JP2002185295A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 そのそれぞれに半導体素子の保護回路を有す
る単位半導体装置を複数個並列接続して構成される半導
体装置において、各単位半導体装置間での半導体素子の
保護動作のばらつきを抑える。 【解決手段】 単位半導体装置１１を複数個並列接続し
た半導体装置において、単位半導体装置１１は保護動作
を行う場合に保護信号が出力される保護信号出力端子２
０および他の単位半導体装置からの保護信号を受ける保
護信号入力端子２２を有する。単位半導体装置１１は保
護信号入力端子２２に入力された保護信号に基づいても
保護動作を行う。従って、並列接続した全ての単位半導
体装置１１の保護信号出力端子２０および保護信号入力
端子２２を連結することにより、任意の単位半導体装置
が出力した保護信号に基づいて全ての単位半導体装置１
１の保護動作が同時に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば、インバータ
等の電力変換装置において、主電流のスイッチングを行
うのに好適な半導体装置に関するものであり、特に半導
体装置が複数個の単位半導体装置を並列接続した構成で
ある場合に、各々の単位半導体装置の保護動作を協調さ
せるための技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、一般的な三相インバータの構成
図である。図９に示すように、各相にそれぞれの位相に
応じて主電流をスイッチングする半導体素子を備える構
成になっている。また、大電流のインバータでは、各相
に半導体素子を複数個並列接続し大容量化して使用され
る。

【０００３】ところで、上記したインバータなどの電力
変換装置において、主電流をスイッチングする半導体素
子と、この半導体素子を駆動する制御回路を有し、さら
に装置の異常動作時での過電流による半導体素子の破壊
を防止する保護回路を内蔵した半導体装置は多く用いら
れている。そして、大電流のインバータ等においては、
この半導体装置を複数個並列接続して１つの半導体装置
として使用される。ここで、前記した複数個並列接続さ
れる個々の半導体装置を単位半導体装置と便宜上定義す
る。

【０００４】図１０は従来の単位半導体装置１０１の構
成図である。主電流をスイッチングする半導体素子とし
てＩＧＢＴ素子を用いた例である。図１０において、１
０２、１０３はそれぞれ、主電流経路に接続されるコレ
クタ端子およびエミッタ端子、１０４は単位半導体装置
１０１に駆動信号を入力するための駆動信号入力端子、
１０５はＩＧＢＴ素子であり、ＩＧＢＴ駆動部１０８に
より制御され、主電流をスイッチングする。１０６は電
流検出抵抗であり、ＩＧＢＴ素子１０５を流れる電流を
検出し電流検出信号を保護判定部１０７へ伝達する。保
護判定部１０７は、電流検出抵抗１０６からの電流検出
信号に基づきＩＧＢＴ素子１０５の過電流状態を検出
し、保護動作を行う場合に保護信号を出力する。ＩＧＢ
Ｔ駆動部１０８は駆動信号入力端子１０４に入力される
駆動信号に基づくＩＧＢＴ素子１０５の駆動、および保
護判定部１０７からの保護信号に基づくＩＧＢＴ素子１
０５の保護動作を行う。１０９は保護信号出力トランジ
スタであり、保護判定部１０７からの保護信号によりタ
ーンオンする。１１０は保護信号を外部に出力するため
の保護信号出力端子、１１１はプルアップ抵抗である。

【０００５】図１０に示した単位半導体装置の保護動作
について説明する。例えばこの単位半導体装置１０１に
より構成されるインバータに出力異常が生じ、ＩＧＢＴ
素子１０５に定格電流以上の電流が流れる過電流状態に
なったとする。まず、電流検出抵抗１０６からの電流検
出信号により、保護判定部１０７においてＩＧＢＴ素子
１０５の過電流状態が検出される。すると保護判定部１
０７は当該ＩＧＢＴ素子１０５の保護動作を行うように
判定し、保護信号をＩＧＢＴ駆動部１０８および保護信
号出力トランジスタ１０９へ出力する。保護判定部１０
７からの保護信号を受けたＩＧＢＴ駆動部１０８は保護
動作としてＩＧＢＴ素子１０５の電流遮断動作を行い、
ＩＧＢＴ素子１０５の破壊を防ぐ。一方、保護信号出力
トランジスタ１０９は保護判定部１０７からの保護信号
を受けるとターンオンし、保護信号出力端子１１０をロ
ーレベルにすることによって外部へと保護信号を出力す
る。

【０００６】従来の半導体装置においては、外部へ出力
された保護信号は、信号処理装置やコンピュータ等の外
部装置へと入力され、外部装置は当該半導体装置の異常
を検出して、駆動信号入力端子１０４への駆動信号の入
力を停止させる等の制御をする。

【０００７】上述したように、大電流のインバータ等の
電力変換装置においては、単位半導体装置１０１を複数
個並列接続した半導体装置が１つの半導体装置として使
用される。図１１は図１０の単位半導体装置１０１を複
数個並列接続した半導体装置の構成を示している。な
お、図１１において符号を付した部分は、図１０中の同
一符号部分に対応しているので、その詳細な説明を省略
する。図１１に示すように、各単位半導体装置が並列関
係になるようにコレクタ端子１０２、エミッタ端子１０
３を接続し、駆動信号入力端子１０４、制御電源Ｖｃｃ
および接地電位ＧＮＤを各単位半導体装置間で共通にす
る。また保護信号出力端子１１０からの保護信号はそれ
ぞれ外部装置へと出力される。図１１の半導体装置にお
いては、異常動作時での過電流に対するＩＧＢＴ素子の
保護動作は、並列接続された各単位半導体装置１０１ご
とに独立して行われることとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示した従来の
単位半導体装置１０１を図１１のように並列接続して使
用した場合、個々の単位半導体装置１０１における保護
判定部１０７による判定動作は、各単位半導体装置それ
ぞれで独立して行われる。一般に各単位半導体装置間に
おいては少なからずパラメータのばらつきが存在するの
で、複数個の単位半導体装置を並列接続して使用する
と、半導体素子を流れる電流値や、ＩＧＢＴ素子の過電
流を検出する電流レベル、ＩＧＢＴ素子のターンオンお
よびターンオフのしきい値電圧等に、単位半導体装置間
でのばらつきが生じる。それにより、それぞれの単位半
導体装置が保護動作を行うタイミングにもばらつきが生
じる。

【０００９】このように並列接続された単位半導体装置
間で保護動作を行うタイミングにばらつきが存在する
と、保護動作のタイミングが他の単位半導体装置よりも
遅い一部の単位半導体装置に急激に電流が集中するため
に、半導体素子の破壊を引き起こす恐れがある。

【００１０】一方、信号処理装置やコンピュータ等の外
部装置で保護信号を検出し、各単位半導体装置への駆動
信号入力によって電流遮断動作を行わせることで保護動
作のタイミングのばらつきを補うことは可能であるが、
外部装置にそのための回路やプログラム等の手段がさら
に必要となることや、並列接続する単位半導体装置の個
数を任意に変更する場合を考慮すると、半導体装置自身
で保護動作の制御を行うことが汎用性の面で望ましい。

