JP2008148104A - Power semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワー半導体装置、特に、保護回路を備えるパワー半導体装置に関する。 The present invention relates to a power semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device including a protection circuit.
IGBTやMOSFETのようなパワースイッチング半導体素子を備えるパワー半導体装置は、パッケージ内にパワースイッチング素子の過熱等の異常状態を検知して電流を遮断するような保護回路を備えるものがある。 Some power semiconductor devices including power switching semiconductor elements such as IGBTs and MOSFETs include a protection circuit that detects an abnormal state such as overheating of the power switching element in the package and cuts off the current.
例えば、デバイスが温度検出を行い、過熱状態を検出するとその状態をラッチに保持し、パワーMOSFETのソース−ゲート間を短絡させてパワーMOSFETを遮断する3ピンのパワー半導体装置が存在する。通常、このようなパワー半導体装置の保護回路用の電源はゲート−ソース間電圧を用いており、ゲート入力電圧が0Vとなると、ラッチ状態が解除される。 For example, there is a 3-pin power semiconductor device in which when a device detects temperature and detects an overheat state, the state is held in a latch, and the power MOSFET is shut off by short-circuiting the source and gate of the power MOSFET. Normally, the power supply for the protection circuit of such a power semiconductor device uses a gate-source voltage, and when the gate input voltage becomes 0 V, the latch state is released.
特許文献1には、図10に示すように、パワーMOSFET41を制御するために、動作状態検出回路42でパワーMOSFET41の状態を検出し、動作状態検出回路42の出力が異常を示す値に変化したときは、その出力状態をラッチ回路43で保持し、制御回路44はラッチ回路43の出力が異常を示す値である場合にはパワーMOSFET41のゲート電圧をLOレベルに低下させて、パワーMOSFET41の出力を遮断する構成において、ラッチ回路43にダイオード45を設けたパワー半導体装置が開示されている。
In
特許文献1のパワー半導体装置は、ラッチ回路43にダイオード45を設けたことで、外部ゲート端子46に0Vを印加してもラッチ回路43の寄生ゲート容量Cに保持された電荷が放電され難く、短時間であればパワーMOSFET41の異常を示す出力状態を保持することができる。
In the power semiconductor device of
しかしながら、図10のパワー半導体装置においても、外部ゲート入力端子46に0Vを長時間印加したり、パワー半導体装置を回路から取り外して外部ゲート入力端子46を長時間フローティング状態にすると、ラッチ回路43の寄生ゲート容量Cに保持された電荷が放電されてしまい、その状態を保持できなくなる。
However, also in the power semiconductor device of FIG. 10, when 0 V is applied to the external
大電流をスイッチングするパワー半導体装置において、一度でも、パワーMOSFET41の異常状態を検出したときは、パワー半導体装置や周囲のシステムに異常が発生していることも考えられる。よって、外部ゲート端子46に印加する信号をオフにした後再度オンにしたときに、制御回路がパワーMOSFET41にゲート電圧を印加して大電流を通電させてしまうと、パワーMOSFET41や周囲のシステムの等のさらなる破損やそれに伴うシステムの誤動作を招き、重大な事故や火災等につながる危険がある。
前記問題点に鑑みて、本発明は、一度異常が検出されたなら、電源を遮断しても継続的に通電を制限できるパワー半導体装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power semiconductor device capable of continuously restricting energization even if the power is turned off once an abnormality is detected.
前記課題を解決するために、本発明によるパワー半導体は、制御信号が入力される外部制御端子と、出力電流が流入または流出する2つの外部出力端子と、前記出力電流を制御するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の動作状態に応じた電気信号を出力する動作状態検出回路と、前記動作状態検出回路の出力が入力され、前記動作状態検出回路の出力が前記パワー半導体素子の異常を示す値になると所定の出力状態となり、電源が遮断されても前記所定の出力状態を保持し続ける不揮発性の状態保持回路と、前記制御信号および前記状態保持回路の出力に応じて、前記パワー半導体素子の出力を制限する制御回路とを有するものとする。 In order to solve the above problems, a power semiconductor according to the present invention includes an external control terminal to which a control signal is input, two external output terminals to which an output current flows in or out, and a power semiconductor element that controls the output current. An operation state detection circuit that outputs an electrical signal corresponding to an operation state of the power semiconductor element; and an output of the operation state detection circuit is input, and the output of the operation state detection circuit is a value indicating an abnormality of the power semiconductor element A non-volatile state holding circuit that continues to hold the predetermined output state even when the power is cut off, and the control signal and the output of the state holding circuit according to the output of the power semiconductor element. And a control circuit for limiting the output.
