, da die Inverter-Steuereinheit ein Alarmsignal für einen gewissen Zeitraum speichert und aus dem Signalintervall bestimmt, ob das Alarmsignal eine Temperaturinformation oder einen anomalen Zustand angibt. Daher benötigt die Inverter-Steuereinheit eine gewisse Zeit, um die Inverter-Steuerung zu stoppen, nachdem das IPM das Alarmsignal abgibt. Und ein Ansteuersignal wird während dieser Zeit kontinuierlich an das Halbleiterelement angelegt; daher bestand ein Problem, dass die Störungswahrscheinlichkeit des Halbleiterelements oder des Inverters erhöht wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein intelligentes Leistungsmodul der vorliegenden Erfindung enthält Halbleiterelemente einer Vielzahl von Phasen, Ansteuerschaltungen einer Vielzahl von Phasen und eine Vielzahl von Temperatur-Detektionselementen. Die Ansteuerschaltungen einer Vielzahl von Phasen sind dafür konfiguriert, die Halbleitervorrichtungen der Vielzahl von Phasen anzusteuern. Die Vielzahl von Temperatur-Detektionselementen ist dafür konfiguriert, jeweilige Elementtemperaturen der Halbleiterelemente der Vielzahl von Phasen zu detektieren. Jede Ansteuerschaltung enthält eine Gate-Steuerschaltung, eine Schutzschaltung, eine Fehlersignal-Erzeugungsschaltung, eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung und eine Ausgangs-Steuerschaltung. Die Gate-Steuerschaltung ist dafür konfiguriert, eine Einspeisung in einen Gateanschluss des Halbleiterelements in einer betreffenden Phase zu steuern. Die Schutzschaltung detektiert eine Anomalie des Halbleiterelements in der betreffenden Phase. Die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung ist dafür konfiguriert, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Schutzschaltung die Anomalie detektiert. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung ist dafür konfiguriert, ein Temperatursignal eines Spannungswerts entsprechend der Elementtemperatur eines spezifischen Halbleiterelements zu erzeugen, das ein beliebiges Halbleiterelement der Halbleiterelemente der Vielzahl von Phasen ist. Die Ausgangs-Steuerschaltung ist dafür konfiguriert, das Fehlersignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung das Fehlersignal abgibt, das Temperatursignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung das Fehlersignal nicht abgibt, und ein ausgewähltes Signal als Alarmsignal abzugeben. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung ist dafür konfiguriert, den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements innerhalb eines vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedenen Spannungsbereichs zu ändern.
Gemäß dem intelligenten Leistungsmodul der vorliegenden Erfindung wird eines des Fehlersignals und des Temperatursignals als Alarmsignal abgegeben; daher wird ein Ausgangsanschluss zwischen den beiden Signalen geteilt bzw. gemeinsam genutzt. Der Spannungswert des Temperatursignals ist auch ein vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedener Spannungsbereich; daher kann eine Inverter-Steuereinheit, die das Alarmsignal empfängt, aus dem Spannungswert des Alarmsignals schnell bestimmen, ob das Alarmsignal das Fehlersignal oder das Temperatursignal ist, und die Ansteuerung des Halbleiterelements zur Zeit einer Anomalie rasch stoppen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden 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 Konfigurationsdiagramm, das ein IPM einer zugrundeliegenden Technik veranschaulicht;
2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Ansteuerschaltung der zugrundeliegenden Technik veranschaulicht;
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein IPM einer Ausführungsform 1 veranschaulicht;
4 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Ansteuerschaltung der Ausführungsform 1 veranschaulicht;
5 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements der Ausführungsform 1 veranschaulicht;
FIG: 6 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Temperatur eines Detektionselements und einem Alarmsignal der Ausführungsform 1 veranschaulicht;
7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Ansteuerschaltung einer Ausführungsform 2 veranschaulicht;
8 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements einer Ausführungsform 3 veranschaulicht;
9 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Temperatur eines Detektionselements und einem Alarmsignal der Ausführungsform 3 veranschaulicht;
10 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Ansteuerschaltung einer Ausführungsform 4 veranschaulicht;
11 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements der Ausführungsform 4 veranschaulicht;
12 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements einer Modifikation 1 der Ausführungsform 4 veranschaulicht;
13 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements einer Modifikation 2 der Ausführungsform 4 veranschaulicht;
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein IPM einer Ausführungsform 5 veranschaulicht; und
15 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Ansteuerschaltung der Ausführungsform 5 veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Zugrundeliegende Technik>
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das Hauptkomponenten eines IPM 100 einer zugrundeliegenden Technik veranschaulicht. Das IPM 100 ist so konfiguriert, dass es einen Inverter 10 und Ansteuerschaltungen 1 bis 6 enthält. Der Inverter 10 enthält sechs IGBTs Tr1 bis Tr6, Freilaufdioden D1 bis D6, die zwischen jeweiligen Emittern und Kollektoren der IGBTs Tr1 bis Tr6 antiparallel geschaltet sind, und Dioden D11 bis D16 als Temperatur-Detektionselemente.
Der IGBT Tr1 und der IGBT Tr4, der IGBT Tr2 und der IGBT Tr5 und der IGBT Tr3 und der IGBT Tr6 sind in Reihe geschaltet, um Halbbrückenschaltungen einer U-Phase, V-Phase bzw. W-Phase zu bilden. Diese drei Sätze von Halbbrückenschaltungen sind zwischen einen positiven Elektrodenanschluss P und einen negativen Elektrodenanschluss N parallel geschaltet, die mit einer (nicht dargestellten) DC-Stromversorgung verbunden sind, um eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung auszubilden. Konkret sind die Emitteranschlüsse der IGBTs Tr1 bis Tr3 mit dem negativen Elektrodenanschluss N verbunden, und die Kollektoranschlüsse der IGBTs Tr4 bis Tr6 sind mit dem positiven Elektrodenanschluss P verbunden. Das heißt, der IGBT Tr1 bildet eine UN-Phase, der IGBT Tr2 bildet eine VN-Phase, der IGBT Tr3 bildet eine WN-Phase, der IGBT Tr4 bildet eine UP-Phase, der IGBT Tr5 bildet eine VP-Phase und der IGBT Tr6 bildet eine WP-Phase.
Die Ansteuerschaltung 1 ist mit einem Gateanschluss des IGBT Tr1 verbunden. Das heißt, die Ansteuerschaltung 1 ist eine Ansteuerschaltung der UN-Phase. Ähnlich sind Ansteuerschaltungen 2 bis 6 jeweils mit Gateanschlüssen der IGBTs Tr2 bis Tr6 verbunden. Das heißt, die Ansteuerschaltungen 2 bis 6 sind Ansteuerschaltungen der VN-Phase, der WN-Phase, der UP-Phase, der VP-Phase bzw. der WP-Phase. Der die Dreiphasen-Vollbrückenschaltung enthaltende Inverter 10 wandelt von einer DC-Stromversorgung bereitgestellte DC-Leistung in eine dreiphasige AC-Leistung um und stellt sie einem Motor M bereit, der eine AC-Last ist. Es sei angemerkt, dass in 1 der Motor M ein Beispiel einer AC-Last ist.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Ansteuerschaltung 1 der UN-Phase veranschaulicht. 2 ist eine repräsentative Darstellung, die die Konfiguration der Ansteuerschaltung 1 der UN-Phase veranschaulicht, da die Konfigurationen der Ansteuerschaltungen 1 bis 6 ähnlich sind. Die Ansteuerschaltung 1 enthält eine Gate-Steuerschaltung 21, eine Gate-Ansteuerschaltung 22, eine Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23, eine Schutzschaltung 24, ein ODER-Gatter 28, einen Ausgangstransistor Tr7, eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 29 und eine Konstantstromquelle 32. Die Ansteuerschaltung 1 enthält auch einen Eingangsanschluss IN (UN), in den ein Steuersignal von einer Mikrocontroller-Einheit (MCU) 61 eingespeist wird, einen Ausgangsanschluss VOT (UN) für eine Temperaturinformation und einen Ausgangsanschluss Fo (UN) für ein Fehlersignal.