【００１１】さらに、このパラメータのばらつきによっ
て定格出力電流に達していないにも係わらず保護動作を
開始する単位半導体装置が１つでも並列接続されること
により、その影響が他の単位半導体装置に及び、単位半
導体装置を複数個並列接続した半導体装置全体としての
定格出力電流よりも少ない出力電流しか得ることができ
ないという問題が生じる。例えば半導体素子の保護動作
を開始する電流値が２００Ａに設計された単位半導体装
置を４台並列接続した半導体装置を仮定する。つまりこ
の半導体装置の定格出力電流は８００Ａということにな
る。しかし、そのうち１台の単位半導体装置がパラメー
タのばらつきにより１８０Ａで保護動作を開始するもの
であると、半導体装置電体の出力電流が７２０Ａの時点
で当該単位半導体装置において電流遮断動作が行われ、
それにより他の単位半導体装置に電流が集中し続いてそ
れらの単位半導体装置でも電流遮断動作が行われる。そ
の結果、半導体装置全体として７２０Ａ以上の出力電流
が取れないこととなる。

【００１２】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、並列接続した単位半導体装置間
にパラメータのばらつきがあっても、それらの単位半導
体装置間で保護動作を行うタイミングにばらつきが生じ
ない半導体装置を得ることを第１の目的とする。また、
定格出力電流に達していないにも係わらず保護動作を開
始する単位半導体装置が並列接続される場合において
も、半導体装置全体としての定格出力電流に対して十分
な出力電流を得ることができる半導体装置を得ることを
第２の目的とする。さらに、保護動作起因に応じて好適
な保護動作を選択して行う半導体装置を得ることを第３
の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る半導体装置は、主電流をスイッチングする半導体素子
と、前記半導体素子の保護動作を行う場合に保護信号を
出力する保護判定部と、前記半導体素子の駆動を行う駆
動部と、を有する単位半導体装置を複数個並列接続した
半導体装置であって、前記単位半導体装置の各々が他の
前記単位半導体装置からの前記保護信号を受ける端子を
備え、前記駆動部が前記端子で受けた前記保護信号に基
づいて前記保護動作を行うことを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明に係る半導体装置は、
請求項１に記載の半導体装置であって、前記単位半導体
装置の各々が、前記保護信号を他の前記単位半導体装置
へ出力する保護信号出力端子をさらに備えることを特徴
とする。

【００１５】請求項３記載の発明に係る半導体装置は、
請求項１に記載の半導体装置であって、前記端子が、他
の前記単位半導体装置からの前記保護信号を受けると共
に、前記保護判定部からの前記保護信号を他の単位半導
体装置へ出力する保護信号入出力端子であることを特徴
とする。

【００１６】請求項４記載の発明に係る半導体装置は、
請求項３に記載の半導体装置であって、さらに前記保護
信号を出力する前記単位半導体装置の個数が所定の個数
に達した場合に前記駆動部に前記保護動作として前記半
導体素子の電流遮断動作を行わせる手段を備える、こと
を特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明に係る半導体装置は、
請求項４に記載の半導体装置であって、前記駆動部が、
さらに前記保護判定部からの前記保護信号に基づいても
前記保護動作を行い、前記保護判定部からの前記保護信
号に基づく前記駆動部の前記保護動作が、前記半導体素
子の電流抑制動作であり、前記端子で受けた前記保護信
号に基づく前記駆動部の前記保護動作が、前記半導体素
子の電流遮断動作であることを特徴とする。

【００１８】請求項６記載の発明に係る半導体装置は、
請求項４に記載の半導体装置であって、前記保護信号
が、前記駆動部に前記保護動作として前記半導体素子の
電流抑制動作を行わせる電流抑制信号と、前記駆動部に
前記保護動作として前記半導体素子の電流遮断動作を行
わせる電流遮断信号とを含む、ことを特徴とする。

【００１９】請求項７記載の発明に係る半導体装置は、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置で
あって、前記保護信号が、ディジタル信号であることを
特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１に係る半導体装置において、並列接続して使用される
単位半導体装置１１の構成図である。図１において、１
２、１３はそれぞれ、主電流経路に接続されるコレクタ
端子およびエミッタ端子、１４は単位半導体装置１１に
駆動信号を入力するための駆動信号入力端子、１５はＩ
ＧＢＴ素子であり、ＩＧＢＴ駆動部２６により制御さ
れ、主電流をスイッチングする。１６は電流検出抵抗で
あり、ＩＧＢＴ素子１５を流れる電流を検出し電流検出
信号を保護判定部１７へ伝達する。保護判定部１７は、
電流検出抵抗１６からの電流検出信号に基づきＩＧＢＴ
素子１５の過電流状態を検出し、保護動作を行う場合に
保護信号を出力する。１８はＯＲゲート。１９は保護信
号出力トランジスタであり、保護判定部１７からの保護
信号によりターンオンする。２０は保護信号を外部に出
力するための保護信号出力端子、２１はプルアップ抵抗
２１である。２２は外部からの保護信号を入力するため
の保護信号入力端子、２３は保護信号入力端子に入力さ
れた保護信号を検出する保護信号検出コンパレータ、２
４、２５はそれぞれ保護信号検出コンパレータが保護信
号を検知する基準電圧を得るための抵抗Ｒ１およびＲ２
である。ＩＧＢＴ駆動部２６は駆動信号入力端子１４に
入力される駆動信号に基づくＩＧＢＴ素子１５の駆動、
および保護信号検出コンパレータ２３からの保護信号に
基づくＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電流遮断動作
を行う。

【００２１】なお、以下の図において同一部分には同一
符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２２】図２は実施の形態１に係る半導体装置の構
成図である。図１の単位半導体装置１１を複数個並列接
続した半導体装置の構成を示している。図２に示すよう
に、各単位半導体装置が並列関係になるようにコレクタ
端子１２、エミッタ端子１３を接続し、駆動信号入力端
子１４、制御電源Ｖｃｃおよび接地電位ＧＮＤを各単位
半導体装置間で共通にする。また、各単位半導体装置１
１の保護信号入力端子２２と保護信号出力端子２０は図
のように環状に連結する。

【００２３】次に実施の形態１の半導体装置の保護動作
を説明する。前述したように実施の形態１の半導体装置
は図１の単位半導体装置１１を図２のように複数個並列
接続した構成になっている。

【００２４】まず、それらの単位半導体装置１１のう
ち、最も早いタイミングで保護動作を行うものに着目す
る。例えばこの半導体装置により構成されるインバータ
に出力異常が生じ、当該単位半導体装置１１のＩＧＢＴ
素子１５に定格電流以上の電流が流れる過電流状態にな
ったとする。まず、電流検出抵抗１６からの電流検出信
号により、保護判定部１７においてＩＧＢＴ素子１５の
過電流状態が検出される。すると保護判定部１７は当該
ＩＧＢＴ素子１５の保護動作を行うように判定し、ＯＲ
ゲート１８を介して保護信号を保護信号出力トランジス
タ１９へ出力する。

