JP2005333667A - Semiconductor apparatus - Google Patents

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Koji Sakata
浩司 坂田
Tatsu Araki
達 荒木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor apparatus which achieves a highly-accuracy inverter control, a semiconductor apparatus which achieves short-circuiting protection and an over-temperature protection with high accuracy, and to provide a semiconductor apparatus which properly sets the slopes of the rise and fall of the collector current of an output device. <P>SOLUTION: The over-temperature protection is achieved with high accuracy, by having a semiconductor-switching element (1), a temperature-detecting means (8) to detect the operating temperature of the semiconductor-switching element, an over-temperature protecting means (7) for stopping the operation of the semiconductor switching element, when a detection signal from the temperature detecting means exceeds a specified trip level, and a characteristics correcting means (5) for correcting the trip level. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の回路構成に関するものであり、特にIGBTなどの絶縁ゲート型半導体スイッチング素子を駆動するパワーモジュールにおいて、そのパワーモジュールの電気的特性のトリミングを行う回路に関する。   The present invention relates to a circuit configuration of a semiconductor device, and more particularly to a circuit for trimming electrical characteristics of a power module for driving an insulated gate semiconductor switching element such as an IGBT.

図13にインバータ回路用パワーモジュールの構成を示す。駆動制御回路は、UPin,VPin,WPin,UNin,VNin,WNinを入力信号とし、各IGBT1〜IGBT6にそれぞれ駆動信号UPout,VPout,WPout,UNout,VNout,WNout(図13ではUPout,UNoutのみ明記)を出力する。この図13では1個の駆動制御回路で6個のIGBTを駆動するパワーモジュールの例であるが、複数の駆動制御回路を搭載したものもある。   FIG. 13 shows the configuration of a power module for an inverter circuit. The drive control circuit uses UPin, VPin, WPin, UNin, VNin, and WNin as input signals, and drive signals UPout, VPout, WPout, UNout, VNout, and WNout for each IGBT1 to IGBT6 (only UPout and UNout are specified in FIG. 13). Is output. Although FIG. 13 shows an example of a power module that drives six IGBTs with one drive control circuit, there is also a module equipped with a plurality of drive control circuits.

尚、図中右上のダイオードブリッジは本モジュールにDC電源を供給するための整流回路である。又、電流検出用の抵抗Rsは、IGBT2のエミッタ回路に挿入されているが、電流損失が大きくなるため、一般には、後で参照する図15に示すように、第2のエミッタ回路に挿入される。   The diode bridge on the upper right in the figure is a rectifier circuit for supplying DC power to this module. Further, the current detection resistor Rs is inserted in the emitter circuit of the IGBT 2. However, since the current loss increases, generally, it is inserted in the second emitter circuit as shown in FIG. The

図14に前記入力信号UPin,UNinに係わる入出力動作タイミングチャートを示す。t1は、入力信号UPinのハイからローへのレベル反転から、出力信号UPoutがローからハイへのレベル反転までに要する遅延時間である。そして、IGBT1の出力電流Iupからわかるように、更にtonPの遅延時間をおいてIGBT1がスイッチオンする。前者の遅延時間t1は、駆動制御回路に起因するものであり、後者の遅延時間tonPはIGBTの応答時間によるものである。したがって、入力信号UPinのハイからローへのレベル反転からtconP後にIGBT1がスイッチオンする。   FIG. 14 shows an input / output operation timing chart relating to the input signals UPin and UNin. t1 is a delay time required from the level inversion of the input signal UPin from high to low to the level inversion of the output signal UPout from low to high. Then, as can be seen from the output current Iup of the IGBT 1, the IGBT 1 is switched on with a delay time of tonP. The former delay time t1 is due to the drive control circuit, and the latter delay time tonP is due to the response time of the IGBT. Therefore, the IGBT 1 is switched on after tconP after the level inversion of the input signal UPin from high to low.

t2は、入力信号UPinのローからハイへのレベル反転から、出力信号UPoutがハイからローへのレベル反転までに要する遅延時間である。そして、IGBT1の出力電流Iupからわかるように、更にtoffPの遅延時間をおいてIGBT1がスイッチオフする。従って入力信号UPinのローからハイへのレベル反転からtcoffP後にIGBT1がスイッチオフする。   t2 is a delay time required from the level inversion of the input signal UPin from low to high to the level inversion of the output signal UPout from high to low. As can be seen from the output current Iup of the IGBT 1, the IGBT 1 is switched off with a delay time of toffP. Accordingly, the IGBT 1 is switched off after tcoffP from the level inversion of the input signal UPin from low to high.

同様に、入力信号UNinのローからハイへのレベル反転から、tcoffN(=t3+toffN)後にIGBT2がスイッチオフし、入力信号UNinのハイからローへのレベル反転から、tconN(=t4+tonN)後にIGBT2がスイッチオンする。尚、この図14でわかるように、入力信号UPin,UNinに対し、出力信号UPout、UNoutはレベルが反転している。   Similarly, IGBT2 is switched off after tcoffN (= t3 + toffN) from level inversion of input signal UNin from low to high, and IGBT2 is switched after level inversion of input signal UNin from high to low after tconN (= t4 + tonN). Turn on. As can be seen from FIG. 14, the levels of the output signals UPout and UNout are inverted with respect to the input signals UPin and UNin.