In 2 ist die MCU 61 ein Beispiel einer Inverter-Steuereinheit außerhalb des IPM 100. Die Gate-Steuerschaltung 21 erfasst ein Steuersignal von der MCU 61, veranlasst, dass die Gate-Ansteuerschaltung 22 gemäß dem Steuersignal arbeitet, um ein Ein/Aus des Gates des IGBT Tr1 zu steuern. Die Gate-Steuerschaltung 21 erfasst ebenfalls ein Schutzsignal von der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23. Konkret steuert, wenn das Schutzsignal aus ist, die Gate-Steuerschaltung 21 ein Ein/Aus des IGBT TR1 gemäß dem Steuersignal; wenn jedoch das Schutzsignal Ein ist, ignoriert die Gate-Steuerschaltung 21 das Steuersignal, um die Ansteuerung des IGBT Tr1 zu stoppen und den IGBT Tr1 vor einem anomalen Zustand zu schützen.
Die Schutzschaltung 24 detektiert eine Anomalie im IGBT Tr1, welcher das Halbleiterelement in der betreffenden Phase ist. In 2 enthält die Schutzschaltung 24 eine Temperatur-Überwachungsschaltung 25, eine Strom-Überwachungsschaltung 26 und eine Spannungs-Überwachungsschaltung 27. Und die Schaltungen sind ein Beispiel der Schutzschaltung 24. Eine Einbeziehung von zumindest einer der Temperatur-Überwachungsschaltung 25, der Strom-Überwachungsschaltung 26 und der Spannungs-Überwachungsschaltung 27 genügt für die Schutzschaltung 24. Die Temperatur-Überwachungsschaltung 25 detektiert die Temperatur des IGBT Tr1 und gibt ein Anomalie-Detektionssignal einer Überhitzung an das ODER-Gatter 28 ab, wenn die Temperatur höher als eine vorbestimmte Schwelle ist. Die Strom-Überwachungsschaltung 26 detektiert einen durch den IGBT Tr1 fließenden Strom und gibt ein Anomalie-Detektionssignal eines Überstroms an das ODER-Gatter 28 ab, wenn der Strom höher als eine vorbestimmte Schwelle ist. Die Spannungs-Überwachungsschaltung 27 detektiert die an den IGBT Tr1 angelegte Steuerspannung und gibt ein Anomalie-Detektionssignal eines Steuerspannungsabfalls an das ODER-Gatter 28 ab, wenn die Steuerspannung niedriger als eine vorbestimmte Schwelle ist.
Diese Anomalie-Detektionssignale sind Signale mit niedrigem Pegel. Und wenn zumindest irgendein Ereignis der Überhitzung, des Überstroms und des Steuerspannungsabfalls im IGBT Tr1 auftritt, wird ein Signal mit niedrigem Pegel von der Schutzschaltung 24 über das ODER-Gatter 28 in die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 eingespeist. Wenn das Signal mit niedrigem Pegel eingespeist wird, gibt die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 ein Schutzsignal für eine gewisse Zeitspanne an die Gate-Steuerschaltung 21 ab. Das Schutzsignal wird über eine elektrische Verbindung wie etwa einen Draht oder eine Struktur auch an die Ansteuerschaltungen 2 und 3 der anderen Phasen angelegt. Infolgedessen wird verhindert, dass nicht nur der IGBT Tr1, sondern auch die IGBTs Tr2 und Tr3 angesteuert werden. Eine elektrische Verbindung ist zwischen den Ansteuerschaltungen 1 bis 3 zum Übertragen und Empfangen des Schutzsignals vorgesehen, was als eine Verbindungsleitung 71 in 1 und ein Eingangs/Ausgangsanschluss T_OH in 2 dargestellt ist. Man beachte, dass die zwischen den Ansteuerschaltungen 4 bis 6 vorgesehene Verdrahtung zum Übertragen und Empfangen des Schutzsignals in 1 nicht dargestellt ist. Die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 gibt nach Erfassen des Schutzsignals von den Ansteuerschaltungen 2 und 3 der anderen Phasen über den Eingangs/Ausgangsanschluss T_OH das Schutzsignal für eine gewisse Zeitspanne an die Gate-Steuerschaltung 21 ab.
Die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 erzeugt ein Fehlersignal, wenn das Signal mit niedrigem Pegel darin eingespeist wird. Die Impulsbreite oder das Impulsintervall des Anomalie-Detektionssignals der Schutzschaltung 24 ist je nach der Art von Anomalie verschieden, und die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 erzeugt ein Fehlersignal mit der Impulsbreite oder dem Impulsintervall entsprechend dem Anomalie-Detektionssignal. Das Fehlersignal wird von der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 über den Ausgangstransistor Tr7 an die MCU 61 abgegeben. Die MCU 61 kann anomale Zustände durch die Impulsbreite oder das Impulsintervall des Fehlersignals unterscheiden.
Im Allgemeinen wird ein Halbleiterelement mit einer Temperaturabhängigkeit als Temperatur-Detektionselement zum Detektieren der Elementtemperatur des Halbleiterelements verwendet. In 2 wird als ein Temperatur-Detektionselement eine Diode D11 verwendet. Die Diode D11 detektiert eine der Temperatur eines Detektionselements entsprechende Spannung. Die Diode D11 ist vorzugsweise auf oder nahe dem einer Temperaturdetektion zu unterziehenden IGBT Tr1 montiert und detektiert eine Spannung gemäß der Temperatur an der Montageposition. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 29, die einen Verstärker 30 und einen Widerstand 31 enthält, verstärkt oder invertiert die Detektionsspannung der Diode D11, um eine analoge Spannung gemäß der Elementtemperatur zu erzeugen, bei der die MCU 61 eine Überwachung in optimaler Weise durchführt.
Die durch die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 29 erzeugte analoge Spannung wird vom Ausgangsanschluss VOT (UN) als Temperaturinformation an die MCU 61 abgegeben. Wie oben beschrieben wurde, weist die Ansteuerschaltung 1 den dedizierten Ausgangsanschluss VOT (UN) zum Ausgeben der Temperaturinformation auf; daher führt die Zunahme der Anzahl von Ausgangsanschlüssen zu einer Zunahme der Größe und Kosten. Auf der anderen Seite schlägt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2014-93903 vor, dass ein Pulsweitenmodulations-(PWM-)Signal, das mit der Elementtemperatur korreliert, während einer normalen Zeit abgegeben wird und ein Alarmsignal abgegeben wird, wenn eine Anomalie auftritt. Damit wird ein Alarmsignal, das eine Elementtemperaturinformation oder einen anomalen Zustand repräsentiert, vom Alarmanschluss als digitales Signal selektiv abgegeben. In diesem Fall kann der Ausgangsanschluss von der Elementtemperaturinformation und dem Alarmsignal gemeinsam genutzt werden; deshalb kann die Elementtemperaturinformation ohne Erhöhen der Anzahl von Ausgangsanschlüssen ausgegeben werden.