【００２５】保護信号出力トランジスタ１９は保護信号
を受けるとターンオンし、保護信号出力端子２０をロー
レベルにすることによって外部へ保護信号を出力する。
ここで、実施の形態１において各単位半導体装置１１は
図２のように接続されているので、保護信号出力端子２
０から出力される保護信号は他の単位半導体装置１１の
保護信号入力端子２２入力されることとなる。

【００２６】次に、他の単位半導体装置１１からの保護
信号が保護信号入力端子２２に入力された場合の単位半
導体装置１１の動作を説明する。保護信号入力端子２２
に保護信号が入力され、保護信号入力端子２２がローレ
ベルとなると、保護信号検出コンパレータ２３はそれを
保護信号として検出し、保護信号をＩＧＢＴ駆動部２６
に出力すると共に、ＯＲゲート１８を介して保護信号出
力トランジスタ１９に出力する。保護信号を受けたＩＧ
ＢＴ駆動部２６はＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電
流遮断動作を行いＩＧＢＴ素子１５の破壊を防ぐ。一
方、保護信号出力トランジスタ１９は保護信号によって
ターンオンし、保護信号出力端子２０の電圧をローレベ
ルにすることで保護信号出力端子２０に連結されたさら
に他の単位半導体装置１１に保護信号を出力する。

【００２７】つまり、図１の単位半導体装置１１は、保
護判定部１７が保護動作を行う判定をしたとき保護信号
出力端子２０から保護信号を出力し、また、保護信号入
力端子２２に外部から保護信号が入力されると、ＩＢＧ
Ｔ素子の保護動作として電流遮断動作を行うと共に保護
信号出力端子２０から保護信号を出力する。ここで、実
施の形態１の半導体装置において、単位半導体装置１１
の保護信号入力端子および保護信号出力端子は図１に示
したように環状に連結されている。よって、単位半導体
装置１１の１つが保護信号を出力すると、並列接続され
た他の単位半導体装置１１にその保護信号が次々と伝達
され、それと共に保護信号を受けた単位半導体装置１１
において電流遮断されていく。よって、並列接続された
単位半導体装置１１間においてパラメータのばらつきが
あった場合でも、最も早く保護信号を出力した単位半導
体装置１１の保護動作のタイミングで、全ての単位半導
体装置１１における保護動作行われることとなる。

【００２８】ところで、図１の構成では単位半導体装置
は常に他の単位半導体装置からの保護信号によって保護
動作を行うことになるが、図１０に示した従来の単位半
導体装置のように保護判定部１７からの保護信号を直接
ＩＧＢＴ駆動部２６に伝達する経路を設けてもよい。

【００２９】また、保護判定部１７の構成としては、例
えば電流検出抵抗１６による電圧降下をコンパレータに
より所定の基準電圧と比較することで過電流状態を検出
するようなアナログ回路による構成でもよいし、また、
電流検出抵抗１６による電圧降下値をＡＤ変換器により
ディジタル化してマイコンによる計算処理をすることで
過電流状態を検出するようなディジタル回路による構成
でもよい。

【００３０】上記した実施の形態１に係る半導体装置に
よれば、並列接続した単位半導体装置間のパラメータの
ばらつきに関係なく、全ての単位半導体装置で同時に保
護動作が行われることとなる。よって、並列接続した単
位半導体装置間の保護動作を行うタイミングのばらつき
に起因する、一部の単位半導体装置に電流が集中するこ
とによる半導体素子の破壊の問題を解決できる。

【００３１】また、装置全体の保護動作の制御を外部装
置に依存せず、半導体装置自身で行うので汎用性の低下
を伴わない。

【００３２】ところで、本実施の形態においては並列接
続する単位半導体装置がそれぞれ別個の装置である構成
の半導体装置を示しているが、この発明の考え方自体は
例えば、複数個の単位半導体装置が同一チップ上に設け
られている構成の半導体装置に対しても適用することが
できる。

【００３３】実施の形態２．図３は実施の形態２に係る
半導体装置において、並列接続して使用される単位半導
体装置５１Ａの構成図である。図３において、コレクタ
端子１２、エミッタ端子１３、駆動信号入力端子１４、
ＩＧＢＴ素子１５、電流検出抵抗１６、保護判定部１
７、保護信号出力トランジスタ１９、プルアップ抵抗２
１、保護信号検出コンパレータ２３、抵抗２４（Ｒ
１）、２５（Ｒ２）、ＧＢＴ駆動部２６は図１に示した
ものと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略す
る。また、２７は保護信号を外部に出力すると共に、外
部からの保護信号を受ける保護信号入出力端子である。

【００３４】実施の形態１に係る半導体装置の単位半導
体装置においては、保護信号の外部への出力を行う保護
信号出力端子および外部からの入力を行う保護信号入力
端子が別々に設けられていた。それに対し、実施の形態
２における単位半導体装置５１Ａにおいては、保護信号
の入力および出力は単一の保護信号入出力端子２７にお
いて行われる。

【００３５】図４は実施の形態２に係る半導体装置の構
成図である。図４に示す５１は、図３に示した単位半導
体装置５１Ａを指している。図４に示すように、コレク
タ端子１２、エミッタ端子１３、および駆動信号入力端
子１４を並列に接続した構成になっている。各単位半導
体装置５１Ａの制御電源ＶｃｃおよびＧＮＤレベルも共
通にする。また並列接続した各単位半導体装置５１Ａの
保護信号入出力端子２７も図のように連結する。

【００３６】次に実施の形態２の半導体装置の保護動作
を説明する。前述したように実施の形態２の半導体装置
は図３の単位半導体装置５１Ａを図４のように複数個並
列接続した構成になっている。

【００３７】ここでもまず、それらの単位半導体装置５
１Ａのうち、最も早いタイミングで保護動作を行うもの
に着目する。例えばこの半導体装置により構成されるイ
ンバータに出力異常が生じ、当該単位半導体装置５１Ａ
のＩＧＢＴ素子１５に定格電流以上の電流が流れる過電
流状態になったとする。まず、電流検出抵抗１６からの
電流検出信号により、保護判定部１７においてＩＧＢＴ
素子１５の過電流状態が検出される。すると保護判定部
１７は当該ＩＧＢＴ素子１５の保護動作を行うように判
定し、保護信号を保護信号出力トランジスタ１９に出力
する。

【００３８】保護信号出力トランジスタ１９は保護判定
部１７からの保護信号によってターンオンし、保護信号
入出力端子２７の電圧をローレベルにする。保護信号入
出力端子２７がローレベルになると、保護信号検出コン
パレータ２３はそれを保護信号として検出する。ここ
で、実施の形態２において各単位半導体装置５１Ａは図
３のように接続されているので、保護信号入出力端子２
７から出力される保護信号は他の単位半導体装置の保護
信号入出力端子２７に入力されることとなる。