上述したt1〜t4およびtonP、toffP、toffN、tonNの遅延時間は一定ではなく、駆動制御回路やIGBTによってバラツキがある。従って、いかなる場合でも、IGBT1とIGBT2とが同時にスイッチオンしないように、IGBT1のオン期間に対し、IGBT2のオフ期間が長くなるようにしている。   The delay times of t1 to t4 and tonP, toffP, toffN, and tonN described above are not constant and vary depending on the drive control circuit and the IGBT. Therefore, in any case, the off period of IGBT 2 is made longer than the on period of IGBT 1 so that IGBT 1 and IGBT 2 are not switched on simultaneously.

そのためには、入力信号UPinのロー期間に対し、入力信号UNinのハイ期間を図示のごとく設定する必要があり、その結果、入力信号UNinには入力休止時間期間(Tdead)が含まれるため、高精度なインバータ制御を行う際の阻害要因となっていた。   For this purpose, it is necessary to set the high period of the input signal UNin as shown in the figure with respect to the low period of the input signal UPin. As a result, the input signal UNin includes an input pause time period (Tdead). This was a hindrance to accurate inverter control.

又、図13の駆動制御回路に含まれる過電流保護の回路を図15に示している。IGBT2に接続したセンス抵抗Rsに電流Irsが流れることにより、センス抵抗の一端にはVRs=Rs・Irsの電位が発生する。その電位VRsが所定のトリップレベルを超えると、過電流保護回路3'により、短絡が発生したと検知され、駆動制御手段4'の動作が停止され、短絡保護が機能する。しかし、センス抵抗にバラツキがあり、過電流保護回路3'で設定されているトリップレベルにもバラツキがあり、そのため短絡電流保護値にもバラツキが生じ、正確な短絡保護が困難であった。   FIG. 15 shows an overcurrent protection circuit included in the drive control circuit of FIG. When the current Irs flows through the sense resistor Rs connected to the IGBT 2, a potential of VRs = Rs · Irs is generated at one end of the sense resistor. When the potential VRs exceeds a predetermined trip level, it is detected by the overcurrent protection circuit 3 ′ that a short circuit has occurred, the operation of the drive control means 4 ′ is stopped, and the short circuit protection functions. However, there is a variation in the sense resistance, and there is also a variation in the trip level set in the overcurrent protection circuit 3 ′. For this reason, the short-circuit current protection value also varies, making accurate short-circuit protection difficult.

更に、各IGBTのコレクタ電流の立ち上がりおよび立下り時における電流変化の傾きが大きくなると、ノイズが多量に発生し、一方、前記傾きが緩やかになると、スイッチング損失が増大する。このようにノイズ発生とスイッチング損失との間にはトレードオフの関係がある。そのため、実際のIGBTの使用状態に適った駆動が行えるように、従来はIGBT毎に、最適となる駆動制御回路を必要とした。   Further, when the slope of the current change at the rise and fall of the collector current of each IGBT is increased, a large amount of noise is generated. On the other hand, when the slope is gentle, the switching loss is increased. Thus, there is a trade-off relationship between noise generation and switching loss. Therefore, conventionally, an optimum drive control circuit is required for each IGBT so that driving suitable for the actual use state of the IGBT can be performed.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、
デバイスの電気的特性をトリミングすることにより、各デバイス間でのバラツキをなくし高精度のインバータ制御を行える半導体装置と、
短絡保護および過温度保護を高精度で行える半導体装置と、
出力デバイスのコレクタ電流の立ち上がり、および立下りの傾斜を最適に設定できる半導体装置とを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems,
By trimming the electrical characteristics of the device, there is no variation between each device, and a semiconductor device capable of highly accurate inverter control,
A semiconductor device capable of performing short-circuit protection and over-temperature protection with high accuracy;
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of optimally setting the rising and falling slopes of the collector current of the output device.

本発明は、半導体スイッチング素子の駆動に用いられる半導体装置において、特性補正用入力信号に基づき前記半導体スイッチング素子の特性補正を行う特性補正手段を有することを特徴とする。   The present invention is characterized in that a semiconductor device used for driving a semiconductor switching element has characteristic correction means for correcting the characteristic of the semiconductor switching element based on a characteristic correction input signal.

本発明の第1の態様は、半導体スイッチング素子と、入力信号に基づきこの半導体スイッチング素子の駆動制御を行う駆動制御手段と、特性補正用入力信号に基づき前記駆動制御手段に対し伝達遅延時間を随意に設定して各半導体素子における遅延時間のバラツキをなくす特性補正手段を有することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, a semiconductor switching element, a drive control means for controlling the driving of the semiconductor switching element based on an input signal, and a transmission delay time for the drive control means based on an input signal for characteristic correction are optionally set. And characteristic correction means for eliminating variations in delay time in each semiconductor element.