Und falls die Temperaturen einer Vielzahl von Halbleiterelementen unter Verwendung eines Temperatur-Detektionselements individuell detektiert werden und extern ausgegeben werden, tritt insofern ein Problem auf, als die Anzahl von Ausgangsanschlüssen der Halbleitervorrichtung zunimmt und die Verarbeitungslast der Inverter-Steuereinheit zunimmt. Daher wurde vorgeschlagen, dass die Temperaturen einer Vielzahl von Halbleiterelementen individuell detektiert werden und die Information der höchsten Temperatur unter der Temperaturinformation ausgewählt und extern ausgegeben wird.
Damit das IPM der verwandten Technik die Temperatur der Halbleitervorrichtung ständig überwacht, muss ein dedizierter Anschlusses vorgesehen werden, um eine analoge Spannung gemäß der Elementtemperatur extern abzugeben. Dementsprechend bestand ein Problem, dass die Zunahme der Anzahl von Ausgangsanschlüssen zur Zunahme der Größe und Kosten der Halbleitervorrichtung führt. Außerdem unterscheidet sich die Anzahl von Ausgangsanschlüssen von derjenigen von IPMs, die die Temperaturinformation nicht ausgeben; daher bestand im Endprodukt auch ein Problem, dass Teile wie etwa eine externe Steuerplatine oder ein Kühlkörper nicht standardisiert sind, was unter dem Gesichtspunkt von Verwaltungskosten zu einem Anstieg der Kosten führt.
Auf der anderen Seite wurde, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-93903 offenbart ist, ein Verfahren vorgeschlagen, das eine Elementtemperaturinformation ohne Erhöhen der Anzahl von Ausgangsanschlüssen der Halbleitervorrichtung ausgeben kann, indem ein Ausgangsanschluss zwischen der Temperaturinformation und einem anomalen Zustand geteilt bzw. gemeinsam genutzt wird. In einem Fall, in dem das Alarmsignal mit einer Information auf der Zeitachsenrichtung wie etwa einer Impulsbreite oder einem PWM-Signal versehen ist, wird für ein Erzeugungsmittel eine hohe Informationsgenauigkeit sichergestellt, und die Temperaturinformation kann unter angemessenen Kosten ohne Erhöhen der Anzahl von Ausgangsanschlüssen der Halbleitervorrichtung ausgegeben werden. Wenn jedoch die Inverter-Steuereinheit des Endprodukts die Temperaturinformation aus dem Alarmsignal abliest, ist es notwendig, eine Vergleichsoperation an den Signalinhalten während einer gewissen Zeitspanne durchzuführen, was Verarbeitungszeit und Berechnungslast erfordert. Konkret muss die Inverter-Steuereinheit ein Alarmsignal für einen gewissen Zeitraum speichern, aus dem Signalintervall bestimmen, ob das Alarmsignal die Temperaturinformation oder einen anomalen Zustand angibt, und im Fall der Temperaturdetektion das Tastverhältnis des Signals detektieren und das Tastverhältnis in die entsprechende Temperaturinformation umwandeln. Wenn das Alarmsignal einen anomalen Zustand angibt, muss die Inverter-Steuereinheit das Anlegen des Ansteuersignals an die Halbleitervorrichtung sobald wie möglich stoppen, um die Sicherheit der Halbleitervorrichtung und des Inverters zu gewährleisten. Wenn die in die Halbleitervorrichtung eingebaute Schutzschaltung arbeitet, wird das Schutzsignal für einen gewissen Zeitraum an die Gate-Steuerschaltung angelegt, und während dieser Zeit empfängt die Halbleitervorrichtung das Ansteuersignal nicht und verhindert die Schaltoperation; dadurch wird ein Schutz der Halbleitervorrichtung vor einem anomalen Ein-Aus-Zustand wie etwa einem fehlerhaften Signal sichergestellt. Auf der anderen Seite wird nach einem gewissen Zeitraum der Schutzzustand oft freigegeben. Daher detektiert, wenn beispielsweise ein Zwischenphasen-Kurzschluss oder dergleichen in einem Motor auftritt, nachdem ein Überstrom im Halbleiterelement auftritt, die Inverter-Steuereinheit einen anomalen Zustand und stoppt den Betrieb des Halbleiterelements. Und danach wird der Schutzzustand freigegeben, wird der Betrieb des Halbleiterelements wieder aufgenommen, und ein Überstrom tritt wieder auf. Wie oben beschrieben wurde, steigt, wenn das Halbleiterelement den Kurzschlusszustand wiederholt, die Elementtemperatur scharf an, und eine Zerstörung des Halbleiterelements oder des gesamten Inverters ist wahrscheinlich. Daher ist es wünschenswert, die Inverter-Vorrichtung nach einem Lösen der Ursachen wie etwa einer Eliminierung eines Zwischenphasen-Kurzschlusszustands wiederherzustellen.
Wenn jedoch das Alarmsignal eine Information auf der Richtung einer Zeitachse wie etwa eine Impulsbreite oder ein PWM-Signal aufweist, erfordert die Detektion des Alarminhalts den Signalinhalt (log) für eine festgelegte Zeitspanne, und die Inverter-Steuereinheit benötigt eine gewisse Zeit, um zu stoppen, nachdem die Halbleitervorrichtung das Alarmsignal abgibt. Und ein Ansteuersignal wird während dieser Zeit kontinuierlich an das Halbleiterelement angelegt; daher bestand ein Problem, dass die Störungswahrscheinlichkeit des Halbleiterelements oder des Inverters erhöht wird. Deshalb wird in folgenden Ausführungsformen eine Halbleitervorrichtung beschrieben, welche die Elementtemperatur des Halbleiterelements klar von dem Fehlersignal unterscheiden und die Elementtemperatur unter Verwendung des Ausgangsanschlusses des Fehlersignals ausgeben kann.
<Ausführungsform 1>
3 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines IPM 101 einer Ausführungsform 1 veranschaulicht. Verglichen mit dem IPM 100 enthält das IPM 101 anstelle des Inverters 10 einen Inverter 11 und anstelle der Ansteuerschaltungen 1 bis 6 Ansteuerschaltungen 41 bis 46. Der Inverter 11 ist der gleiche wie der Inverter 10 der zugrundeliegenden Technik, außer dass anstelle der Dioden D11 bis D16 Temperatur-Detektionselemente 51 bis 56 enthalten sind.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Ansteuerschaltung 41 der UN-Phase veranschaulicht. Im IPM 101 ist 4 eine repräsentative Darstellung, die die Konfiguration der Ansteuerschaltung 41 veranschaulicht, da die Konfigurationen der Ansteuerschaltungen 41 bis 46 ähnlich sind. Die Ansteuerschaltung 41 enthält eine Gate-Steuerschaltung 21, eine Gate-Ansteuerschaltung 22, eine Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23, eine Schutzschaltung 24, ein ODER-Gatter 28, eine Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33, eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 und eine Ausgangs-Steuerschaltung 37.
Das Temperatur-Detektionselement 51 ist auf oder nahe dem IGBT Tr1, welcher das Halbleiterelement in der betreffenden Phase ist, montiert und gibt eine Spannung gemäß der Temperatur an der Montageposition ab. Die Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33 detektiert die Ausgangsspannung des Temperatur-Detektionselements 51, um die Temperatur bei oder nahe dem IGBT Tr1 zu detektieren. Im Folgenden wird auf die Detektionstemperatur der Temperatur-Detektionsschaltung 33 als Temperatur eines Detektionselements verwiesen.
Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34, die einen Operationsverstärker 35 und einen Widerstand 36 enthält, verstärkt oder invertiert die Detektionsspannung der Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33, um ein Temperatursignal eines Spannungswerts gemäß der Detektionsspannung abzugeben. Das heißt, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 gibt ein Temperatursignal eines Spannungswerts gemäß der Elementtemperatur des IGBT Tr1, das ein Halbleiterelement in der betreffenden Phase ist, ab. Unter der Annahme, dass das Halbleiterelement der betreffenden Phase ein spezifisches Halbleiterelement für die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 der Ansteuerschaltung 41 der UN-Phase unter den Halbleiterelementen einer Vielzahl von Phasen, die im IPM 101 enthalten sind, ist, gibt die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 das Temperatursignal eines Spannungswerts gemäß einer Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements ab. Die Polarität des Operationsverstärkers 35 ist nicht von Belang. Vorzugsweise addiert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 eine spezifizierte Spannung Vref zu der Detektionsspannung der Temperaturinformations-Detektionselement 33, um ein Temperatursignal zu erzeugen.
5 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur eines Detektionselements und einem Temperatursignal veranschaulicht. Wenn die Temperatur eines Detektionselements hoch wird, wird das Temperatursignal größer. Die Vref, die in der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 zu der Detektionsspannung der Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33 addiert werden soll, wird so eingestellt, dass der Spannungswert des Temperatursignals in einen Spannungsbereich (A) zwischen V1 und Vmax fällt, wie in 5 gezeigt ist. V1 repräsentiert hier den unteren Grenzwert der Eingangsspannung, bei dem die MCU 61 erkennt, dass das Alarmsignal normal ist, das heißt eine Eingangs-Schwellenspannung, und ein Vmax ist der maximale Wert Vmax der Eingangsspannung der MCU 61. Der Spannungsbereich (A) ist ein Spannungsbereich, der vom Spannungswert des Fehlersignals verschieden ist, das später beschrieben wird. Mit anderen Worten ändert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Temperatur eines Detektionselements innerhalb des vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedenen Spannungsbereichs (A).
Die Ausgangs-Steuerschaltung 37 empfängt ein Ausgangssignal der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 und ein Ausgangssignal der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23. Die Ausgangs-Steuerschaltung 37 wählt eines der Ausgangssignale durch den Schalter 38 aus und gibt das Signal als Alarmsignal von dem Ausgangsanschluss ALM (UN) an die MCU 61 ab. Konkret ist während einer normalen Zeit, das heißt, während welcher Zeit die Schutzschaltung 24 keine Anomalie detektiert und die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 kein Fehlersignal abgibt, der Schalter 38 ausgeschaltet, und die Ausgangs-Steuerschaltung 37 wählt das Temperatursignal als Alarmsignal und deren Abgabe aus. Das heißt, ein Temperatursignal mit einem Spannungswert im in 5 gezeigten Spannungsbereich (A) wird als Alarmsignal abgegeben.
Auf der anderen Seite wird, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 ein Fehlersignal erzeugt, der Schalter 38 eingeschaltet, und die Ausgangs-Steuerschaltung 37 wählt das Fehlersignal als Alarmsignal aus und gibt es ab. Das heißt, ein Fehlersignal mit einem niedrigen Pegel, zum Beispiel 0 V, wird als Alarmsignal abgegeben.
Daher kann die MCU 61 aus dem Spannungswert des Alarmsignals unterscheiden, ob das Alarmsignal ein Temperatursignal oder ein Fehlersignal ist. Das heißt, die MCU 61 kann bestimmen, dass das Alarmsignal mit dem Spannungswert im Spannungsbereich (A) ein Temperatursignal ist, und das von diesem Signal verschiedene Alarmsignal als Fehlersignal bestimmen. Es sollte besonders erwähnt werden, dass der Spannungsbereich (A) in Abhängigkeit von der mit dem IPM 101 verbundenen MCU 61 bestimmt ist. Die Ansteuerspannung der MCU 61 ist im Allgemeinen 5 V, und die Eingangs-Schwellenspannung ist auf etwa 80 % der Ansteuerspannung eingestellt, um eine Fehlfunktion zu vermeiden. Daher kann der Spannungsbereich (A) beispielsweise ein Bereich der Ansteuerspannung 5 V der MCU 61 bis zur Eingangs-Schwellenspannung 4 V der MCU 61 sein. Indes kann, wenn ein Alarmsignal über einen Komparator oder dergleichen in die MCU 61 eingespeist wird oder ein Mikrocomputer mit mehrstufigen Auflösungen mit eingebauten Komparatoren als ein Eingabeteil der MCU 61 übernommen wird, die MCU 61 die Eingangsschwelle beliebig einstellen. Deshalb kann in diesem Fall beispielsweise der Bereich der Ansteuerspannung von 5 V bis 0,5 V der Spannungsbereich (A) sein.
6 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Elementtemperatur, dem Temperatursignal, der Abgabe der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 und dem Alarmsignal im IPM 101. Der Betrieb des IPM 101 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wenn die Elementtemperatur gleich einer Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz oder niedriger ist, liegt die Abgabe der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 beim hohen Pegel. An diesem Punkt gibt die Ausgangs-Steuerschaltung 37 ein Temperatursignal als Alarmsignal ab. Wenn die Elementtemperatur die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz übersteigt, gibt die Temperatur-Überwachungsschaltung 25 ein Anomalie-Detektionssignal ab, und die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 gibt ein Fehlersignal ab. Das heißt, die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 gibt einen niedrigen Pegel ab. Während das Fehlersignal abgegeben wird, wählt die Ausgangs-Steuerschaltung 37 anstelle des Temperatursignals das Fehlersignal aus und gibt das Fehlersignal als Alarmsignal ab. Die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 beendet die Abgabe des Fehlersignals nach einer gewissen Zeitspanne oder wenn der Schutzzustand aufgehoben bzw. freigegeben wird. Das heißt, die Abgabe der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 kehrt zu einem hohen Pegel zurück. Wenn die Abgabe des Fehlersignals beendet ist, gibt die Ausgangs-Steuerschaltung 23 wieder ein Temperatursignal als Alarmsignal ab.
Das IPM 101 der Ausführungsform 1 enthält die IGBTs Tr1 bis Tr6, die Halbleiterelemente einer Vielzahl von Phasen sind, Ansteuerschaltungen 41 bis 46 für eine Vielzahl von Phasen zum Ansteuern der IGBTs Tr1 bis Tr6 und eine Vielzahl von Temperatur-Detektionselementen 51 bis 56, um die Elementtemperaturen der IGBTs Tr1 bis Tr6 jeweils zu detektieren. Und jede der Ansteuerschaltungen 41 bis 46 enthält eine Gate-Steuerschaltung 21 zum Steuern einer Einspeisung in einen Gateanschluss jedes der IGBTs Tr1 bis Tr6 in jeweiligen betreffenden Phasen, eine Schutzschaltung 24 zum Detektieren einer Anomalie jedes der IGBTs Tr1 bis Tr6 in jeweiligen betreffenden Phasen, eine Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 zum Abgeben des Fehlersignals, wenn die Schutzschaltung 24 eine Anomalie detektiert, eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 zum Erzeugen eines Temperatursignals eines Spannungswerts gemäß einer Elementtemperatur eines Halbleiterelements in einer betreffenden Phase und eine Ausgangs-Steuerschaltung 37, die das Fehlersignal auswählt, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 das Fehlersignal abgibt, ein Temperatursignal auswählt, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 das Fehlersignal nicht abgibt, und das ausgewählte Signal als Alarmsignal abgibt. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 ändert den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des Halbleiterelements in der betreffenden Phase innerhalb eines vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedenen Spannungsbereichs.