【００３９】保護信号検出コンパレータ２３により検出
された保護信号はＩＧＢＴ駆動部２６へ伝達される。保
護信号を受けたＩＧＢＴ駆動部２６はＩＧＢＴ素子１５
の保護動作として電流遮断動作を行いＩＧＢＴ素子１５
の破壊を防ぐ。

【００４０】次に、他の単位半導体装置からの保護信号
が保護信号入出力端子２７に入力された単位半導体装置
５１Ａの動作を説明する。保護信号入出力端子２７に保
護信号が入力され、保護信号入出力端子２７がローレベ
ルとなると、保護信号検出コンパレータ２３はそれを保
護信号として検出する。保護信号検出コンパレータ２３
により検出された保護信号はＩＧＢＴ駆動部２６へ伝達
され、ＩＧＢＴ駆動部２６はＩＧＢＴ素子１５の保護動
作として電流遮断動作を行いＩＧＢＴ素子１５の破壊を
防ぐ。

【００４１】つまり、図３の単位半導体装置５１Ａは、
内部の保護判定部１７の判定に基づいてＩＧＢＴ素子１
５の保護動作として電流遮断動作を行うと共に、保護信
号入出力端子２７から保護信号を出力する。また、外部
からの保護信号入力によっても同じく電流遮断動作を行
う。

【００４２】また、単位半導体装置５１Ａの保護信号入
出力端子２７は図３に示したように連結されている。よ
って、単位半導体装置５１Ａの１つで保護動作が生じ、
保護信号が出力されると、並列接続された全ての単位半
導体装置５１Ａにその保護信号が伝達され、全ての単位
半導体装置５１Ａにおいて電流遮断される。よって、並
列接続された単位半導体装置５１Ａ間においてパラメー
タのばらつきがあった場合でも、最も早く保護動作を行
った単位半導体装置５１Ａの保護動作のタイミングで、
全ての単位半導体装置５１Ａにおける保護動作が行われ
ることとなる。従って結果的に、単位半導体装置５１Ａ
間のパラメータのばらつきに関係なく、全ての単位半導
体装置５１Ａで同時に保護動作を行うこととなる。

【００４３】上記した実施の形態２に係る半導体装置に
よれば、単位半導体装置間のパラメータのばらつきに関
係なく、全ての単位半導体装置で同時に保護動作が行わ
れることとなる。よって、並列接続した単位半導体装置
間の保護動作を行うタイミングのばらつきに起因する、
一部の単位半導体装置に電流が集中することによる半導
体素子の破壊の問題を解決できる。

【００４４】また、装置全体の保護動作の制御を外部装
置に依存せず、半導体装置自身で行うので汎用性の低下
を伴わない。

【００４５】実施の形態３．実施の形態１および実施の
形態２では、パラメータのばらつきにより最も早いタイ
ミングで保護動作する単位半導体装置が保護動作を行う
タイミングで、全ての単位半導体装置で電流遮断動作を
行う。つまり他の単位半導体装置において、保護動作を
する必要がない場合においても強制的に電流遮断動作を
行うこととなる。そのため、上述したようにパラメータ
のばらつきにより定格出力電流に達していないにも係わ
らず保護動作を開始する単位半導体装置が１台でも並列
接続されている場合、単位半導体装置を複数個並列接続
した半導体装置全体としての定格出力電流に対して十分
な出力電流を得ることができないという問題が生じる。

【００４６】図５は実施の形態３に係る半導体装置にお
いて、並列接続して使用される単位半導体装置５１Ｂの
構成図である。図５においてコレクタ端子１２、エミッ
タ端子１３、駆動信号入力端子１４、ＩＧＢＴ素子１
５、電流検出抵抗１６、保護判定部１７、保護信号出力
トランジスタ１９、プルアップ抵抗２１、保護信号検出
コンパレータ２３、抵抗２４（Ｒ１）、２５（Ｒ２）、
保護信号入出力端子２７は図３に示したものと同一であ
るので、ここでの詳細な説明は省略する。また、２８は
保護信号出力トランジスタ１９に設けられた抵抗Ｒ３で
ある。ＩＧＢＴ駆動部２９は駆動信号入力端子１４に入
力される駆動信号に基づくＩＧＢＴ素子１５の駆動、お
よびＩＧＢＴ素子の保護動作を行う。ここでＩＧＢＴ駆
動部２９は保護動作として、保護判定部１７からの保護
信号を受けた場合は電流抑制動作、保護信号検出コンパ
レータ２３から保護信号を受けた場合は電流遮断動作を
行う。

【００４７】実施の形態３に係る半導体装置の構成は実
施の形態２と同様に、図４のようになる。ただしここで
は、図４中の単位半導体装置５１は図５に示した単位半
導体装置５１Ｂを指す。

【００４８】次に実施の形態３の半導体装置の保護動作
を説明する。前述したように実施の形態３の半導体装置
は図５の単位半導体装置５１Ｂを図４のように複数個並
列接続した構成になっている。

【００４９】ここでもまず、それらの単位半導体装置５
１Ｂのうち、最も早いタイミングで保護動作を行うもの
に着目する。例えばこの半導体装置により構成されるイ
ンバータに出力異常が生じ、半導体装置に流れる電流が
半導体素子の定格電流以上の電流が流れる過電流状態に
なったとする。まず、電流検出抵抗１６からの電流検出
信号により、保護判定部１７においてＩＧＢＴ素子１５
の過電流状態が検出される。すると保護判定部１７は当
該ＩＧＢＴ素子１５の保護動作を行うように判定し、保
護信号をＩＧＢＴ駆動部２９および保護信号出力トラン
ジスタ１９に出力する。保護判定部１７からの保護信号
を受けたＩＧＢＴ駆動部２９はＩＧＢＴ素子１５の保護
動作として、ＩＧＢＴ素子１５を駆動するゲート電圧を
低下させるなどの制御により電流を抑制する電流抑制動
作を行う。

【００５０】一方、保護信号出力トランジスタ１９は保
護判定部１７からの保護信号によってターンオンする
が、保護信号出力トランジスタ１９には抵抗２８が設け
られており、単一の単位半導体装置の保護信号出力トラ
ンジスタ１９のターンオンでは、保護信号入出力端子２
７の電圧レベルが保護信号検出コンパレータ２３で保護
信号として検出されるレベルまで下がらないように設定
されている。よって当該単位半導体装置５１Ｂでのみ保
護動作が行われた時点では、当該単位半導体装置５１Ｂ
において電流抑制動作が行われるだけで、他の単位半導
体装置において保護動作は行われない。

【００５１】そしてその後さらに他の単位半導体装置５
１Ｂにおいて保護動作が行われ、複数個の単位半導体装
置５１Ｂにおいて保護信号出力トランジスタ１９がター
ンオンになった場合、保護信号入出力端子２７の電圧レ
ベルは保護信号検出コンパレータ２３で保護信号として
検出されるまでのローレベルになり、保護信号が保護信
号検出コンパレータ２３よりＩＧＢＴ駆動部２９へ伝達
される。ＩＧＢＴ駆動部２９は保護信号を保護信号検出
コンパレータ２３から受けた場合、ＩＧＢＴ素子１５の
保護動作として電流遮断動作を行う。