本発明の第2の態様は、半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段からの検出信号が規定のトリップレベルを上回ったとき、前記半導体スイッチング素子の動作を停止させる過電流保護手段と、前記トリップレベルの補正を行う特性補正手段を有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor switching element, a current detection means for detecting a current flowing through the semiconductor switching element, and the semiconductor switching element when a detection signal from the current detection means exceeds a specified trip level. It has overcurrent protection means for stopping the operation of the element, and characteristic correction means for correcting the trip level.

発明の第3の態様(請求項1対応)は、半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子の動作温度を検出する温度検知手段と、この温度検知手段からの検知信号が規定のトリップレベルを上回ったとき、前記半導体スイッチング素子の動作を停止させる過温度保護手段と、前記トリップレベルの補正を行う特性補正手段を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the invention (corresponding to claim 1), the semiconductor switching element, the temperature detecting means for detecting the operating temperature of the semiconductor switching element, and the detection signal from the temperature detecting means have exceeded a specified trip level. And an over-temperature protection means for stopping the operation of the semiconductor switching element, and a characteristic correction means for correcting the trip level.

本発明の第4の態様は、半導体スイッチング素子と、入力信号に基づきこの半導体スイッチング素子の駆動制御を行う駆動制御手段とからなる半導体装置において、
前記駆動制御手段に、駆動能力の異なる複数個の駆動デバイスを備え、その駆動デバイスの中からいずれか1つ、もしくは複数個を選択して用いることにより、半導体スイッチング素子の動作特性を補正する特性補正手段を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a semiconductor switching element and drive control means for controlling the drive of the semiconductor switching element based on an input signal
The drive control means includes a plurality of drive devices having different drive capacities, and any one or more of the drive devices are selected and used to correct the operating characteristics of the semiconductor switching element. The correction means is provided.

本発明は、半導体スイッチング素子の特性について補正するようにしたので、各半導体装置における種々のバラツキを補正でき、高精度なインバータ装置を提供できる。   In the present invention, since the characteristics of the semiconductor switching element are corrected, various variations in each semiconductor device can be corrected, and a highly accurate inverter device can be provided.

本発明の第1の態様は、駆動回路に適切な遅延時間を設定することにより、半導体スイッチング素子における遅延時間のバラツキをなくすようにしたので、入力休止時間期間(Tdead)の設定が不要となり、高精度のインバータ制御が可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the delay time variation in the semiconductor switching element is eliminated by setting an appropriate delay time in the drive circuit, so that it is not necessary to set the input pause time period (Tdead). High-precision inverter control is possible.

本発明の第2の態様は、過電流の判断基準とするトリップレベルを随意に補正できるようにしたので、短絡保護を高精度で行なうことができる。   According to the second aspect of the present invention, the trip level used as an overcurrent determination criterion can be arbitrarily corrected, so that short circuit protection can be performed with high accuracy.

本発明の第3の態様は、過温度の判断基準とするトリップレベルを随意に補正できるようにしたので、過温度保護を高精度で行なうことができる。   According to the third aspect of the present invention, the trip level used as the overtemperature determination criterion can be arbitrarily corrected, so that overtemperature protection can be performed with high accuracy.

本発明の第4の態様は、駆動回路に電流容量の異なる複数個の駆動デバイスを備え、その中から適切なものを選択できるようにしたので、半導体スイッチング素子のコレクタ電流の立ち上がり、および立下りの傾斜を随意に設定できる。   According to the fourth aspect of the present invention, the drive circuit includes a plurality of drive devices having different current capacities, and an appropriate one can be selected from the drive devices, so that the collector current rises and falls in the semiconductor switching element. Can be set at will.

前記特性補正手段としては、請求項2のごとく不揮発性メモリや、請求項3のごとくワンタイムROMで簡便に実現できる。また、これらの不揮発性メモリやワンタイムROMで実現した特性補正手段は、請求項4のごとく容易に半導体装置に集積化して内蔵できる。   The characteristic correction means can be easily realized by a non-volatile memory as in claim 2 or a one-time ROM as in claim 3. Further, the characteristic correction means realized by these nonvolatile memories and one-time ROM can be easily integrated and built in the semiconductor device as in the fourth aspect.

実施形態1
図1は、本発明の第1実施形態を示した制御ブロック図を示す。駆動制御回路1は、信号入力端子からの入力信号UPinおよび信号入力端子からの入力信号UNinの信号に基づき、当該パワーモジュールの出力端子であるP2、N2間にシリアルに接続されたU相のIGBT1、IGBT2のそれぞれのゲートに出力信号UPoutおよびUNoutを供給する。この図1では、U相についてのみ記したが、V相のIGBT3、IGBT4およびW相のIGBT5、IGBT6を駆動するための回路を含む。
Embodiment 1
FIG. 1 is a control block diagram showing a first embodiment of the present invention. The drive control circuit 1 is a U-phase IGBT 1 serially connected between P2 and N2 which are output terminals of the power module, based on an input signal UPin from the signal input terminal and an input signal UNin from the signal input terminal. , Output signals UPout and UNout are supplied to the respective gates of IGBT2. In FIG. 1, only the U-phase is described, but a circuit for driving the V-phase IGBT 3 and IGBT 4 and the W-phase IGBT 5 and IGBT 6 is included.

