JP2012065483A - パワーモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のパワーデバイスを有するパワーモジュールにおいて、保護機能の信頼性の向上、小型化およびコスト削減を図る。
【解決手段】パワーモジュール100は、2つのスイッチング素子10,20を流れる主電流の大きさに応じたレベルをとる電流検出信号DT1,DT2を生成する電流検出部12,22を備え、駆動制御部13,23は、それぞれ電流検出信号DT1,DT2の両方を受け、そのレベルの組み合わせに基づいて、スイッチング素子10,20の過電流の発生を検知し、スイッチング素子10,20の保護動作を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のパワーデバイスを備えるパワーモジュールに関し、特に各パワーデバイスに流れる電流の検出に関するものである。
電力制御用の半導体スイッチング素子(パワーデバイス)として、MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタ等が広く知られている。またIGBTのチップにフリーホイールダイオードを内蔵させたRC(Reverse Conducting)−IGBTも実用化されている。
またパワーデバイスをパッケージ化したパワーモジュールとしては、パワーデバイスの駆動回路や保護回路等を組み込んだものがあり、「インテリジェントパワーモジュール(IPM)」と呼ばれる。パワーモジュールの保護回路は、パワーデバイスを流れる主電流の大きさを検出し、当該パワーデバイスに過電流が流れるのを防止するように動作する。
パワーデバイスの電流検出の手法としては、パワーデバイスの主電流経路に直列に電流検出用の抵抗素子を挿入して当該抵抗素子に発生する電圧を検出する方法(接触方式)や、主電流経路が発生する磁界をコイル等の磁界検出素子に検出させる方法(非接触方式)、パワーデバイスの一部を電流検出用デバイスとして用い、それを流れる小電流(センス電流)を抵抗素子等で検出する方法、などがある(例えば特許文献1の第5図、第6図)。
非接触方式としては、例えば、電流変化により生ずる誘導起電力をモニターすることで電流量を検出するロゴスキーコイル方式や、電流変化により生じる磁束をモニターすることで電流量を検出するホール素子方式等がある。
特開平3−90872号公報
主電流経路の電流(主電流)を接触方式や非接触方式で直接的に検出する方法では、検出対象が大電流であるため、電流検出用の抵抗素子やコイルが大型化し、パワーモジュールの大型化やコストの上昇を招く。特に接触方式では、電流検出用の抵抗素子を含む主電流経路と他の回路との絶縁を確保するために、レベルシフタなど絶縁を確保しつつ信号を伝達するインターフェイス(絶縁インターフェイス)が必要になり、コスト上昇の要因となる。
一方、電流検出用デバイスを流れるセンス電流を検出することによって、主電流を間接的に検出する方法では、主電流経路とセンス電流経路とで回路インピーダンスが異なるため高精度な電流検出が困難である。また、電流検出用デバイスを含むパワーデバイスの特性が、電流検出精度に大きく影響するため、パワーデバイスの温度特性や製造ばらつきにより電流検出精度が低下する。それにより、保護回路が正常に機能しないなどの問題が生じる恐れがある。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数のパワーデバイスを有するパワーモジュールにおいて、保護機能の信頼性の向上、小型化およびコスト削減を図ることを目的とする。
本発明に係るパワーモジュールは、複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子の各々に設けられ、対応するスイッチング素子を流れる主電流の大きさに応じたレベルをとる電流検出信号を生成する電流検出部と、前記複数のスイッチング素子の各々に設けられ、所定の駆動制御信号に基づき対応するスイッチング素子を駆動する駆動制御部とを備え、前記駆動制御部の少なくとも一つは、2以上の前記電流検出部が生成した前記電流検出信号を受け、前記電流検出信号のレベルの組み合わせに基づいて、対応する前記スイッチング素子を前記駆動制御信号に関わらずオフにする保護動作を行う保護機能付き駆動制御部であるものである。
本発明によれば、保護機能付き駆動制御部が、複数のスイッチング素子の電流検出信号を受けるため、そのレベルの組み合わせに基づき、複数のスイッチング素子の挙動を把握でき、いち早く過電流の発生を検知できる。従って、スイッチング動作に過電流が流れることを確実に防止できるようになる。
実施の形態1に係るパワーモジュールの構成を示す図である。 正常動作時における駆動制御部の動作を説明するための図である。 実施の形態1に係るパワーモジュールにおける一般的な過電流保護動作を説明するための図である。 従来のパワーモジュールにおける上下短絡時の過電流保護動作を説明するための図である。 実施の形態1に係るパワーモジュールにおける上下短絡時の過電流保護動作を説明するための図である。 実施の形態1に係るパワーモジュールの変形例を示す図である。 実施の形態2に係るパワーモジュールの電流検出部の構成を示す図である。 実施の形態3に係るパワーモジュールの電流検出部が備えるコイルの構成を示す図である。 実施の形態4に係るパワーモジュールの構成を示す図である。 実施の形態4に係るパワーモジュールの構成を示す図である。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係るパワーモジュールの構成を示す図である。当該パワーモジュール100は、パワーデバイスとしての2つのスイッチング素子10,20を備えている。