【００５２】ここで、並列接続された単位半導体装置５
１Ｂの保護信号入出力端子２７は図４のように連結され
ているので、このように保護動作を行う単位半導体装置
が複数個になった場合、全ての単位半導体装置５１Ｂに
おいて保護信号検出コンパレータ２３で保護信号が検出
され、電流遮断動作が行われることとなる。

【００５３】つまり、実施の形態３の半導体装置におい
ては、保護信号を出力している単位半導体装置５１Ｂが
単一であるか、複数であるか判定され、単一の場合に
は、該半導体装置のみで電流抑制動作を行い、複数の場
合には、全ての半導体装置の電流遮断動作を同時に行
う。

【００５４】このように実施の形態３においては、保護
信号を出力している単位半導体装置５１Ｂの個数を判定
する手段は、保護信号検出コンパレータ２３と抵抗２
１、２８および２４、２５により構成されており、保護
信号出力トランジスタ１９のターンオンにした数に伴い
全単位半導体装置５１Ｂの抵抗２１、２８に生じる総和
としての電圧降下を、コンパレータ２３で、抵抗２４、
２５により設定された基準電圧と比較することにより実
現されている。

【００５５】前述した例のように、半導体素子の保護動
作を開始する電流値が２００Ａに設計された単位半導体
装置５１Ｂを４台並列接続した定格出力電流は８００Ａ
の半導体装置を仮定する。そのうち１台の単位半導体装
置５１Ｂがパラメータのばらつきにより１８０Ａで保護
動作を開始するものであるとする。この場合、前述した
ように従来の半導体装置では７２０Ａ以上の出力電流を
得ることができなかった。しかし実施の形態３に係る半
導体装置においては、半導体装置全体の出力電流が７２
０Ａになると、１８０Ａで保護動作を開始する単位半導
体装置５１Ｂにおいて１８０Ａ以上の電流が流れないよ
うに電流抑制動作が行われるが、他の３台は通常動作を
保つ。そして、仮にその３台が定格どおり２００Ａで保
護動作を開始するのであれば、半導体装置全体としては
７８０Ａまでの出力電流を得ることができることとな
る。

【００５６】なお、本実施の形態の説明においては全て
の単位半導体装置５１Ｂの電流遮断動作を行う条件とし
て、保護信号を出力している単位半導体装置５１Ｂが複
数、つまり２個以上になることとしたが、保護信号出力
トランジスタ１９に設けられた抵抗Ｒ３およびプルアッ
プ抵抗２１、また保護信号検出コンパレータ２３の抵抗
Ｒ１、Ｒ２の値を調整することによって、その条件とな
る保護信号を出力している単位半導体装置５１Ｂの個数
を、任意の個数に設定することも可能である。

【００５７】上記した実施の形態３に係る半導体装置よ
れば、パラメータのばらつきにより定格出力電流に達し
ていないにも係わらず保護動作を開始する単位半導体装
置が１台でも並列接続されている場合に生じる、単位半
導体装置を複数個並列接続した半導体装置全体としての
定格出力電流に対して十分な出力電流を得ることができ
ないという問題を解決できる。

【００５８】実施の形態４．インバータなどの電力変換
装置の異常動作による過電流の状態には、半導体装置全
体をすぐに停止しなくても、直ちに半導体装置の破壊が
生じないものもあれば、すぐに半導体装置全体を停止し
なければ半導体装置の破壊が生じてしまうものもある。
単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装置におい
て、前者の場合は半導体装置の保護動作として一部の単
位半導体装置に電流抑制動作を行えば半導体装置の破壊
は防止することができ、また後者の場合は直ちに全ての
単位半導体装置に電流遮断動作を行う必要がある。

【００５９】図６は実施の形態４に係る半導体装置にお
いて、並列接続して使用される単位半導体装置５１Ｃの
構成図である。図６においてコレクタ端子１２、エミッ
タ端子１３、駆動信号入力端子１４、ＩＧＢＴ素子１
５、電流検出抵抗１６、プルアップ抵抗２１、保護信号
検出コンパレータ２３、抵抗２４（Ｒ１）、２５（Ｒ
２）、保護信号入出力端子２７、ＩＧＢＴ駆動部２９は
図５に示したものと同一であるので、ここでの詳細な説
明は省略する。また３０は保護判定部であり、電流検出
抵抗１６からの電流検出信号に基づきＩＧＢＴ素子１５
の過電流状態を検出し、その過電流状態によりＩＧＢＴ
素子１５の保護動作として電流抑制動作を行うか電流遮
断動作を行うかを判定し、それに応じた保護信号を出力
する。３１は第１の保護信号出力トランジスタであり、
保護判定部３０がＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電
流抑制動作を行うと判定したときの保護信号によりター
ンオンする。３２は第１の保護信号出力トランジスタ３
１に設けられた抵抗Ｒ４である。３３は第２の保護信号
出力トランジスタであり、保護判定部３０がＩＧＢＴ素
子１５の保護動作として電流遮断動作を行うと判定した
ときの保護信号によりターンオンする。３４は第２の保
護信号出力トランジスタ３３に設けられた抵抗Ｒ５であ
る。ここで、第１の保護信号出力トランジスタ３１及び
第２の保護信号出力トランジスタ３３に出力される保護
信号は共に同じものでよいが、便宜上、保護判定部が電
流抑制動作をすると判定して出力する保護信号を電流抑
制信号、電流遮断動作をすると判定して出力する保護信
号を電流遮断信号と定義する。

【００６０】実施の形態４に係る半導体装置の構成は実
施の形態２と同様に、図４のようになる。ただしここで
は、図４中の単位半導体装置５１は図６に示した単位半
導体装置５１Ｃを指す。

【００６１】次に実施の形態４の半導体装置の保護動作
を説明する。前述したように実施の形態４の半導体装置
は図６の単位半導体装置５１Ｃを図４のように複数個並
列接続した構成になっている。

【００６２】ここでもまず、それらの単位半導体装置５
１Ｃのうち、最も早いタイミングで保護動作を行うもの
に着目する。例えばこの半導体装置により構成されるイ
ンバータに出力異常が生じ、半導体装置に流れる電流が
半導体素子の定格電流以上の電流が流れる過電流状態に
なったとする。

【００６３】まず電流検出抵抗１６からの電流検出信号
に基づき、保護判定部３０においてＩＧＢＴ素子１５の
過電流状態を検出し、その過電流状態によりＩＧＢＴ素
子１５の保護動作として電流抑制動作を行うか電流遮断
動作を行うかを判定する。