駆動制御回路1および特性補正回路2の詳しい回路図を図2に示している。駆動制御回路1において、論理回路11は、入力信号UPinを遅延挿入回路12内ラインL1にロジック信号として出力する。遅延挿入回路12内において、ラインL1とアースとの間に、キャパシタンスC1、C2、C3がそれぞれスイッチS1、S2、S3を介して接続される。また、ラインL1には電流I1が供給される。   A detailed circuit diagram of the drive control circuit 1 and the characteristic correction circuit 2 is shown in FIG. In the drive control circuit 1, the logic circuit 11 outputs the input signal UPin to the line L1 in the delay insertion circuit 12 as a logic signal. In the delay insertion circuit 12, capacitances C1, C2, and C3 are connected to the line L1 and the ground through switches S1, S2, and S3, respectively. Further, the current I1 is supplied to the line L1.

前記ラインL1は反転器INV1を介し、遅延挿入回路13内のラインL2に接続される。この遅延挿入回路13においても、ラインL2とアースとの間に、キャパシタンスC4、C5、C6がそれぞれスイッチS4、S5、S6を介して接続されている。また、ラインL2には電流I2が供給される。そのラインL2は反転器INV2を介して駆動回路14に接続される。この駆動回路14からIGBT1を駆動する駆動信号UPoutが出力される。   The line L1 is connected to the line L2 in the delay insertion circuit 13 via the inverter INV1. Also in the delay insertion circuit 13, capacitances C4, C5, and C6 are connected between the line L2 and the ground via switches S4, S5, and S6, respectively. Further, the current I2 is supplied to the line L2. The line L2 is connected to the drive circuit 14 via the inverter INV2. A drive signal UPout for driving the IGBT 1 is output from the drive circuit 14.

キャパシタンスC1、C2、C3およびキャパシタンスC4、C5、C6の各容量は同一であってもよく、あるいは個別に異なる容量であってもよい。また、キャパシタンスの個数は3個に限定されない。   The capacitances of the capacitances C1, C2, C3 and the capacitances C4, C5, C6 may be the same, or may be different from each other. Further, the number of capacitances is not limited to three.

特性補正回路2では、特性補正信号が書込回路21により、EPROM22に書き込まれ、そのEPROM22のデータがレジスタ23にラッチされる。このレジスタ23よりのラッチデータd1〜d6が前記スイッチS1〜S6の駆動信号として供給される。従って、特性補正信号によって、前記スイッチS1〜S6を所望の状態にスイッチオン、スイッチオフできる。   In the characteristic correction circuit 2, the characteristic correction signal is written into the EPROM 22 by the writing circuit 21, and the data in the EPROM 22 is latched in the register 23. The latch data d1 to d6 from the register 23 are supplied as drive signals for the switches S1 to S6. Therefore, the switches S1 to S6 can be switched on and off in a desired state by the characteristic correction signal.

図2の駆動制御回路1の動作を図3のタイミングチャートに従って説明する。入力信号UNinは、図14のものと異なり、入力休止時間(Tdead)は含まれず、入力信号UPinとレベルが反転しているだけで完全に同期している。遅延時間t11は、入力信号UPinのハイからローへのレベル反転から、出力信号UPoutがローからハイへのレベル反転までに要した駆動制御回路1内の遅延時間であり、スイッチS1〜S3がすべてオフのとき、遅延挿入回路12での遅延時間は0のため、この時の遅延時間t11の大きさは、図14における遅延時間t1に相当する。   The operation of the drive control circuit 1 of FIG. 2 will be described according to the timing chart of FIG. Unlike the one shown in FIG. 14, the input signal UNin does not include the input pause time (Tdead) and is completely synchronized with the input signal UPin only by inverting the level. The delay time t11 is a delay time in the drive control circuit 1 required from the level inversion of the input signal UPin from high to low to the level inversion of the output signal UPout from low to high. When OFF, the delay time in the delay insertion circuit 12 is 0, and the magnitude of the delay time t11 at this time corresponds to the delay time t1 in FIG.

遅延時間t12は、入力信号UPinのローからハイへのレベル反転から出力信号UPoutがハイから、ローへのレベル反転までに要した駆動制御回路1内の遅延時間であり、スイッチS4〜S6がすべてオフのとき、この遅延挿入回路33での遅延時間は0のため、この時の遅延時間t12の大きさは、図14における遅延時間t2に相当する。   The delay time t12 is a delay time in the drive control circuit 1 required from the level inversion of the input signal UPin from low to high to the level inversion of the output signal UPout from high to low, and all the switches S4 to S6 are used. Since the delay time in the delay insertion circuit 33 is 0 when it is off, the magnitude of the delay time t12 at this time corresponds to the delay time t2 in FIG.