Gemäß der obigen Konfiguration nutzt das IPM 101 einen Ausgangsanschluss zwischen dem Fehlersignal und dem Temperatursignal gemeinsam; daher besteht keine Notwendigkeit, einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben einer Elementtemperatur als analoges Signal neu vorzusehen, und die Einhausung des IPM der verwandten Technik kann übernommen werden.
Und ob das Alarmsignal ein Fehlersignal oder ein Temperatursignal ist, wird durch die Ausgangsspannung des Alarmsignals unterschieden. Konkret ist das Fehlersignal ein Signal mit niedrigem Pegel, und dessen Spannungswert ist beispielsweise Null. Indes liegt der Spannungswert des Temperatursignals im Spannungsbereich (A) zwischen V1 und Vmax. Wenn das Temperatursignal ein Alarmsignal ist, nimmt der Spannungswert des Alarmsignals einen Wert entsprechend der Elementtemperatur des Halbleiterelements im Spannungsbereich (A) an. Mit anderen Worten wird eine Temperaturinformation auf dem Alarmsignal überlagert.
Durch Verarbeiten des Alarmsignals als digitales Signal in herkömmlicher Weise kann daher die MCU 61 die auf dem Alarmsignal überlagerte Temperaturinformation ignorieren, nur das Fehlersignal extrahieren und einen anomalen Zustand detektieren. Wie oben beschrieben wurde, arbeitet das IPM 101 der Ausführungsform 1 ohne Probleme selbst mit einer MCU, die auf dem IPM der verwandten Technik ohne Ausgabefunktion für ein Temperatursignal basiert, und folglich weist das IPM 101 Kompatibilität mit dem IPM der verwandten Technik auf. Daher ist eine Reduzierung der Typen von IPMs, die nicht nur zur Zeit einer Inverter-Montage, sondern auch zur Zeit eines IPM-Austausches bei Ausfall im Markt erforderlich sind, oder dergleichen sichergestellt, und man kann eine Verkürzung der Arbeitszeit oder Senkung von Verwaltungskosten erwarten.
Ferner kann die MCU 61 die Elementtemperatur des IGBT Tr1 kontinuierlich überprüfen, indem eine Schaltung hinzugefügt wird, die eine analoge Signalverarbeitung auf ein Alarmsignal N_ALM anwendet. Und wenn die Elementtemperatur des IGBT Tr1 den eingestellten Wert übersteigt, gibt die MCU 61 an die Ansteuerschaltung 41 ein Steuersignal zum Begrenzen des Ansteuersignals des IGBT Tr1 ab. Folglich wird das Ansteuersignal zum IGBT Tr1 unterbrochen, und die Sicherheit und die lange Lebensdauer des IPM 101 werden realisiert.
Im IPM 101 wird der Ausgangsanschluss unter dem Temperatursignal und dem Fehlersignal geteilt bzw. gemeinsam genutzt, was mit der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-93903 beschriebenen Technologie übereinstimmt. In der Technologie der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-93903 hat jedoch das Alarmsignal eine Information auf der Zeitachsenrichtung wie etwa eine Impulsbreite oder ein PWM-Signal; daher ist, selbst wenn die Abgabe des Alarmsignals 0 V (L-Zustand) ist, es nicht notwendigerweise ein anomaler Zustand. Und die Bestimmung des Inhalts des Alarmsignals erfordert den Inhalt des Signals (log) für eine gewisse Zeitspanne. Daher benötigt die Inverter-Steuereinheit Zeit, um zu stoppen, nachdem das IPM ein Alarmsignal abgibt, und das Ansteuersignal wird während dieser Zeit weiterhin an das IPM angelegt, und daher bestand ein Problem, dass die Störungswahrscheinlichkeit des Halbleiterelements oder des Inverters erhöht ist. Auch ist eine gewisse Verarbeitungszeit erforderlich, um die Temperaturinformation zu erkennen. Indes ist es gemäß dem IPM 101, wenn das Alarmsignal 0 V (L-Zustand) ist, auf den anormalen Zustand beschränkt, in welchem die Schutzfunktion betrieben wird, und der anomale Zustand kann in der Inverter-Steuereinheit rasch bestimmt werden.
<Ausführungsform 2>
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ansteuerschaltung 41A der UN-Phase in einem IPM einer Ausführungsform 2 veranschaulicht. Das IPM der Ausführungsform 2 ist eine Modifikation der Konfiguration der Ansteuerschaltung im IPM 101 der Ausführungsform 1, das in 3 veranschaulicht ist. Im IPM der Ausführungsform 2 ist 7 ist eine repräsentative Darstellung, die die Konfiguration der Ansteuerschaltung 41A der UN-Phase veranschaulicht, da die Konfigurationen aller Ansteuerschaltungen für jede Phase ähnlich sind.
Wie in 7 gezeigt ist, enthält, verglichen mit der Ansteuerschaltung 41 der Ausführungsform 1 die Ansteuerschaltung 41A anstelle der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34A und anstelle der Ausgangs-Steuerschaltung 37 eine Ausgangs-Steuerschaltung 37A. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34A enthält einen Verstärker 35A und einen Widerstand 36. Im Gegensatz zum Operationsverstärker 35 der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 der Ausführungsform 1 addiert der Verstärker der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34A die Spannung Vref nicht zur Detektionsspannung der Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33, wenn ein Temperatursignal erzeugt wird. Daher ist das durch die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34A erzeugte Temperatursignal ein niedriger Pegel.
Wenn ein Fehlersignal von der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 in die Ausgangs-Steuerschaltung 37A eingespeist wird, wird der Schalter 38 eingeschaltet, und ein Alarmsignal mit hohem Pegel wird von einem Ausgangsanschluss ALM (UN) abgegeben. Indes wird, wenn das Ausgangssignal der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 ein hoher Pegel ist, der Schalter 38 ausgeschaltet, und ein Temperatursignal mit niedrigem Pegel, das die Abgabe der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34A ist, wird als Alarmsignal vom Ausgangsanschluss ALM (UN) abgegeben. Daher ist im IPM der Ausführungsform 2 die Ausgangsspannung des Alarmsignals zur Zeit einer Anomalie, die ein Fehlersignal repräsentiert, ein hoher Pegel, wohingegen die Ausgangsspannung des Alarmsignals zu einer normalen Zeit, die ein Temperatursignal repräsentiert, ein niedriger Pegel; demgemäß ist die Polarität des Alarmsignals gegenüber derjenigen des IPM 101 der Ausführungsform 1 invertiert.
<Ausführungsform 3>
Die Konfigurationen des IPM und der Ansteuerschaltung einer Ausführungsform 3 sind die gleichen wie die Konfigurationen des IPM 101 und der Ansteuerschaltung 41 der Ausführungsform 1, die in 3 und 4 veranschaulicht sind. Im IPM 101 der Ausführungsform 1, das in 3 veranschaulicht ist, hat das Temperatursignal eine positive Temperaturabhängigkeit bezüglich der Temperatur eines Detektionselements. Indes hat im IPM der Ausführungsform 3, wie in 8 veranschaulicht ist, das Temperatursignal eine negative Temperaturabhängigkeit bezüglich der Temperatur eines Detektionselements. Das heißt, in der Ansteuerschaltung der Ausführungsform 3 reduziert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 den Spannungswert des Temperatursignals, wenn die Temperatur eines Detektionselements höher ist.