この構成によれば、電源が遮断されても不揮発性の状態保持回路がパワー半導体素子の動作状態を保持し続けるので、電源が遮断される前にパワー半導体素子に異常があった場合には、再度電源が接続されたときにも引き続きパワー半導体素子の出力を制限することができ、パワー半導体装置や周囲のシステムの破壊およびそれに伴うシステムの誤動作を防止できる。 According to this configuration, since the nonvolatile state holding circuit continues to hold the operating state of the power semiconductor element even when the power is cut off, if there is an abnormality in the power semiconductor element before the power is cut off, Even when the power source is connected again, the output of the power semiconductor element can be continuously limited, and the power semiconductor device and the surrounding system can be destroyed and the system malfunction associated therewith can be prevented.
また、本発明のパワー半導体装置において、前記外部制御端子に入力される前記制御信号は、前記動作状態検出回路および前記状態保持回路の電源として利用されてもよい。 In the power semiconductor device of the present invention, the control signal input to the external control terminal may be used as a power source for the operation state detection circuit and the state holding circuit.
この構成によれば、動作状態検出回路および状態保持回路に電源を供給するための電源端子を設ける必要がなく、パワー半導体素子を使用するための配線が簡単になる。 According to this configuration, it is not necessary to provide a power supply terminal for supplying power to the operation state detection circuit and the state holding circuit, and wiring for using the power semiconductor element is simplified.
また、前記状態保持回路は、不揮発性メモリを備え、前記動作状態検出回路の出力が前記パワー半導体素子の異常を示す値になったことを示すデータを不揮発性メモリに記録してもよい。 The state holding circuit may include a nonvolatile memory, and data indicating that the output of the operation state detection circuit has a value indicating an abnormality of the power semiconductor element may be recorded in the nonvolatile memory.
この構成によれば、電源が遮断されても、パワー半導体素子に異常があるか否かの情報を保持し続けることができる。 According to this configuration, even if the power is cut off, it is possible to continue to hold information on whether or not there is an abnormality in the power semiconductor element.
また、本発明のパワー半導体装置において、記不揮発性メモリに記録したデータを初期化するリセット回路をさらに有してもよい。 The power semiconductor device of the present invention may further include a reset circuit that initializes data recorded in the nonvolatile memory.
この構成によれば、一度パワー半導体素子の動作を制限しても、動作を制限する必要がないことが確認されたときは、不揮発性メモリの記録を初期化することでパワー半導体素子の出力の制限を解除して、パワー半導体装置を再度最大能力で使用可能にすることができる。 According to this configuration, when it is confirmed that once the operation of the power semiconductor element is restricted, it is not necessary to restrict the operation, the output of the power semiconductor element is initialized by initializing the recording in the nonvolatile memory. The restriction can be lifted and the power semiconductor device can be used again at maximum capacity.
前記リセット回路は、前記制御信号の電圧が所定の値になったとき、前記前記不揮発性メモリに記録したデータを初期化してもよく、パワー半導体装置にさらに設けた外部リセット端子にリセット信号が入力されたときに前記前記不揮発性メモリに記録したデータを初期化してもよい。 The reset circuit may initialize data recorded in the non-volatile memory when the voltage of the control signal reaches a predetermined value, and a reset signal is input to an external reset terminal further provided in the power semiconductor device When recorded, the data recorded in the non-volatile memory may be initialized.
この構成によれば、ユーザが人為的に状態保持回路をリセットすることができる。 According to this configuration, the user can artificially reset the state holding circuit.
また、本発明のパワー半導体装置において、前記状態保持回路は、ヒューズを備え、前記動作状態検出回路の出力が前記パワー半導体素子の異常を示す値になったとき、前記ヒューズを溶断してもよい。 In the power semiconductor device of the present invention, the state holding circuit may include a fuse, and the fuse may be blown when an output of the operation state detection circuit becomes a value indicating an abnormality of the power semiconductor element. .
この構成によっても、パワー半導体装置や周囲のシステムの破壊や誤動作を防止できる。 This configuration can also prevent the power semiconductor device and the surrounding system from being destroyed or malfunctioning.