図2の駆動制御回路1では、入力信号UPinのみに対する回路のみ示しており、他の入力信号UNin、VPin、VNin、WPin、WNin に対してもそれぞれ同じ回路(遅延挿入回路や特性補正回路)を備える。従って、遅延時間t13は、入力信号UNinのローからハイへのレベル反転から出力信号UNoutがハイからローへのレベル反転までの遅延時間であり、遅延時間t14は、入力信号UNinのハイからローへのレベル反転から出力信号UNoutがローからハイへのレベル反転までの遅延時間である。これらの遅延時間もt11およびt12と同様に随意に設定できる。   In the drive control circuit 1 of FIG. 2, only the circuit for the input signal UPin is shown, and the same circuit (delay insertion circuit and characteristic correction circuit) is also provided for the other input signals UNin, VPin, VNin, WPin, WNin. Prepare. Therefore, the delay time t13 is a delay time from the level inversion of the input signal UNin from low to high to the level inversion of the output signal UNout from high to low, and the delay time t14 is from high to low of the input signal UNin. Is the delay time from the level inversion until the level inversion of the output signal UNout from low to high. These delay times can also be arbitrarily set similarly to t11 and t12.

IGBT1は、UPinのハイからローへの反転レベルから遅延時間t11後に、出力信号UPoutがローからハイにレベル反転し、さらにtonP(IGBT1の応答時間)後にIGBT1がスイッチオンする。従って、入力信号UPinのハイからローへのレベル反転からtconP後にIGBT1がスイッチオンする。   In the IGBT 1, the output signal UPout is inverted from low to high after a delay time t 11 from the inversion level of UPin from high to low, and the IGBT 1 is switched on after tonP (response time of the IGBT 1). Therefore, the IGBT 1 is switched on after tconP from the level inversion of the input signal UPin from high to low.

そして、そのIGBT1は、UPinのローからハイへの反転レベルから遅延時間t12後に、出力信号UPoutがハイからローにレベル反転し、さらにtoffP(IGBT1の応答時間)後にIGBT1がスイッチオフする。従って、入力信号UPinのローからハイへのレベル反転からtcoffP後にIGBT1がスイッチオフする。   In the IGBT 1, the output signal UPout is inverted from high to low after a delay time t 12 from the inversion level of UPin from low to high, and the IGBT 1 is switched off after toffP (response time of the IGBT 1). Accordingly, the IGBT 1 is switched off after tcoffP from the level inversion of the input signal UPin from low to high.

同様に、IGBT2は、UNinのローからハイへの反転レベルから遅延時間t13後に、出力信号UNoutがハイからローにレベル反転し、さらにtoffN(IGBT2の応答時間)後にIGBT2がスイッチオフする。従って、入力信号UNinのローからハイへのレベル反転からtcoffN後にIGBT2がスイッチオフする。   Similarly, in the IGBT 2, the output signal UNout is inverted in level from high to low after a delay time t13 from the inversion level of UNin from low to high, and the IGBT 2 is switched off after toffN (response time of IGBT2). Accordingly, the IGBT 2 is switched off after tcoffN from the level inversion of the input signal UNin from low to high.

そして、そのIGBT2は、UNinのハイからローへの反転レベルから遅延時間t14後に、出力信号UNoutがローからハイにレベル反転し、さらにtonN(これもIGBT2の応答時間)後にIGBT2がスイッチオンする。従って、入力信号UNinのハイからローへのレベル反転からtconN後にIGBT1がスイッチオンする。   Then, after the delay time t14 from the inversion level of UNin from high to low, the output signal UNout is inverted from low to high, and the IGBT2 is switched on after tonN (also the response time of the IGBT2). Accordingly, the IGBT 1 is switched on after tconN from the level inversion of the input signal UNin from high to low.

入力信号UPinおよびUNinを図3のごとく同期させても、駆動制御回路1における遅延時間やIGBT自身の反応時間にバラツキがあるため、tconP≠tcoffNであり、IGBT1のスイッチオンとIGBT2のスイッチオフとが合致しない。同様に、tcoffP≠tconNであるため、IGBT1のスイッチオフとIGBT2のスイッチオンとが合致しない。   Even if the input signals UPin and UNin are synchronized as shown in FIG. 3, the delay time in the drive control circuit 1 and the reaction time of the IGBT itself vary, so that tconP ≠ tcoffN, and the IGBT 1 is switched on and the IGBT 2 is switched off. Does not match. Similarly, since tcoffP ≠ tconN, the switch-off of IGBT1 and the switch-on of IGBT2 do not match.