【００６４】はじめに、保護判定部３０において、すぐ
に半導体装置全体を停止する必要がない、即ち過電流状
態を検出した単位半導体装置でのみ電流抑制動作を行う
と判定したときの動作を説明する。このとき保護判定部
３０は電流抑制信号をＩＧＢＴ駆動部２９および第１の
保護信号出力トランジスタ３１に出力する。保護判定部
３０からの電流抑制信号を受けたＩＧＢＴ駆動部２９
は、ＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電流抑制動作を
行う。一方、電流抑制信号を受けた第１の保護信号出力
トランジスタ３１はターンオンする。ここで第１の保護
信号出力トランジスタ３１に設けられた抵抗Ｒ４は、単
一の単位半導体装置５１Ｃの第１の保護信号出力トラン
ジスタ３１のターンオンでは、保護信号入出力端子２７
の電圧レベルが保護信号検出コンパレータ２３で保護信
号として検出されるレベルまで下がらないように設定さ
れている。よって当該単位半導体装置５１Ｃでのみ電流
抑制動作が行われた場合、他の単位半導体装置５１Ｃに
おいては保護動作は行われない。

【００６５】そしてその後さらに他の単位半導体装置５
１Ｃにおいても電流抑制動作が行われ、複数個の単位半
導体装置５１Ｃにおいて第１の保護信号出力トランジス
タ３１がターンオンになった場合、保護信号入出力端子
２７の電圧レベルは保護信号検出コンパレータ２３で保
護信号として検出されるまでのローレベルになり、保護
信号が保護信号検出コンパレータ２３よりＩＧＢＴ駆動
部２９へ伝達され、ＩＧＢＴ駆動部２９はＩＧＢＴ素子
１５の保護動作として電流遮断動作を行う。

【００６６】またこの場合、並列接続された単位半導体
装置５１Ｃの保護信号入出力端子２７は図４のように連
結されているので、全ての単位半導体装置５１Ｃにおい
て保護信号検出コンパレータ２３で保護信号が検出さ
れ、電流遮断動作が行われることとなる。

【００６７】次に、例えば出力短絡により急激に電流が
増加し、保護判定部３０においてすぐに半導体装置を遮
断する、即ち全ての単位半導体装置で電流遮断動作を行
うと判定されたときの動作を説明する。このとき保護判
定部３０は電流遮断信号を第２の保護信号出力トランジ
スタ３３に出力する。電流遮断信号を受けた第２の保護
信号出力トランジスタ３３はターンオンする。ここで第
２の保護信号出力トランジスタに設けられた抵抗Ｒ５
は、単一の単位半導体装置５１Ｃの第２の保護信号出力
トランジスタ３３のターンオンで保護信号入出力端子２
７の電圧レベルが保護信号検出コンパレータ２３で保護
信号として検出されるレベルまで下がる程度に設定され
ている。よって保護信号検出コンパレータ２３からＩＧ
ＢＴ駆動部２９へ保護信号が伝達される。ＩＧＢＴ駆動
部２９は保護信号検出コンパレータ２３からの保護信号
を受けるとＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電流遮断
動作を行う。

【００６８】また、この場合も並列接続された単位半導
体装置５１Ｃの保護信号入出力端子２７は図４のように
連結されているので、全ての単位半導体装置５１Ｃにお
いて保護信号検出コンパレータ２３で保護信号が検出さ
れ、電流遮断動作が行われることとなる。

【００６９】つまり、本実施の形態の半導体装置におい
ては、単一の単位半導体装置の過電流に起因する電流抑
制信号の場合は直ちに半導体装置を停止しなくても直ち
に半導体装置の破壊が生じないため、電流抑制信号を出
力した単位半導体装置のみで電流抑制動作を行う。一
方、出力短絡時などで急激に電流が増加した場合など、
直ちに半導体装置を停止しなければ装置破壊に至る場合
には、半導体装置全体の電流遮断動作を行う。

【００７０】また本実施の形態の保護判定部３０の構成
としては例えば、電流抑制動作を行う基準となる電流抑
制用基準電圧が入力される第１のコンパレータと、電流
遮断動作を行う基準となる電流遮断用基準電圧が入力さ
れる第２のコンパレータとを有し、第１、第２のコンパ
レータを用いて各基準電圧と電流検出抵抗１６の電圧降
下を比較することにより、電流抑制用基準電圧を電流検
出抵抗の電圧降下が超えた場合に第１のコンパレータか
ら電流抑制信号、さらに電流遮断用基準電圧を超えた場
合は第２のコンパレータから電流遮断信号を出力するよ
うなアナログ回路を用いてもよいし、電流検出抵抗１６
による電圧降下値をＡＤ変換器によりディジタル化して
マイコンによる計算処理（例えば電流抑制用基準値およ
び電流遮断用基準値との比較）をすることで２種類の過
電流状態を検出し、保護動作の判定を行うようなディジ
タル回路を用いてもよい。

【００７１】なお、本実施の形態の説明においては第１
の保護信号出力トランジスタ３１のターンオンによって
全ての単位半導体装置５１Ｃの電流遮断動作を行う条件
として、保護信号を出力している単位半導体装置５１Ｃ
が複数、つまり２個以上になることとしたが、第１の保
護信号出力トランジスタ３１に設けられた抵抗Ｒ４およ
びプルアップ抵抗２１、また保護信号検出コンパレータ
２３の抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を調整することによって、そ
の条件となる保護信号を出力している単位半導体装置５
１Ｃの個数を、任意の個数に設定することも可能であ
る。

【００７２】さらに、本実施の形態の説明においては２
種類の保護動作を選択する構成であったが、保護信号出
力トランジスタおよびそれと組み合わせる抵抗を増やす
ことによって、さらに多くの種類の保護動作を選択する
構成にすることも可能である。

【００７３】上記した実施の形態４に係る半導体装置よ
れば、パラメータのばらつきにより定格出力電流に達し
ていないにも係わらず保護動作を開始する単位半導体装
置が１台でも並列接続されている場合に生じる、単位半
導体装置を複数個並列接続した半導体装置全体としての
定格出力電流に対して十分な出力電流を得ることができ
ないという問題を解決すると共に、その保護動作起因に
よって好適な保護動作を選択して行うことができる。

【００７４】実施の形態５．実施の形態５に係る半導体
装置は、保護信号をはじめとする単位半導体装置の状態
を表すパラメータをディジタル信号化し、単位半導体装
置間で該ディジタル信号の相互通信を行う。

