JP2007049870A - 電力用半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ワイヤ電圧検出値は、フィルタ回路22からスイッチ回路32を介してピーク保持回路33に入力される。ピーク保持回路33は、オフセットゲイン調整回路34を介してアラーム信号出力端子19cと接続され、第4のコンパレータ35の非反転入力端子と接続される。第4のコンパレータ35の反転入力端子に所定周期の三角波信号を生成する三角波信号発生回路36が接続され、オフセットゲイン調整回路34の出力信号を、ワイヤ電圧検出値に応じてオンデューティが変化する矩形パルス信号に変換している。アンドゲート38では、それぞれ第4のコンパレータ35の出力信号とラッチ回路31の出力信号からアラーム信号を生成してアラーム信号出力端子19dに出力する。
【選択図】 図1
Description
直流電源回路1とモータなどの負荷2との間に半導体スイッチング素子からなるインバータ部3が構成されており、負荷2に対して可変電圧、可変周波数で電力供給が可能である。ただし、このようなIPMの直流電源回路1としては、交流電源からダイオード整流器と大容量の直流平滑用電解コンデンサを介して直流電源を出力するように構成するのが一般的である。
図5は、IPMに内蔵されたIGBTチップの構造を示す側断面図である。IGBT4を構成する半導体チップ(図5では、IGBTチップ4という。)は、IPMの放熱用銅ベースとなる金属ベース板11の上に、絶縁用のセラミック基板12を介してマウントされており、IGBTチップ4の表面に形成されたエミッタ電極(図示せず)の上面に配線用のワイヤ14が超音波接合されている。なお、IGBTチップ4とセラミック基板12との間は半田層13によって接合され、同様に金属ベース板11とセラミック基板12の間も、図示しない半田層によって接合されている。
フィルタ回路22は、ワイヤ14の抵抗値を検出する電圧端子17から入力される電圧信号について、IGBT4でのスイッチング時などに過渡的に発生する高電圧を除去するものである。第1のコンパレータ23は、その非反転入力端子に基準電源24が接続され、反転入力端子にフィルタ回路22の出力が供給されている。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1の電力用半導体モジュールを示す回路図である。
スイッチ回路32は、アンドゲート30の出力信号がHレベルのときにオンし、Lレベルのときにはオフとなる。また、IGBT4のコレクタ電流として基準電源28による設定値以上の電流が流れた場合、第2のコンパレータ26の出力がLレベルとなり、アンドゲート30の出力がLレベルになってスイッチ回路32をオフするため、ピーク保持回路33ではピークホールドされない。抵抗37はそのためのプルダウン抵抗である。したがって、このスイッチ回路32をオンオフすることによって、寿命判定時にIGBT4のコレクタ電流がその上限を定める第2のコンパレータ26に設定された値(基準電源28)を下回って流れているときだけ、ピーク保持回路33によってワイヤ14に発生したピーク電圧値が保持されるとともに、オフセットゲイン調整回路34でオフセットとゲインを調整して、アラーム信号出力端子19cからワイヤ配線部における回路インピーダンスの変動に応じたアナログ信号を出力でき、寿命判定における誤検出を防止することが可能になる。
図3は、実施の形態2の寿命予告装置に係る電力用半導体モジュールを示す回路図である。
R=ΔT/W
として、演算回路40に設定されている。ここで、ΔTは2点間での温度差、Wは発生熱量である。
2 負荷
3 インバータ部
4 IGBT(IGBTチップ)
5 転流ダイオード
6,61,62 駆動回路
7 制御回路
10 クラック
11 金属ベース板
12 セラミック基板
13 半田層
14 ワイヤ
19a,19c,19d,39a,39b アラーム信号出力端子
19b ワーニング信号出力端子
21 ゲートドライバユニット
23 第1のコンパレータ
24,28,29,42 基準電源
25,37 抵抗
26 第2のコンパレータ
27 第3のコンパレータ
30,38 アンドゲート
31 ラッチ回路
32 スイッチ回路
33 ピーク保持回路
34 オフセットゲイン調整回路
35 第4のコンパレータ
36 三角波信号発生回路
40 演算回路
41 第5のコンパレータ
Claims (5)
- 電力用半導体モジュールの経年劣化に応じて変動する物理量を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出値に応じて前記電力用半導体モジュールの寿命を決定する寿命決定回路と、
前記検出回路の検出値と前記寿命決定回路で決定された前記電力用半導体モジュールの寿命とから、該電力用半導体モジュールの残り寿命に応じた信号を出力する残り寿命信号出力回路と、
を備え、前記残り寿命信号出力回路の信号に基づいて、前記電力用半導体モジュールの破壊に至る時刻を予告するようにしたことを特徴とする電力用半導体モジュール。 - 前記検出回路は、前記電力用半導体モジュールを構成するスイッチング素子の電気的特性の変動を検出するものであることを特徴とする請求項1記載の電力用半導体モジュール。
- 前記検出回路は、前記スイッチング素子のワイヤ配線部における回路インピーダンスの変動を検出するものであることを特徴とする請求項2記載の電力用半導体モジュール。
- 前記検出回路は、前記電力用半導体モジュールの経年劣化に応じて変動する熱抵抗値を検出するものであることを特徴とする請求項1記載の電力用半導体モジュール。
- 前記残り寿命信号出力回路は、前記寿命決定回路で決定された前記電力用半導体モジュールの寿命相当値と前記物理量の検出値とを比較して、前記電力用半導体モジュールの残り寿命に応じたオンデューティを有する残り寿命信号を出力することを特徴とする請求項1記載の電力用半導体モジュール。
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