前記ヒューズは、前記半導体装置のパッケージ内に交換不能に埋設されてもよいし、着脱可能に装着されてもよい。また、前記ヒューズは、溶断の有無を目視できるように露出して配設されていることが好ましい。 The fuse may be embedded in the package of the semiconductor device so as not to be replaceable, or may be detachably mounted. Moreover, it is preferable that the said fuse is exposed and arrange | positioned so that the presence or absence of fusing can be visually observed.
また、本発明のパワー半導体装置において、前記状態保持回路は、導通状態または遮断状態に安定するラッチ型スイッチを備え、前記所定の出力状態を前記ラッチ型スイッチの導通または遮断によって保持してもよい。 In the power semiconductor device of the present invention, the state holding circuit may include a latch-type switch that is stable in a conductive state or a cut-off state, and may hold the predetermined output state by the conduction or cut-off of the latch-type switch. .
この構成によっても、パワー半導体装置や周囲のシステムの破壊や誤動作を防止できる。 This configuration can also prevent the power semiconductor device and the surrounding system from being destroyed or malfunctioning.
前記ラッチ型スイッチは、前記導通状態および前記遮断状態のいずれか一方の状態を初期状態として、他方の状態が前記所定の出力状態を示し、前記初期状態に復帰させるリセット手段を備えてもよく、前記リセット手段は、前記導状態態または前記遮断状態を機械的動作によって選択する操作部材であっても、外部から入力される電気信号によって、前記ラッチ型スイッチを前記初期状態に復帰させるものであってもよい。 The latch-type switch may include reset means for setting one of the conduction state and the cutoff state as an initial state, the other state indicating the predetermined output state, and returning to the initial state. The reset means is an operation member that selects the conduction state or the cutoff state by a mechanical operation, and resets the latch-type switch to the initial state by an electric signal input from the outside. May be.
また、本発明のパワー半導体装置において、前記動作状態検出回路は、前記パワー半導体素子の温度を検出する温度検出回路であってもよい。 In the power semiconductor device of the present invention, the operating state detection circuit may be a temperature detection circuit that detects the temperature of the power semiconductor element.
この構成によれば、パワー半導体素子の過熱による破損を防止することができる。 According to this configuration, the power semiconductor element can be prevented from being damaged due to overheating.
また、本発明のパワー半導体装置において、前記状態保持回路または前記制御回路の出力を外部に導出するステータス端子をさらに有してもよい。 The power semiconductor device of the present invention may further include a status terminal for leading the output of the state holding circuit or the control circuit to the outside.
この構成によれば、パワー半導体装置が異常を検出して出力を制限しているか否かをモニタリングできる。 According to this configuration, it is possible to monitor whether the power semiconductor device detects an abnormality and restricts the output.
本発明によれば、電源が遮断されても不揮発性の状態保持回路がパワー半導体素子の動作状態を保持し続けるので、パワー半導体素子に異常を検出した後は、電源を一時的に遮断しても、出力を制限(遮断を含む)して、パワー半導体素子の破損や、周囲のシステムの、破壊や誤動作を防止できる。 According to the present invention, the nonvolatile state holding circuit continues to hold the operating state of the power semiconductor element even when the power is turned off. Therefore, after detecting an abnormality in the power semiconductor element, the power supply is temporarily turned off. However, by limiting the output (including shutting down), it is possible to prevent damage to the power semiconductor element and destruction or malfunction of the surrounding system.