9 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Elementtemperatur, einem Temperatursignal, eine Abgabe der Fehlersignal-Erzeugungsschaltung 23 und einem Alarmsignal der Ausführungsform 3. Da das Temperatursignal die negative Temperaturabhängigkeit aufweist, ist während einer normalen Zeit das Alarmsignal umso höher, je niedriger die Temperatur eines Detektionselements ist, und ist das Alarmsignal umso niedriger, je höher die Temperatur eines Detektionselements ist, und folglich nähert sich das Alarmsignal näher an die Eingangsschwelle der MCU 61 an. Deshalb kann, wenn der Spannungswert des Alarmsignals in der Nähe der Eingangs-Schwellenspannung V1 liegt, die Gefahr, dass die MCU 61 fälschlicherweise bestimmt, dass das das Temperatursignal repräsentierende Alarmsignal ein Fehlersignal ist, reduziert werden.
<Ausführungsform 4>
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ansteuerschaltung 41B der UN-Phase in einem IPM einer Ausführungsform 4 veranschaulicht. Die Konfiguration des IPM der Ausführungsform 4 ist die gleiche wie die Konfiguration des IPM 101 der Ausführungsform 1, das in 3 veranschaulicht ist. Im IPM der Ausführungsform 4 ist 10 eine repräsentative Darstellung, die die Konfiguration der Ansteuerschaltung 41B der UN-Phase veranschaulicht, da die Konfigurationen aller Ansteuerschaltungen für jede Phase ähnlich sind.
Verglichen mit der Ansteuerschaltung 41 der Ausführungsform 1 enthält die Ansteuerschaltung 41B anstelle der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B. Bis auf die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B ist die Konfiguration der Ansteuerschaltung 41B die gleiche wie diejenige der Ansteuerschaltung 41. Verglichen mit der Konfiguration der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 enthält die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B einen Begrenzer 39 zwischen einem Operationsverstärker 35 und einem Widerstand 36.
Der Begrenzer 39 gibt einen konstanten Spannungswert ab, wenn eine Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 35 niedriger als ein eingestellter Wert ist, und gibt einen der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 35 entsprechenden Spannungswert ab, wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 35 gleich dem eingestellten Wert oder größer ist. Durch den Betrieb des Begrenzers 39 gibt die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B ein in 11 veranschaulichtes Temperatursignal ab. 11 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem von der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B abgegebenen Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements. Wenn die Temperatur eines Detektionselements niedriger als eine eingestellte Temperatur T2 ist, welche eine vorbestimmte erste Temperatur ist, stellt die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B eine Spannung, die einen normalen Zustand eines Alarmsignals angibt, zum Beispiel Vmax, als Spannungswert des Temperatursignals ein, und, wenn die Temperatur eines Detektionselements gleich der eingestellten Temperatur T2 oder höher ist, ändert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Temperatur eines Detektionselements. Die eingestellte Temperatur T2 ist gleich der normalen Temperatur oder höher als diese und gleich einer Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz oder niedriger als diese. Mit anderen Worten ist die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz eine zweite Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist.
Im Allgemeinen ist die Übergangstemperatur der Halbleitervorrichtung spezifiziert. Beispielsweise ist es notwendig, dass das IPM, das gleich -30°C oder höher und gleich 125°C oder niedriger spezifiziert ist, unter dem Temperaturbereich verwendet wird; daher ist es ausreichend, dass der spezifizierte Temperaturbereich eines Bonding dafür innerhalb des Spannungsbereichs (A) zugeordnet wird. Falls jedoch das Alarmsignal zum Überhitzungsschutz verwendet wird, ist es, damit die MCU 61 die Elementtemperatur mit hoher Genauigkeit aus dem Alarmsignal detektiert, erforderlich, dass die Auflösung im Spannungsbereich (A) erhöht wird. An diesem Punkt wird gemäß der Ansteuerschaltung 41 B der Ausführungsform 4 der Bereich der Übergangstemperatur des Halbleiterelements, der dem Spannungsbereich (A) zugeordnet ist, reduziert, so dass die Auflösung im Spannungsbereich (A) verbessert wird. Nimmt man konkret an, dass die eingestellte Temperatur T2 beispielsweise 60°C beträgt, stellt die Ansteuerschaltung 41B gemäß der Ausführungsform 4 die Ausgangsspannung des Alarmsignals auf einen konstanten maximalen Wert ein, wenn die Temperatur eines Detektionselements niedriger als 60°C ist, und, wenn die Temperatur eines Detektionselements gleich 60°C oder höher wird, reduziert die Ansteuerschaltung 41B die Ausgangsspannung des Alarmsignals innerhalb des Spannungsbereichs (A) gemäß der Zunahme der Temperatur eines Detektionselements. Das heißt, die Temperatur eines Detektionselements von 60°C oder höher wird dem Spannungsbereich (A) zugeordnet. Folglich wird die Auflösung im Spannungsbereich (A) annähernd verdoppelt, und die MCU 61 kann die Elementtemperatur mit hoher Genauigkeit detektieren.
12 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements einer Modifikation 1 der Ausführungsform 4 veranschaulicht. Wie in 12 gezeigt ist, kann, wenn die Temperatur eines Detektionselements des IGBT Tr1 gleich der Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz oder höher wird, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B die Ausgangsspannung des Temperatursignals außerhalb des Spannungsbereichs (A), was die Zeit einer Anomalie des Alarmsignals repräsentiert, auf einen konstanten Wert, zum Beispiel 0, einstellen. Konkret kann, wenn die Temperatur eines Detektionselements niedriger als die eingestellte Temperatur T2 ist, welche die erste Temperatur ist, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B eine den normalen Zustand des Alarmsignals angebende Spannung, zum Beispiel Vmax, als den Spannungswert des Temperatursignals einstellen. Wenn die Temperatur eines Detektionselements gleich der eingestellten Temperatur T2 oder höher als diese und niedriger als die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz, welche die zweite Temperatur ist, ist, kann die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Temperatur eines Detektionselements ändern. Die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B kann den Spannungswert des Temperatursignals auf 0 einstellen, falls die Temperatur eines Detektionselements gleich der Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz oder höher als diese ist. Daher wird der Spannungsbereich (A) der Ausgangsspannung des Alarmsignals der Temperatur eines Detektionselements zugeordnet, die gleich der eingestellten Temperatur T2 oder höher als diese und niedriger als die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz ist, so dass die Auflösung im Spannungsbereich (A) weiter verbessert wird.
In einer Modifikation 1 fixiert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B einen Gradienten des Temperatursignals bezüglich der Temperatur eines Detektionselements, wenn die Temperatur eines Detektionselements gleich der eingestellten Temperatur T2 oder höher als diese und niedriger als die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz ist. Jedoch kann die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B eine Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm einstellen, welche eine dritte Temperatur zwischen der eingestellten Temperatur T2 und der Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz ist, und, wenn die Temperatur eines Detektionselements gleich der Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm oder höher als diese ist, kann die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34B den Gradienten des Temperatursignals bezüglich der Temperatur eines Detektionselements steiler als denjenigen in dem Fall einstellen, in dem die Temperatur eines Detektionselements niedriger als die Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm ist. Solch ein Beispiel wird als Modifikation 2 der Ausführungsform 4 genommen.