【００７５】図７は実施の形態５に係る半導体装置にお
いて、並列接続して使用される単位半導体装置５１Ｄの
構成図である。図７において、コレクタ端子１２、エミ
ッタ端子１３、駆動信号入力端子１４、ＩＧＢＴ素子１
５、電流検出抵抗１６、保護信号入出力端子２７は図３
に示したものと同一であるので、ここでの詳細な説明は
省略する。また３５は保護判定部であり、半導体装置の
状態を示す各種パラメータを取り込み、演算処理により
電流抑制動作および電流遮断動作の保護動作の判定を行
うと共に、保護信号をはじめとする各種パラメータ情報
を含むディジタル信号を出力する。３６は通信インター
フェースであり、保護判定部３５からのディジタル信号
を外部へ送信すると共に外部からの信号を受信して保護
判定部３５に送信する。ＩＧＢＴ駆動部３７は、駆動信
号入力端子１４に入力される駆動信号に基づくＩＧＢＴ
素子１５の駆動、および保護判定部３５からの保護信号
に基づいてＩＧＢＴ素子１５の保護動作として電流抑制
動作または電流遮断動作を行う。３８は温度検出サーミ
スタであり、ＩＧＢＴ素子１５の温度を検出する。

【００７６】実施の形態５に係る半導体装置の構成は実
施の形態２と同様に、図４のようになる。ただしここで
は、図４中の単位半導体装置５１は図７に示した単位半
導体装置５１Ｃを指す。

【００７７】次に実施の形態５の半導体装置の保護動作
を説明する。前述したように実施の形態５の半導体装置
は図７の単位半導体装置を図４のように複数個並列接続
した構成になっている。また、本実施の形態では保護信
号は各種パラメータとともにディジタル信号化され、単
位半導体装置間で該ディジタル信号の相互通信を行う。

【００７８】また保護判定部３５での保護判定はマイコ
ンによる演算処理によって行う。

【００７９】図８は図７に示した保護判定部３５の動作
を示すフローチャートである。これに沿って保護動作を
説明する。まず、当該単位半導体装置の状態を示すパラ
メータをＡＤ変換しディジタル化する。このパラメータ
には例えば電流検出抵抗１６からの電流検出信号や、温
度検出サーミスタ３８からのＩＧＢＴ素子１５の温度情
報、ＩＧＢＴ駆動部３７のゲート電圧情報等が含まれ
る。そして、そのディジタル化されたパラメータを通信
インターフェース３６および保護信号入出力端子２７を
介して他の単位半導体装置へと送信する。次に保護信号
入出力端子２７に入力された他の単位半導体装置のパラ
メータを通信インターフェース３６を介して受信する。
そして当該単位半導体装置のパラメータおよび他の単位
半導体装置から受信したパラメータより、マイコンによ
る演算処理によって保護判定の対象となる保護判定値が
計算される。そして、保護判定値に基づき、あらかじめ
設定記憶された判定基準に応じて以下の判定が行われ
る。まず保護動作を行うか否かを判定する。保護判定を
行う必要がないと判定された場合、保護判定部３５はＩ
ＧＢＴ駆動部３７に対して何も行わない。また、保護判
定を行う必要があると判定された場合はさらに、行うべ
き保護動作の種類、即ち電流抑制動作か電流遮断動作か
を判定する。ここで、直ちに電流遮断動作を行う必要が
あると判定された場合、保護判定部３５はＩＧＢＴ駆動
部３７へ電流遮断信号を出力してＩＧＢＴ素子１５の電
流遮断動作を行わせる。逆に、直ぐに電流遮断動作の必
要がないと判定された場合は、保護判定部３５はＩＧＢ
Ｔ駆動部３７へ電流抑制信号を出力してＩＧＢＴ素子１
５の電流抑制動作を行わせる。

【００８０】以上の動作を繰り返すことにより、各単位
半導体装置は保護動作を行うことになるが、２回目以降
の繰り返しの動作においては、単位半導体装置間で送受
信されるパラメータの一つとして保護判定部３５の判定
結果に基づく保護信号が含まれ、各単位半導体装置の保
護動作の判定に反映される。

【００８１】ここで本実施の形態において単位半導体装
置間で送受信されるパラメータはディジタル信号である
ので、保護信号をパラメータに含ませて送受信するため
に、保護信号は例えば、保護動作の有無および保護動作
の種類を示すフラグ信号等に変換される。しかし、単位
半導体装置の保護動作は、例えば電流検出抵抗１６を流
れる電流値を変化させるので電流検出信号に反映し、そ
のため、電流検出信号の変化からも保護動作を検知する
ことは可能である。よって保護信号を直接送受信しなく
ても、例えば電流検出信号をもって保護動作の情報を示
すパラメータとして代用することも可能である。

【００８２】上記した実施の形態５に係る半導体装置に
おいては、各単位半導体装置間でディジタル化された保
護信号をはじめとする各種パラメータの相互通信を行っ
ており、他の単位半導体装置の状態を保護判定の基準に
用いるので、他の半導体装置の状態に応じた保護動作を
行うことができる。よって、単位半導体装置間のパラメ
ータのばらつきがあってもそれに応じた処理が可能であ
るために、並列接続した単位半導体装置間の保護動作を
行うタイミングのばらつきに起因する、一部の単位半導
体装置に電流が集中することによる半導体素子の破壊の
問題や、単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装
置全体としての定格出力電流に対して十分な出力電流を
得ることができないという問題等を削減でき、半導体装
置全体で協調した保護動作を行うことが可能である。

【００８３】さらに、各単位半導体装置に通信インター
フェースを備えていることにより、各単位半導体装置を
例えばＬＡＮやＣＡＮを利用して外部装置へ接続するこ
とも可能である。そして外部装置で一括して捕らえられ
るパラメータ、例えば外気温や母線電圧等を各単位半導
体装置へ送信することにより、各単位半導体装置と外部
装置との連係した保護動作の制御も可能である。

【００８４】また、同様にＬＡＮやＣＡＮを利用して各
半導体装置を外部制御装置へ接続して相互通信を行うこ
とによって、各単位半導体装置の状態の監視および保護
動作の制御等をＬＡＮやＣＡＮを介した外部制御装置よ
って一括して行うことも可能である。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における請
求項１記載の半導体装置によれば、並列接続した単位半
導体装置の各々は、端子に入力される他の単位半導体装
置からの保護信号によって保護動作を行うので、各単位
半導体装置間で協調した保護動作を行う。

【００８６】よって、並列接続した単位半導体装置間の
保護動作を行うタイミングのばらつきに起因する、一部
の単位半導体装置に電流が集中することによる半導体素
子の破壊の問題を解決できる。また、装置全体の保護動
作の制御を外部装置に依存せず、半導体装置自身で行う
ので汎用性の低下を伴わない。

【００８７】請求項２記載の半導体装置によれば、並列
接続した単位半導体装置の各々は、保護信号を他の単位
半導体装置へ出力する保護信号出力端子を備えるので、
他の単位半導体装置に保護信号を出力することができ
る。

【００８８】よって、並列接続した単位半導体装置間の
保護動作を行うタイミングのばらつきに起因する、一部
の単位半導体装置に電流が集中することによる半導体素
子の破壊の問題を解決できる。また、装置全体の保護動
作の制御を外部装置に依存せず、半導体装置自身で行う
ので汎用性の低下を伴わない。

【００８９】請求項３記載の半導体装置によれば、並列
接続した単位半導体装置の各々は、他の半導体装置から
の保護信号を受けると共に他の単位半導体装置へ保護信
号を出力する保護信号入出力端子を備えるので、他の単
位半導体装置の保護信号を受けると共に他の単位半導体
装置へ保護信号を出力できる。