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明の第1実施形態のパワー半導体装置1を示す。パワー半導体装置1は、パワー半導体素子の1つであるパワーMOSFET(電界効果トランジスタ)2と、パワーMOSFET2のソースおよびドレイン(出力電流の入出力電極)にそれぞれ接続された外部出力端子3,4と、パワーMOSFET2のゲート電極に電圧を印加可能な制御回路5と、パワーMOSFET2の動作状態を検出する動作状態検出回路6と、動作状態検出回路6の出力状態を保持する不揮発性状態保持回路7と、動作状態検出回路6、不揮発性状態保持回路7および制御回路5に電源を兼ねた制御信号を印加するための外部制御端子8とを有している。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
動作状態検出回路6は、パワーMOSFET2の例えば温度のような動作状態に応じて電圧を出力する。不揮発性状体保持回路7は、動作状態検出回路6の出力がパワー半導体装置1の異常を示す値になったときに、その出力状態を保持するラッチ回路であり、外部制御端子8から供給される電源が遮断されても、その出力状態を保持することができるように構成されている。制御回路5は、外部制御端子8から電源が供給され、且つ、不揮発性状態保持回路7の出力がパワー半導体装置1に異常が認められないことを示す所定の値であるときにのみ、パワーMOSFET2のゲート電極に所定の電圧を印加して、ソース−ドレイン間、つまり、外部出力端子3−4間に電流を流すことができるようにする。
The operation
例えば、動作状態検出回路6は、パワー半導体装置1の異常を検出すると、HIレベルの電圧信号を出力する。この電圧信号が入力された不揮発性状態保持回路7は、HIレベルの電圧信号を出力し、その出力状態をラッチ(自己保持)する。制御回路5は、不揮発性状態保持回路7からHIレベルの電圧信号が入力されると外部制御端子8からの入力をパワーMOSFET2のゲートに電圧を印加しないようにする。これにより、パワーMOSFET2は、オフ状態になり、ドレイン電流が遮断される。
For example, when the operation
外部制御端子8に印加される電圧を0Vとしても、不揮発性状態保持回路7に保持された出力状態はリセットされずに保持され続ける。その後、外部制御端子8に再び制御信号が印加されても、動作状態検出回路6が過去に異常状態を検出したことがあれば、不揮発性状態保持回路7に異常を検出したことを示す出力状態が保持されているので、制御回路5は、パワーMOSFET2をオンすることなく、ドレイン電流を遮断し続ける。
Even when the voltage applied to the
また、パワー半導体装置1全体をシステムから取り外し、外部制御端子8および外部出力端子3,4がフローティング状態となったとしても、動作状態検出回路6が過去にパワー半導体装置1の異常状態を検出したことがあれば、不揮発性状態保持回路7が異常を示す出力状態を保持しているので、パワーMOSET2がオンされることはない。
Even if the entire
つまり、パワー半導体装置1では、パワーMOSFET2が異常状態になった後は、一旦、電源をオフにしても、再度電流を出力することがない。このため、パワー半導体装置1を組み込んだシステムは、パワー半導体装置1の修理または交換をしなければ再起動できないので、システムの安全確認が確実になる。
That is, in the
図2に、本発明の第2実施形態のパワー半導体装置1を示す。以降の説明において、先に説明したのと同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 shows a
本実施形態のパワー半導体装置1の不揮発性状態保持回路7は、不揮発性メモリ9と、書込状態決定回路10と、書込パルス生成回路11とからなっている。書込状態決定回路10は、動作状態検出回路6の出力を基に書込データを生成する。書込パルス生成回路11は、動作状態検出回路6の出力がLOからHIに変化する立ち上がりを検出して、書込パルスを生成する。不揮発性メモリ9は、書込パルスが入力されると、そのときの書込データの値を内部の不揮発性メモリセルに記録する。また、不揮発性メモリ9に記録されているデータは、常時読み出されて制御回路5に対して出力される。
The nonvolatile
書込パルス生成回路11が動作状態検出回路6の出力の立ち上がりを抽出したとき、書込データは常にHIとなる。つまり、一度、不揮発性メモリ9にHI信号を示すデータが記録されると、不揮発性メモリ9のデータがLOを示す値に書き換えられることはない。よって、動作状態検出回路6が一度でもパワー半導体装置1の異常を検出すると、それ以後、制御回路5は、パワーMOSFET2をオフして、外部出力端子3,4間に通電させないようにする。このため、本実施形態のパワー半導体装置1は、一度でもパワー半導体装置1の異常を検出すると、システムを再起動するためには交換される必要がある。
When the write
図3に、本発明の第3実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1は、不揮発性メモリ9にLOのデータを書き込むための信号を出力するリセット回路12と、リセット回路12に信号を出力させるためのトリガ信号を入力するための外部リセット端子13と、動作状態検出回路6、不揮発性状態保持回路7および制御回路5に電源を供給するため設けられた外部電源端子14および外部グランド端子15とを有している。
FIG. 3 shows a
書込パルス生成回路11は、動作状態検出回路6の出力の立ち上がり、または、リセット回路12の出力の立ち上がりを検出すると、不揮発性メモリ9にデータの書き換えを行わせる書き込みパルスを出力する。ただし、書込パルス生成回路11は、動作状態検出回路6の出力の立ち上がりを検出したときでも、リセット回路12の出力がHIであれば、書込パルスを発生しないようになっている。