しかし、特性補正信号により、
全スイッチをオフ
いずれか1つのスイッチをオン
いずれか2つのスイッチをオン
全スイッチをオン
のどれかを選択することにより、t11およびt13の遅延時間を加減でき、この操作により、図3のごとく、tconP≒tcoffNとすれば、同じタイミングでIGBT1はスイッチオンし、IGBT2はスイッチオフする。同様に、t12およびt14の遅延時間を加減して、tcoffP≒tconNとすれば、同じタイミングでIGBT1はスイッチオフし、IGBT2はスイッチオンする。
However, with the characteristic correction signal,
All switches off Any one switch on Any two switches on All switches on By selecting either of the switches, the delay time of t11 and t13 can be adjusted. By this operation, as shown in FIG. If tconP≈tcoffN, IGBT1 is switched on and IGBT2 is switched off at the same timing. Similarly, if the delay times t12 and t14 are adjusted so that tcoffP≈tconN, IGBT1 is switched off and IGBT2 is switched on at the same timing.

このように、tconP≒tcoffN、tcoffP≒tconNとすれば、駆動制御手段1およびIGBT自身の応答時間を含めたデバイス全体での遅延時間のバラツキをなくせることができ、そのため、入力休止時間(Tdead)が不要であり、高精度なインバータ制御が可能となる。尚、温度変化や経年変化により、遅延時間が僅かながらドリフトするため、そのドリフトをカバーできる程度のTdeadの設定が望ましい。但し、この場合のTdeadは従来のものと比較して格段に短いため、高精度なインバータ制御を行う際に障害とならない。   Thus, if tconP≈tcoffN and tcoffP≈tconN, it is possible to eliminate variations in the delay time of the entire device including the response time of the drive control means 1 and the IGBT itself. ) Is unnecessary, and highly accurate inverter control is possible. Since the delay time drifts slightly due to temperature changes and aging changes, it is desirable to set Tdead so as to cover the drift. However, since Tdead in this case is much shorter than the conventional one, it does not become an obstacle when performing highly accurate inverter control.

特性補正回路2のEPROM22には、不揮発性メモリもしくはワンタイムROMを用いることができ、そのような特性補正回路2を、この駆動制御回路1に集積内蔵することもできる。   A non-volatile memory or a one-time ROM can be used for the EPROM 22 of the characteristic correction circuit 2, and such a characteristic correction circuit 2 can be integrated and incorporated in the drive control circuit 1.

実施形態2
図4は、本発明の第2実施形態を示した制御ブロック図を示し、その詳細を図5に示している。駆動制御回路4は、入力信号Cをロジック信号として出力する論理回路41と、そのロジック信号に従って駆動信号cを出力する駆動回路42とからなる。
Embodiment 2
FIG. 4 is a control block diagram showing a second embodiment of the present invention, and details thereof are shown in FIG. The drive control circuit 4 includes a logic circuit 41 that outputs an input signal C as a logic signal, and a drive circuit 42 that outputs a drive signal c in accordance with the logic signal.

過電流保護回路3は比較器31からなり、その非反転入力部には、IGBT2の第2エミッタに接続したセンス抵抗Rsの一端に生じたVsが入力される。基準電圧Vref は、4つの直列接続の抵抗で分圧され、それらの分圧された電圧Vref1〜Vref3がスイッチS1〜S3によって選択され、比較器31の反転入力部にトリップレベルとして入力される。この比較器31の出力は、前記論理回路41に遮断信号として出力される。   The overcurrent protection circuit 3 includes a comparator 31, and Vs generated at one end of the sense resistor Rs connected to the second emitter of the IGBT 2 is input to a non-inverting input portion thereof. The reference voltage Vref is divided by four series-connected resistors, and the divided voltages Vref1 to Vref3 are selected by the switches S1 to S3 and input to the inverting input unit of the comparator 31 as a trip level. The output of the comparator 31 is output to the logic circuit 41 as a cutoff signal.

特性補正回路5は前記スイッチS1〜S3のいずれか1つをオンにするための回路であり、その回路構成は、図2の特性補正回路2と同様である。この特性補正回路5もEPROMに不揮発性メモリもしくはワンタイムROMを用いることができ、本駆動制御回路4に集積内蔵することもできる。   The characteristic correction circuit 5 is a circuit for turning on one of the switches S1 to S3, and its circuit configuration is the same as that of the characteristic correction circuit 2 of FIG. The characteristic correction circuit 5 can also use a non-volatile memory or a one-time ROM as an EPROM, and can be integrated in the drive control circuit 4.

既述したように、従来は、センス抵抗Rs、過電流保護回路3で設定されているトリップレベルおよびエミッタの分流比に個体バラツキがあり、そのため短絡電流保護値にもバラツキが生じ、正確な短絡保護が困難であったが、本実施形態では、図6に示すように、トリップレベルをVref1、Vref2、Vref3 に変更可能とし、実測結果に基づき適切なトリップレベルを設定することにより、正確な過電流保護が可能となる。尚、変更可能なトリップレベルの個数は3個に限定されない。   As described above, conventionally, there are individual variations in the sense resistor Rs, the trip level set in the overcurrent protection circuit 3 and the shunt ratio of the emitter, so that the short-circuit current protection value also varies, and an accurate short circuit occurs. Although it was difficult to protect, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the trip level can be changed to Vref1, Vref2, and Vref3, and an accurate trip level is set by setting an appropriate trip level based on the actual measurement result. Current protection is possible. The number of trip levels that can be changed is not limited to three.