13 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Temperatursignal und einer Temperatur eines Detektionselements einer Modifikation 2 der Ausführungsform 4 veranschaulicht. Das Temperatursignal ist, wenn die Temperatur eines Detektionselements niedriger als die eingestellte Temperatur T2 oder gleich der Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz oder höher als diese ist, in solch einem Fall das Gleiche wie in der Modifikation 1. Wenn die Temperatur eines Detektionselements von der eingestellten Temperatur T2 auf die Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm ansteigt, nimmt der Spannungswert des Temperatursignals entlang einem konstanten Gradienten, das heißt einem ersten Gradienten, ab. Wenn die Temperatur eines Detektionselements von der eingestellten Temperatur T3 auf die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz ansteigt, nimmt der Spannungswert des Temperatursignals entlang einem größeren Gradienten, das heißt einem zweiten Gradienten, ab.
Beispielsweise beträgt die eingestellte Temperatur T2 60°C, beträgt die Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm 100°C, und die Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz beträgt 125°C. Gemäß der Modifikation 2 wird der Gradient des Spannungswerts des Alarmsignals bezüglich der Temperatur eines Detektionselements, wenn die Temperatur eines Detektionselements im Bereich von 100°C oder höher und niedriger als 125°C ist, größer als der Gradient des Spannungswerts des Alarmsignals bezüglich der Temperatur eines Detektionselements, wenn die Temperatur eines Detektionselements im Bereich von 60°C oder höher und niedriger als 100°C liegt. Dementsprechend wird die Auflösung im Temperaturbereich erhöht, in welchem die MCU 61 eine Temperaturinformation verlangt, um einen Überhitzungsschutz durchzuführen. Gemäß der Modifikation 2 kann daher ein Alarmsignal, das der MCU 61 ermöglicht, die detektierte Temperatur genau zu detektieren, durch das IPM innerhalb des begrenzten Ausgangsbereichs abgeben werden.
Wenn die Elementtemperatur des Halbleiterelements ansteigt, verschlechtern sich die Übergänge des Halbleiterelements und verursachen eine Störung des IPM. Konkret entwickeln sich Risse im Lötmetallmaterial unmittelbar unterhalb des Chips, und der an die Chipoberfläche gebondete Draht löst sich ab oder bricht. Es ist allgemein bekannt, dass sich die Fehlerrate eines IPM mit der Vorrichtungstemperatur exponentiell ändert. Um die ausgelegte Lebensdauer der Inverter-Vorrichtung zu erfüllen, ist es daher erforderlich, dass die Inverter-Steuereinheit die Temperaturen der Halbleiterelemente ständig überwacht und die Halbleitervorrichtung stoppt oder Lasten für die Inverter-Vorrichtung begrenzt, so dass die Inverter-Vorrichtung unter der vorgeschriebenen Temperatur verwendet wird. Gemäß der Modifikation 2 der Ausführungsform 4 nimmt die Auflösung der Temperaturinformation im Bereich von der Temperatur T3 für einen Überhitzungsalarm bis zur Abschalttemperatur T1 zum Überhitzungsschutz zu; daher detektiert die MCU 61 die Elementtemperatur in diesem Temperaturbereich mit hoher Genauigkeit. Deshalb kann die Verwendung des Halbleiterelements bis zur Grenze der Leistungsfähigkeit des Elements durch die MCU 61 ohne Verlust der Lebensdauer des IPM sichergestellt werden.
<Ausführungsform 5>
In den IPMs der Ausführungsformen 1 bis 4 ändert die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung in der Ansteuerschaltung jeder Phase die Ausgangsspannung des Temperatursignals gemäß der Temperatur eines Detektionselements des IGBT jeder Phase. Indessen werden in einer Ausführungsform 5 die Temperaturen eines Detektionselements der IGBTs jeder Phase unter der Vielzahl von Ansteuerschaltungen übertragen und empfangen, und die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung in einer Ansteuerschaltung jeder Phase ändert die Ausgangsspannung des Temperatursignals gemäß der höchsten Temperatur der erfassten Vielzahl von Temperaturen eines Detektionselements.
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein IPM 105 der Ausführungsform 5 veranschaulicht. Im Vergleich mit dem IPM 101 der Ausführungsform 1 enthält das IPM 105 anstelle der Ansteuerschaltungen 41 bis 46 Ansteuerschaltungen 81 bis 86 und unterscheidet sich insofern, als elektrische Verbindungen zum Übertragen und Empfangen einer Temperaturinformation zwischen den Ansteuerschaltungen jeweiliger Phasen eingerichtet sind. Diese elektrischen Verbindungen sind durch Drähte, Strukturen oder dergleichen realisiert. Konkret ist die Ansteuerschaltung 81 der UN-Phase durch eine Verdrahtung 72 mit der Ansteuerschaltung 82 der VN-Phase verbunden und ist durch eine Verdrahtung 73 mit der Ansteuerschaltung 83 der WN-Phase verbunden. Die gleiche Signalverdrahtung ist für die Ansteuerschaltungen 84 bis 86 der UP-Phase, der VP-Phase und der WP-Phase ausgeführt, während eine gegenseitige elektrische Isolierung aufrechterhalten ist, deren Veranschaulichung in 14 aber weggelassen ist.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Ansteuerschaltung 81 der UN-Phase im IPM 105 veranschaulicht. 15 ist eine repräsentative Darstellung, die die Konfiguration der Ansteuerschaltung 81 der UN-Phase veranschaulicht, da die Konfigurationen der Ansteuerschaltungen 81 bis 86 im IPM 105 ähnlich sind. Die Treiber- bzw. Ansteuerschaltung 81 enthält zusätzlich zur Konfiguration der Ansteuerschaltung 41 des IPM 101 der Ausführungsform 1 einen Selektor 40. Der Selektor 40 ist zwischen der Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33 und der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 vorgesehen und erfasst die Temperatur eines Detektionselements des IGBT Tr1 der UN-Phase von der Temperaturinformations-Detektionsschaltung 33. Ferner erfasst der Selektor 40 eine Information der Temperatur eines Detektionselements des IGBT Tr2 der VN-Phase von der Verdrahtung 72 und erfasst eine Information der Temperatur eines Detektionselements des IGBT Tr3 der WN-Phase von der Verdrahtung 73.
Der Selektor 40 führt eine Vergleichsoperation zwischen den Temperaturen eines Detektionselements der UN-Phase, der VN-Phase und der WN-Phase durch, um die höchste Temperatur auszuwählen, und gibt eine Temperaturinformation der höchsten Temperatur an die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 aus. Hier erzeugt beispielsweise unter der Annahme, dass die Temperatur eines Detektionselements der VN-Phase die höchste Temperatur ist, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 ein Temperatursignal eines Spannungswerts entsprechend der Temperatur eines Detektionselements des IGBT Tr2 der VN-Phase. Mit anderen Worten kann man sagen, dass der Selektor 40 das Halbleiterelement mit der höchsten Elementtemperatur unter den Halbleiterelementen der UN-Phase, der VN-Phase und der WN-Phase als spezifisches Halbleiterelement auswählt und die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung 34 das Temperatursignal des Spannungswerts entsprechend der Temperatur eines Detektionselements erzeugt.
Obwohl der Prozess in der Ansteuerschaltung 81 der UN-Phase beschrieben ist, reicht es hier aus, dass der obige Prozess zum Auswählen des spezifischen Halbleiterelements mittels Erfassen der Elementtemperatur des Halbleiterelements von der anderen Phase auf der Ansteuerschaltung einer Phase (spezifischen Phase) unter der UN-Phase, VN-Phase und WN-Phase durchgeführt wird.