When the write
書込状態決定回路10は、動作状態検出回路6の出力とリセット回路12の出力の反転値との論理積を出力する。つまり、リセット回路12の出力がLOであり、且つ、動作状態検出回路6の出力がHIであるときだけHIを出力し、それ以外の場合にはLOを出力するようになっている。
The write
本実施形態のパワー半導体装置1は、動作状態検出回路6がパワー半導体装置1の異常を検出すると、不揮発性メモリ9に出力HIのデータを記録して、それ以後、制御回路5は、パワーMOSFET2をオフして、外部出力端子3,4間に通電させないようにする。しかし、外部リセット端子13に信号を入力することで、不揮発性メモリ9に出力LOのデータを記録して、パワーMOSFET2の出力制限を解除して、外部出力端子3,4間に再度通電することを可能にできる。
When the operation
図4に、本発明の第4実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1の不揮発性状態保持回路7は、電源である外部制御端子8とコモン(基準電位)であるパワーMOSFET2のソース側の外部出力端子3との間に、ヒューズ16と抵抗17とを直列に接続し、ヒューズ16と抵抗17との間の電位を出力するようになっている。また、不揮発性状態保持回路7は、抵抗17と並列に接続された溶断トランジスタ18を備え、溶断トランジスタ18は、動作状態検出回路6の出力がHIになると、導通して、抵抗17をバイパスしてヒューズ16を直接外部出力端子3に接続する。これにより、ヒューズ16に過大な電流が流し、ヒューズ16を溶断することができる。
FIG. 4 shows a
ヒューズ16が溶断されるまでは、不揮発性状態保持回路7の出力は、外部制御端子8と同じ電位であるが、ヒューズ16が溶断されると、外部出力端子3と同じ電位になる。これによって、本実施形態のパワー半導体装置1は、ヒューズ16が溶断されるとパワーMOSFET2の出力を制限する。
Until the
また、これらの構成要素は、モールドパッケージ19内に収容されるので、ヒューズ16が溶断されると、パワー半導体装置1全体を交換しなければ外部出力端子3,4間に通電することができない。
In addition, since these components are housed in the mold package 19, if the
そこで、図5に示す本発明の第5実施形態のパワー半導体装置1のように、モールドパッケージ19の表面に露出してヒューズ16を着脱可能に配設して、ヒューズ16の交換によってパワーMOSFET2の出力の制限を解除できるようにしてもよい。
Therefore, like the
また、ヒューズ16は、モールドパッケージ19の表面に露出して配置することで、溶断されているか否かを目視で確認できるようにすることが好ましい。
Further, it is preferable that the
図6に、本発明の第6実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1は、第4実施形態のヒューズ16を、ブレーカスイッチ20に置き換えたものである。ブレーカスイッチ20は、公知のノーヒューズブレーカであって、操作部材21によって、導通状態と遮断状態とを切り替えることができ、所定の電流値を超える電流が流れると遮断状態になるラッチ型スイッチである。
FIG. 6 shows a
本実施形態では、操作部材21をリセット手段とし、操作部材21を操作するだけで容易にパワーMOSFET2の出力の制限を解除できる。
In the present embodiment, the output limit of the power MOSFET 2 can be easily released simply by operating the
図7に、本発明の第7実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1の不揮発性状態保持回路7は、ラッチ型リレースイッチ22を有している。ラッチ型リレースイッチ22は、接点23と、通電されて励磁することで接点23を閉じる閉鎖コイル24と、通電されて励磁することで接点23を開く開放コイル25とを備え、閉鎖コイル24や開放コイル25に通電していないときも、接点23の開放状態または閉鎖状態が維持されるバイステーブルリレーである。
FIG. 7 shows a
また、不揮発性状態保持回路7は、動作状態検出回路6の出力がHIになると通電して閉鎖コイル24に電流を印加する閉鎖トランジスタ26と、リセット回路12の出力がHIになると通電して開放コイル25に電流を印加する開放トランジスタ27とを有する。
The nonvolatile
ラッチ型リレースイッチ22は、初期状態において接点23が閉じた状態にしておく。これにより、パワー半導体装置1は、動作状態検出回路6がパワー半導体装置1の異常を検出するまでは、外部制御端子8に所定の電圧が印加されるとパワーMOSFET2のゲートに電圧を印加してソース−ドレイン間を通電することができる。しかし、一度、動作状態検出回路6がパワー半導体装置1の異常を検出すると接点23が開いた状態に保持され、外部リセット端子13に電気信号が入力されて接点23が閉じられるまで、パワーMOSFET2の出力を不能にする。
The latch-
本実施形態では、リセット回路12と、開放トランジスタ27と、開放コイル25とが動作状態検出回路6を初期状態に復帰させるリセット手段として機能する。
In the present embodiment, the
図8に、本発明の第8実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1は、不揮発性状態保持回路7の出力を分岐して、外部に導出するステータス端子28を有している。