実施形態3
図7は、本発明の第3実施形態を示した制御ブロック図を示し、図7の詳細を図8に示す。図7および図8において、図4および図5と共通する要素については共通の符号を付している。過温度保護回路7自身は、過電流保護回路3と同一の回路構成であるが、比較器71の非反転入力部には温度検知手段8で検出した温度信号Vtが取り込まれる。
Embodiment 3
FIG. 7 is a control block diagram showing a third embodiment of the present invention, and details of FIG. 7 are shown in FIG. 7 and 8, elements common to those in FIGS. 4 and 5 are denoted by common reference numerals. The overtemperature protection circuit 7 itself has the same circuit configuration as the overcurrent protection circuit 3, but the temperature signal Vt detected by the temperature detection means 8 is taken into the non-inverting input portion of the comparator 71.

IGBT1の動作温度が高くなり、前記温度信号Vtが所定のトリップレベルを上回れば、所定の遮断信号が駆動制御回路4に供給されることにより、入力信号Dに対し、その駆動信号dが遮断されるが、この過温度保護回路7においても、過温度保護トリップレベルおよび温度検知手段8のバラツキがあるため正確な過温度保護が困難であった。   When the operating temperature of the IGBT 1 becomes high and the temperature signal Vt exceeds a predetermined trip level, a predetermined cutoff signal is supplied to the drive control circuit 4 so that the drive signal d is cut off from the input signal D. However, in this overtemperature protection circuit 7 as well, there are variations in overtemperature protection trip level and temperature detection means 8, so accurate overtemperature protection is difficult.

そこで本実施形態では、図9に示すように、トリップレベルをVref1、Vref2、Vref3 に変更可能とし、実測結果に基づき適切なトリップレベルを設定することにより、正確な過温度保護が可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the trip level can be changed to Vref1, Vref2, and Vref3, and an appropriate trip level is set based on the actual measurement result, thereby enabling accurate overtemperature protection.

実施形態4
図10は、本発明の第4実施形態を示した制御ブロック図を示し、その詳細を図11に示す。駆動制御回路9は、入力信号Eをロジック信号として出力する論理回路91と、駆動回路92とからなる。NタイプのFETトランジスタT1、T3、T5の各ドレインは、当駆動制御回路9の出力端子に接続され、各ゲートは、各スイッチS1、S3、S5を介して論理回路91の出力部か、各トランジスタのソースに接続される。
Embodiment 4
FIG. 10 is a control block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and details thereof are shown in FIG. The drive control circuit 9 includes a logic circuit 91 that outputs an input signal E as a logic signal, and a drive circuit 92. The drains of the N-type FET transistors T1, T3, T5 are connected to the output terminal of the drive control circuit 9, and the gates are connected to the output part of the logic circuit 91 via the switches S1, S3, S5. Connected to the source of the transistor.

PタイプのFETトランジスタT2、T4、T6の各ドレインは、当駆動制御回路9の出力端子に接続され、各ゲートは、各スイッチS2、S4、S6を介して論理回路91の出力部か、各トランジスタのソースに接続される。各スイッチS1〜S6は、特性補正回路10のレジスタよりの信号d1〜d6により駆動される。   The drains of the P-type FET transistors T2, T4, T6 are connected to the output terminal of the drive control circuit 9, and the gates are connected to the output part of the logic circuit 91 via the switches S2, S4, S6. Connected to the source of the transistor. Each of the switches S1 to S6 is driven by signals d1 to d6 from a register of the characteristic correction circuit 10.

入力信号Eの立ち下がりにより、トランジスタT1、T3、T5の内、論理回路91の出力部に接続されていたトランジスタが駆動され、そして、前記入力信号Eの立ち上がりにより、トランジスタT2、T4、T6の内、論理回路91の出力部に接続されていたトランジスタが駆動され、それらの駆動されたトランジスタの出力電流が駆動信号eとして出力される。   Of the transistors T1, T3, and T5, the transistor connected to the output portion of the logic circuit 91 is driven by the falling edge of the input signal E, and when the input signal E rises, the transistors T2, T4, and T6 Among them, the transistors connected to the output part of the logic circuit 91 are driven, and the output current of these driven transistors is output as the drive signal e.