In den Ausführungsformen 1 bis 4 erfasst die MCU 61 die Temperatur eines Detektionselements jeder Phase als Alarmsignal von der Ansteuerschaltung jeder Phase. Daher ist es erforderlich, dass die MCU 61 eine Vergleichsoperation an der Temperatur eines Detektionselements jeder Phase durchführt. In der Ausführungsform 5 geben jedoch die Ansteuerschaltungen 81 bis 86 jeder Phase die höchste Temperatur der Temperaturen eines Detektionselements einer Vielzahl von Phasen als Alarmsignal an die MCU 61 ab. Daher ist es nicht erforderlich, dass die MCU 61 die Vergleichsoperation an der Temperatur eines Detektionselements jeder Phase durchführt, und eine Berechnungsverarbeitung ist reduziert.
<Ausführungsform 6>
Ein IPM einer Ausführungsform 6 weist eine Konfiguration auf, in der im IPM 101 der Ausführungsform 1 eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen 41 bis 46 als eine integrierte Schaltung in der Nähe des Halbleiterelements montiert ist und die Temperatur-Detektionselemente 51 bis 56 auf oder nahe der Oberfläche der integrierten Schaltung montiert sind. In dem Fall, in dem die Temperatur-Detektionselemente 51 bis 56 auf dem Halbleiterelement als Temperatursensoren auf dem Chip vorgesehen sind, ist es erforderlich, dass eine Diode zur Temperaturdetektion mit dem Halbleiterelement verbunden ist, eine Schaltung zum Ziehen eines Drahts auf einem Chip und Bereitstellen eines Strom für eine Temperaturdetektion vorgesehen ist, und ein dediziertes Drahtpad zum Erregen der Detektionsdiode für eine Temperaturdetektion. Als Folge erhöht dies die ineffektive Fläche des Halbleiterelements und vergrößert die Größe des Halbleiterelements, was zum Kostenanstieg führt.
Wenn die Elementtemperatur des Halbleiterelements ansteigt, steigt die Temperatur der in der Nähe des Halbleiterelements angeordneten integrierten Schaltung ebenfalls an. Daher kann durch Detektieren der Temperatur der integrierten Schaltung durch die Temperatur-Detektionselemente 51 bis 56 die Elementtemperatur des Halbleiterelements in vereinfachter Weise detektiert werden. Folglich wird ein kleineres und kostengünstigeres IPM realisiert.
Obgleich die Ausführungsform 6 oben als eine Modifikation des IPM 101 der Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Ausführungsform 6 auch auf die anderen Ausführungsformen 2 bis 5 anwendbar.
Es sollte besonders erwähnt werden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert und geeignet modifiziert oder weggelassen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Obgleich die Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorhergehende 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
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014093903 [0005, 0006, 0019, 0022, 0038]

Claims

Intelligentes Leistungsmodul, aufweisend: Halbleiterelemente (Tr1 bis Tr6) einer Vielzahl von Phasen; Ansteuerschaltungen (41 bis 46) einer Vielzahl von Phasen, die dafür konfiguriert sind, die Halbleitervorrichtungen (Tr1 bis Tr6) der Vielzahl von Phasen anzusteuern; und eine Vielzahl von Temperatur-Detektionselementen (51 bis 56), die dafür konfiguriert sind, jeweilige Elementtemperaturen der Halbleiterelemente (Tr1 bis Tr6) der Vielzahl von Phasen zu detektieren, wobei jede der Ansteuerschaltungen (41 bis 46) enthält eine Gate-Steuerschaltung (21), die dafür konfiguriert ist, eine Einspeisung in einen Gateanschluss des Halbleiterelements (Tr1 bis Tr6) in einer betreffenden Phase zu steuern, eine Schutzschaltung (24), die dafür konfiguriert ist, eine Anomalie des Halbleiterelements (Tr1 bis Tr6) in der betreffenden Phase zu detektieren, eine Fehlersignal-Erzeugungsschaltung (23), die dafür konfiguriert ist, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Schutzschaltung (24) die Anomalie detektiert, eine Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34), die dafür konfiguriert ist, ein Temperatursignal eines Spannungswerts entsprechend der Elementtemperatur eines spezifischen Halbleiterelements zu erzeugen, das irgendein Halbleiterelement der Halbleiterelemente (Tr1 bis Tr6) der Vielzahl von Phasen ist, und eine Ausgangs-Steuerschaltung (37), die dafür konfiguriert ist, das Fehlersignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung (23) das Fehlersignal abgibt, das Temperatursignal auszuwählen, während die Fehlersignal-Erzeugungsschaltung (23) das Fehlersignal nicht abgibt, und ein ausgewähltes Signal als Alarmsignal abzugeben, wobei die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34) dafür konfiguriert ist, den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements innerhalb eines vom Spannungswert des Fehlersignals verschiedenen Spannungsbereichs zu ändern.
Intelligentes Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34) dafür konfiguriert ist, den Spannungswert des Temperatursignals bei höherer Elementtemperatur des spezifizierten Halbleiterelements zu reduzieren.
Intelligentes Leistungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34B) dafür konfiguriert ist, den Spannungswert des Temperatursignals auf einen konstanten Wert innerhalb des Spannungsbereichs einzustellen, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements niedriger als eine erste Temperatur ist, und den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements zu ändern, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements gleich der ersten Temperatur oder höher als diese ist.
Intelligentes Leistungsmodul nach Anspruch 3, wobei die Schutzschaltung (24) dafür konfiguriert ist, eine Anomalie des Halbleiterelements (Tr1 bis Tr6) in der betreffenden Phase zu detektieren, wenn die Elementtemperatur des Halbleiterelements (Tr1 bis Tr6) in der betreffenden Phase gleich einer zweiten Temperatur, welche höher als die erste Temperatur ist, oder höher als diese ist, und die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34B) dafür konfiguriert ist, den Spannungswert des Temperatursignals gemäß der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements zu ändern, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements gleich der ersten Temperatur oder höher als diese und niedriger als die zweite Temperatur ist, und den Spannungswert des Temperatursignals auf den konstanten Wert außerhalb des Spannungsbereichs einzustellen, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements gleich der zweiten Temperatur oder höher als diese ist.
Intelligentes Leistungsmodul nach Anspruch 4, wobei die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung (34B) dafür konfiguriert ist, einen Gradienten des Temperatursignals bezüglich der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements auf einen ersten Gradienten einzustellen, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements gleich der ersten Temperatur oder höher als diese und niedriger als eine dritte Temperatur zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur ist, und einen Gradienten des Temperatursignals bezüglich der Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements auf einen zweiten Gradienten, der größer als der erste Gradient ist, einzustellen, wenn die Elementtemperatur des spezifischen Halbleiterelements gleich der dritten Temperatur oder höher als diese und niedriger als die zweite ist.
Intelligentes Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das spezifische Halbleiterelement ein Halbleiterelement (Tr1 bis Tr6) in einer betreffenden Phase enthält.
Intelligentes Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansteuerschaltung (41 bis 46) in einer spezifischen Phase ferner einen Selektor (40) enthält, der dafür konfiguriert ist, eine Information über die Elementtemperatur des Halbleiterelements (Tr1 bis Tr6) anderer Phasen zu erfassen und ein Halbleiterelement (Tr1 bis Tr6) mit einer höchsten Temperatur unter den Halbleiterelementen (Tr1 bis Tr6) der Vielzahl von Phasen als das spezifische Halbleiterelement auszuwählen.
Intelligentes Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ansteuerschaltungen (41 bis 46) der Vielzahl von Phasen eine integrierte Schaltung bilden, und die Vielzahl von Temperatur-Detektionselementen (51 bis 56) dafür konfiguriert ist, anstelle der Elementtemperatur der Halbleiterelemente (Tr1 bis Tr6) der Vielzahl von Phasen eine Elementtemperatur der integrierten Schaltung zu detektieren.