FIG. 8 shows a
本実施形態では、ステータス端子28によって、動作状態検出回路6がパワー半導体装置1の異常を検出して、パワーMOSFET2の出力を停止しているか否かを外部からモニタリングすることができる。
In the present embodiment, it is possible to monitor from the outside whether the operation
ステータス端子28は、不揮発性状態保持回路7の出力を分岐する他に、制御回路5の出力を分岐して設けても、同様に、パワー半導体装置1の異常検出の有無を確認可能にできる。
In addition to branching the output of the nonvolatile
また、本実施形態の動作状態検出回路6は、パワーMOSFET2の近傍に形成した温度検出のための複数のダイオード29を含む温度検出回路である。温度検出回路6は、外部制御端子8を電源として定電圧回路30により一定の電圧を生成し、定電圧回路30の出力電圧を、分圧抵抗31と直列に接続されたダイオード29で分圧し、ドレインに制限抵抗32が接続された出力トランジスタ33のゲートに印加するようになっている。
Further, the operation
温度検出回路6において、出力トランジスタ33のゲート電圧となるダイオード29全体による電圧降下は、常温時にはソース−ドレイン間を導通させるのに十分な電圧となるが、パワーMOSFET2の温度上昇によってダイオード29の抵抗値が低下することで、出力トランジスタ33のソース−ドレイン間を導通させることができなくなる。つまり、温度検出回路6は、通常は出力がHIであり、パワー半導体装置1の温度上昇を検出したときだけ、出力がLOになる。
In the
本実施形態においては、パワー半導体装置1の温度上昇という異常を検出すると、パワーMOSFET2の出力が停止される。このとき、不揮発性状態保持回路7が異常検出状態を保持するので、たとえ温度が低下しても、外部制御端子8への制御信号の入力を停止するだけではパワー半導体装置1の機能を回復できない。このため、温度上昇時に周囲の配線などに障害が発生していても、これを見逃したままパワーMOSFET2をオンして大電流を流すことによって損傷した配線が発火するような事故を防止できる。
In the present embodiment, when an abnormality such as a temperature rise of the
図9に、本発明の第9実施形態のパワー半導体装置1を示す。本実施形態のパワー半導体装置1は、不揮発性メモリ9にLOのデータを書き込むための信号を出力するリセット回路12と、外部制御端子8に印加される高電圧を検出する高電圧検出回路34とを有している。
FIG. 9 shows a
高電圧検出回路34は、制限抵抗35を介してインバータ素子36およびMOSFET37のドレインに外部制御端子8の電圧が印加されている。また、外部制御端子8の電圧は、直列に接続されたツェナーダイオード38と検出抵抗39を介してMOSFET37のソースと接続されており、ツェナーダイオード38と検出抵抗39の接続点がMOSFET37のゲートに接続されている。
In the high
本実施形態において、通常の入力電圧では、ツェナーダイオード38は非導通であり、MOSFET37のゲート電圧が0Vになり、MOSFET37はオフされるようになっている。
In this embodiment, at a normal input voltage, the
しかしながら、外部制御端子8に通常より相当高い正の電圧が印加されると、ツェナーダイオード38が導通状態になり、検出抵抗39に電位差が発生して、MOSFET37はゲート電圧が上昇してオンとする。従って、インバータ素子36の入力はLOレベルとなるので、インバータ素子36はHIを出力するようになる。つまり、高電圧検出回路34は、通常は出力がLOであり、外部制御端子8に通常の入力電圧より相当高い正の電圧が印加されたときだけ、出力がHIとなる。
However, when a positive voltage considerably higher than usual is applied to the
高電圧検出回路34の出力がHIになると、リセット回路12はHIを出力する。
When the output of the high
書込パルス生成回路11は、動作状態検出回路6の出力の立ち上がり、または、リセット回路12の出力の立ち上がりを検出すると、不揮発性メモリ9にデータの書き換えを行わせる書き込みパルスを出力する。ただし、書込パルス生成回路11は、動作状態検出回路6の出力の立ち上がりを検出したときでも、リセット回路12の出力がHIであれば、書込パルスを発生しないようになっている。
When the write
書込状態決定回路10は、動作状態検出回路6の出力とリセット回路12の出力の反転値との論理積を出力する。つまり、リセット回路12の出力がLOであり、且つ、動作状態検出回路6の出力がHIであるときだけHIを出力し、それ以外の場合にはLOを出力するようになっている。
The write
本実施形態のパワー半導体装置1は、動作状態検出回路6がパワー半導体装置1の異常を検出すると、不揮発性メモリ9に出力HIのデータを記録して、それ以後、制御回路5は、パワーMOSFET2をオフして、外部出力端子3,4間に通電させないようにする。しかし、外部制御端子8に通常の入力電圧より相当高い正の電圧を印加することで、不揮発性メモリ9に出力LOのデータを記録して、パワーMOSFET2の出力制限を解除して、外部出力端子3,4間に再度通電することを可能にできる。
When the operation