【００９０】よって、並列接続した単位半導体装置間の
保護動作を行うタイミングのばらつきに起因する、一部
の単位半導体装置に電流が集中することによる半導体素
子の破壊の問題を解決できる。また、装置全体の保護動
作の制御を外部装置に依存せず、半導体装置自身で行う
ので汎用性の低下を伴わない。

【００９１】請求項４記載の半導体装置によれば、並列
接続した単位半導体装置の各々は、保護信号を出力して
いる単位半導体装置の個数が所定の個数に達した場合
に、半導体素子の保護動作として電流遮断動作を行う。

【００９２】よって、パラメータのばらつきにより定格
出力電流に達していないにも係わらず保護動作を開始す
る単位半導体装置が１台でも並列接続されている場合に
生じる、単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装
置全体としての定格出力電流に対して十分な出力電流を
得ることができないという問題を解決できる。

【００９３】請求項５記載の半導体装置によれば、並列
接続した単位半導体装置の各々は、該単位半導体装置自
身が有する保護判定部からの保護信号基づき保護動作と
して電流抑制動作を行い、端子で受けた保護信号に基づ
いては、保護信号を出力している単位半導体装置の個数
が所定の個数に達した場合に、半導体素子の保護動作と
して電流遮断動作を行う。

【００９４】よって、パラメータのばらつきにより定格
出力電流に達していないにも係わらず保護動作を開始す
る単位半導体装置が１台でも並列接続されている場合に
生じる、単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装
置全体としての定格出力電流に対して十分な出力電流を
得ることができないという問題を解決できる。

【００９５】請求項６記載の半導体装置によれば、並列
接続した単位半導体装置の各々は、保護動作起因によっ
て該単位半導体装置が保護動作として電流抑制動作を行
うか電流遮断動作を行うか選択する。

【００９６】よって、パラメータのばらつきにより定格
出力電流に達していないにも係わらず保護動作を開始す
る単位半導体装置が１台でも並列接続されている場合に
生じる、単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装
置全体としての定格出力電流に対して十分な出力電流を
得ることができないという問題を解決すると共に、その
保護動作起因によって好適な保護動作を選択して行うこ
とができる。

【００９７】請求項７記載の半導体装置によれば、保護
信号はディジタル信号であるので、各単位半導体装置間
で保護信号をはじめとする単位半導体装置の状態を表す
各種パラメータの相互通信を行うことができ、各単位半
導体装置で他の単位半導体装置の状態に応じた保護動作
を行うことができる。

【００９８】よって、単位半導体装置間のパラメータの
ばらつきがあってもそれに応じた処理が可能であるため
に、並列接続した単位半導体装置間の保護動作を行うタ
イミングのばらつきに起因する、一部の単位半導体装置
に電流が集中することによる半導体素子の破壊の問題
や、単位半導体装置を複数個並列接続した半導体装置全
体としての定格出力電流に対して十分な出力電流を得る
ことができないという問題等を削減でき、半導体装置全
体で協調した保護動作を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構
成図である。

【図３】 本発明の実施の形態２に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の構成図である。

【図４】 本発明の実施の形態２および実施の形態３、
実施の形態４、実施の形態５に係る半導体装置の構成図
である。

【図５】 本発明の実施の形態３に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の構成図である。

【図６】 本発明の実施の形態４に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の構成図である。

【図７】 本発明の実施の形態５に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の構成図である。

【図８】 本発明の実施の形態５に係る半導体装置にお
いて並列接続される単位半導体装置の保護判定部の動作
を示すフローチャートである。

【図９】 一般的な三相インバータの構成図である。

【図１０】 従来の半導体装置において並列接続される
単位半導体装置の構成図である。

【図１１】 従来の半導体装置の構成図である。

【符号の説明】

１１，５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ 単位半
導体装置、１２ コレクタ端子、１３ エミッタ端子、
１４ 駆動信号入力端子、１５ ＩＧＢＴ素子、１６
電流検出抵抗、１７，３０，３５ 保護判定部、１８
ＯＲゲート、１９ 保護信号出力トランジスタ、２０
保護信号出力端子、２１ プルアップ抵抗、２２ 保護
信号入力端子、２３ 保護信号検出コンパレータ、２
４，２５，２８，３２，３４ 抵抗、２６，２９，３７
ＩＧＢＴ駆動部、２７ 保護信号入出力端子、３１
第１の保護信号出力トランジスタ、３３ 第２の保護信
号出力トランジスタ、３６ 通信インターフェース、３
８ 温度検出サーミスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H740 BA11 BB02 BC01 BC02 KK10 MM08 MM12 5J055 AX32 AX64 AX66 BX16 CX00 CX07 CX08 CX19 DX09 DX52 DX73 EY01 EY04 EY17 EZ07 EZ10 EZ24 EZ25 EZ39 EZ59 FX04 FX06 FX31 FX32 GX02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主電流をスイッチングする半導体素子
   と、 前記半導体素子の保護動作を行う場合に保護信号を出力
   する保護判定部と、 前記半導体素子の駆動を行う駆動部と、を有する単位半
   導体装置を複数個並列接続した半導体装置であって、 前記単位半導体装置の各々が他の前記単位半導体装置か
   らの前記保護信号を受ける端子を備え、 前記駆動部が前記端子で受けた前記保護信号に基づいて
   前記保護動作を行うことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置であって、 前記単位半導体装置の各々が、 前記保護信号を他の前記単位半導体装置へ出力する保護
   信号出力端子をさらに備えることを特徴とする半導体装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置であって、 前記端子が、 他の前記単位半導体装置からの前記保護信号を受けると
   共に、前記保護判定部からの前記保護信号を他の単位半
   導体装置へ出力する保護信号入出力端子である、ことを
   特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の半導体装置であって、
   さらに 前記保護信号を出力する前記単位半導体装置の個数が所
   定の個数に達した場合に前記駆動部に前記保護動作とし
   て前記半導体素子の電流遮断動作を行わせる手段を備え
   る、ことを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体装置であって、 前記駆動部が、さらに前記保護判定部からの前記保護信
   号に基づいても前記保護動作を行い、 前記保護判定部からの前記保護信号に基づく前記駆動部
   の前記保護動作が、前記半導体素子の電流抑制動作であ
   り、 前記端子で受けた前記保護信号に基づく前記駆動部の前
   記保護動作が、前記半導体素子の電流遮断動作である、
   ことを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の半導体装置であって、 前記保護信号が、 前記駆動部に前記保護動作として前記半導体素子の電流
   抑制動作を行わせる電流抑制信号と、 前記駆動部に前記保護動作として前記半導体素子の電流
   遮断動作を行わせる電流遮断信号とを含む、ことを特徴
   とする半導体装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
   の半導体装置であって、 前記保護信号が、ディジタル信号であることを特徴とす
   る半導体装置。