このときのタイミングチャートを図12に示している。駆動信号e1は、トランジスタT1およびT2が駆動されたときのものであり、駆動信号e2は、トランジスタT3およびT4が駆動されたときのものである。トランジスタT1およびT2に比べ、トランジスタT3およびT4の駆動能力が大きく、それゆえ、駆動信号e2の立ち上がりおよび立ち下がりが、駆動信号e1と比較して緩くなっている。駆動信号e1およびe2におけるIGBT2のコレクタ電流をI1、I2に示している。   A timing chart at this time is shown in FIG. The drive signal e1 is when the transistors T1 and T2 are driven, and the drive signal e2 is when the transistors T3 and T4 are driven. The driving capabilities of the transistors T3 and T4 are larger than those of the transistors T1 and T2, and therefore the rising and falling edges of the driving signal e2 are looser than the driving signal e1. The collector currents of the IGBT2 in the drive signals e1 and e2 are indicated by I1 and I2.

従来は、IGBTの電流容量毎に駆動制御回路の駆動能力を変える必要があったが、本実施形態によれば、種々の駆動容量を持ったIGBTの中から適切なものを選択することにより、IGBT2のコレクタ(出力)電流の立ち上がり、立ち下がりの傾きを随意に選択できる。この特性補正回路10もEPROMに不揮発性メモリもしくはワンタイムROMを用いることができ、本駆動制御回路9に集積内蔵することもできる。   Conventionally, it has been necessary to change the drive capability of the drive control circuit for each current capacity of the IGBT, but according to the present embodiment, by selecting an appropriate one from among IGBTs having various drive capacities, The rising and falling slopes of the collector (output) current of the IGBT 2 can be arbitrarily selected. This characteristic correction circuit 10 can also use a non-volatile memory or a one-time ROM as an EPROM, and can be integrated in the drive control circuit 9.

駆動されるトランジスタは、T1−T2、T3−T4、T5−T6の組み合わせ以外に、T1−T4のような組み合わせであってもよく、あるいは(T1+T3)−(T2+T4)のように複数個を同時に駆動させるような組み合わせも可能である。   In addition to the combination of T1-T2, T3-T4, and T5-T6, the transistor to be driven may be a combination such as T1-T4, or a plurality of transistors may be simultaneously formed as (T1 + T3)-(T2 + T4). Combinations such as driving are also possible.

本発明の第1実施形態を示した制御ブロック図Control block diagram showing the first embodiment of the present invention 図1の詳細を示した回路図Circuit diagram showing details of FIG. 図1における信号のタイミングチャートSignal timing chart in FIG. 本発明の第2実施形態を示した制御ブロック図Control block diagram showing a second embodiment of the present invention 図4の詳細を示した回路図Circuit diagram showing details of FIG. 図4における信号のタイミングチャートTiming chart of signals in FIG. 本発明の第3実施形態を示した制御ブロック図Control block diagram showing a third embodiment of the present invention 図7の詳細を示した回路図Circuit diagram showing details of FIG. 図7における信号のタイミングチャートSignal timing chart in FIG. 本発明の第4実施形態を示した制御ブロック図Control block diagram showing a fourth embodiment of the present invention 図7の詳細を示した回路図Circuit diagram showing details of FIG. 図10における信号のタイミングチャートTiming chart of signals in FIG. 従来のパワーモジュールの構成を示した回路図Circuit diagram showing the configuration of a conventional power module 図13における入出力動作を示したタイミングチャートTiming chart showing input / output operation in FIG. 短絡保護動作時を示したタイミングチャートTiming chart showing short-circuit protection operation

符号の説明Explanation of symbols

1 駆動制御回路、2 特性補正回路、3 過電流保護回路、4 駆動制御回路、5 特性補正回路、7 過温度保護回路、8 温度検知手段、9 駆動制御回路、10 特性補正回路、11 論理回路、12 遅延挿入回路、13 遅延挿入回路、21 書込回路、22 EPROM、23 レジスタ、91 論理回路、92 駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive control circuit, 2 characteristic correction circuit, 3 overcurrent protection circuit, 4 drive control circuit, 5 characteristic correction circuit, 7 overtemperature protection circuit, 8 temperature detection means, 9 drive control circuit, 10 characteristic correction circuit, 11 logic circuit , 12 Delay insertion circuit, 13 Delay insertion circuit, 21 Write circuit, 22 EPROM, 23 Register, 91 Logic circuit, 92 Drive circuit

Claims (4)

半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子の動作温度を検出する温度検知手段と、この温度検知手段からの検知信号が規定のトリップレベルを上回ったとき、前記半導体スイッチング素子の動作を停止させる過温度保護手段と、前記トリップレベルの補正を行う特性補正手段を有することを特徴とする半導体装置。   Semiconductor switching element, temperature detecting means for detecting an operating temperature of the semiconductor switching element, and over temperature protection for stopping the operation of the semiconductor switching element when a detection signal from the temperature detecting means exceeds a specified trip level And a characteristic correcting means for correcting the trip level. 前記特性補正手段は不揮発性メモリである請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the characteristic correction unit is a nonvolatile memory. 前記特性補正手段はワンタイムROMである請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the characteristic correction unit is a one-time ROM. 不揮発性メモリもしくはワンタイムROMで実現される上記特性補正手段を集積内蔵したことを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the characteristic correction means realized by a non-volatile memory or a one-time ROM is integrated and incorporated.
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