以上の実施形態は、電流のオンオフ制御を行うパワーMOSFET2を有するパワースイッチング半導体装置について説明したが、出力のリニア制御を行うパワー半導体装置に適用することもでき、異常を検出した後は、出力を所定の値以下に制限、つまり、定電流の導通を許容するようにしてもよい。 In the above embodiment, the power switching semiconductor device having the power MOSFET 2 that performs on / off control of the current has been described. However, the power switching semiconductor device can also be applied to a power semiconductor device that performs linear control of the output. You may make it restrict | limit to below a predetermined value, ie, accept | permit conduction of a constant current.
1 パワー半導体装置
2 パワーMOSFET(パワー半導体素子)
3 外部出力端子(ソース)
4 外部出力端子(ドレイン)
5 制御回路
6 動作状態検出回路
7 不揮発性状態保持回路
8 外部制御端子
9 不揮発性メモリ
10 書込状態決定回路
11 書込パルス生成回路
12 リセット回路
13 外部リセット端子
16 ヒューズ
19 モールドパッケージ
20 ブレーカスイッチ(ラッチ型スイッチ)
21 操作部材
22 ラッチ型リレースイッチ
23 接点
34 高電圧検出回路
1 Power Semiconductor Device 2 Power MOSFET (Power Semiconductor Device)
3 External output terminal (source)
4 External output terminal (drain)
DESCRIPTION OF
21
Claims (17)
出力電流が流入または流出する2つの外部出力端子と、
前記出力電流を制御するパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子の動作状態に応じた電気信号を出力する動作状態検出回路と、
前記動作状態検出回路の出力が入力され、前記動作状態検出回路の出力が前記パワー半導体素子の異常を示す値になると所定の出力状態となり、電源が遮断されても前記所定の出力状態を保持し続ける不揮発性の状態保持回路と、
前記制御信号および前記状態保持回路の出力に応じて、前記パワー半導体素子の出力を制限する制御回路とを有することを特徴とするパワー半導体装置。 An external control terminal to which a control signal is input;
Two external output terminals through which the output current flows in and out;
A power semiconductor element for controlling the output current;
An operation state detection circuit for outputting an electrical signal corresponding to the operation state of the power semiconductor element;
When the output of the operation state detection circuit is input and the output of the operation state detection circuit reaches a value indicating an abnormality of the power semiconductor element, the output state is a predetermined output state, and the predetermined output state is maintained even when the power is cut off. A non-volatile state holding circuit that continues;
A power semiconductor device comprising: a control circuit that limits the output of the power semiconductor element in accordance with the control signal and the output of the state holding circuit.
Priority Applications (1)
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JP2011071174A (en) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and method of detecting characteristic degradation of semiconductor device |
JP2015088803A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
-
2006
- 2006-12-12 JP JP2006334372A patent/JP2008148104A/en active Pending
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