図1の如く、スイッチング素子10,20は、正極側(P側)端子101と負極側(N側)端子102との間に直列接続され、スイッチング素子10,20間の接続ノードが出力端子103に接続される。P側端子101、N側端子102、出力端子103は、それぞれパワーモジュール100の外部接続端子である。スイッチング素子10,20にはそれぞれフリーホイールダイオード11,21が並列に接続されている。
スイッチング素子10,20は、例えばMOSFET、IGBT、バイポーラトランジスタ等である。またスイッチング素子10(IGBT)およびフリーホイールダイオード11と、スイッチング素子20(IGBT)およびフリーホイールダイオード21とを、それぞれRC−IGBTで実現してもよい。
スイッチング素子10,20の制御端子には、それぞれ駆動制御部13,23が接続されている。駆動制御部13は、パワーモジュール100の外部から制御端子110に入力される駆動制御信号CS1に基づいて、スイッチング素子10を駆動するための駆動信号DR1を生成し、それをスイッチング素子10の制御端子に印加する。駆動制御部23は、パワーモジュール200の外部から制御端子120に入力される駆動制御信号CS2に基づき、スイッチング素子20を駆動するための駆動信号DR2を生成し、それをスイッチング素子20の制御端子に印加する。
ここで、正常動作時の駆動制御部13,23は、図2の如く、それぞれ駆動制御信号CS1,CS2に対応する波形の駆動信号DR1,DR2を出力するものとする。例えば時刻t1〜t2の間、駆動制御信号CS1がH(High)レベルになり、駆動制御信号CS2がL(Low)レベルに維持されると、駆動制御部13,23は、時刻t1〜t2の間、駆動信号DR1をHレベルにし、駆動信号DR2をLレベルに維持する。この場合、時刻t1〜t2の間、スイッチング素子10はオンになり、スイッチング素子20はオフに維持される。
また駆動制御部13,23は、スイッチング素子10,20に過電流が流れるのを防止する保護機能を有している。保護動作時の駆動制御部13,23は、駆動制御信号CS1,CS2のレベルに関わらず、強制的に駆動信号DR1,DR2をLレベルに固定する。それにより、スイッチング素子10,20はオフになり、それらに過電流が流れることが防止される。駆動制御部13,23による保護動作の詳細については後述する。
再び図1を参照し、スイッチング素子10,20には、それぞれ電流検出部12,22が設けられる。スイッチング素子10の電流検出部12は、当該スイッチング素子10を流れる主電流を検出し、その主電流の大きさに応じたレベルをとる電流検出信号DT1を出力する。同様に、スイッチング素子20の電流検出部22は、当該スイッチング素子20を流れる主電流を検出し、その主電流の大きさに応じたレベルをとる電流検出信号DT2を出力する。ここで、電流検出信号DT1,DT2は、スイッチング素子10,20に電流が流れるときには正のレベルになり、フリーホイールダイオード11,21に電流が流れるときには負のレベルになるものとして、以下説明する。
本実施の形態では、電流検出部12,22における電流検出の手法は任意でよい。例えばスイッチング素子10,20の主電流経路に直列に挿入された電流検出用の抵抗素子に発生する電圧を検出する方法(接触方式)でもよいし、スイッチング素子10,20の主電流経路が発生する磁界をコイル等の磁界検出素子によって検出する方法(非接触方式)でもよい。またスイッチング素子10,20の一部を電流検出用デバイスとして使用し、それを流れるセンス電流を抵抗素子等で検出する方法でもよい。
本実施の形態において、電流検出信号DT1,DT2は、それぞれ駆動制御部13,23の両方に入力される。すなわち、駆動制御部13は電流検出信号DT1,DT2の両方を受け、駆動制御部23も電流検出信号DT1,DT2の両方を受ける。駆動制御部13,23のそれぞれは、電流検出信号DT1,DT2のレベルの組み合わせに応じて、スイッチング素子10,20の保護動作を行う。
以下、本実施の形態に係るパワーモジュールの保護動作について説明する。本実施の形態では、過電流の種類を、駆動制御信号CS1,CS2の異常などによりスイッチング素子10,20が同時にオンしてP側端子101とN側端子102との間が短絡して生じる過電流(上下短絡による過電流)と、それ以外の一般的な過電流とに分けて考える。
まず、実施の形態1に係るパワーモジュールにおいて一般的な過電流が発生した場合の保護動作を説明する。図3はその動作を説明するための図である。ここでは図2と同様に、時刻t1〜t2の間、駆動制御信号CS1がHレベルになり、駆動制御信号CS2はLレベルに維持されるものとして説明する。
時刻t1で駆動制御信号CS1がHレベルになると、スイッチング素子10がオンになり、当該スイッチング素子10を通してP側端子101から出力端子103へ電流が流れるため、電流検出信号DT1のレベルが上昇する。一方、スイッチング素子20はオフに維持され、当該スイッチング素子20には電流は流れないため、電流検出信号DT2のレベルは0になる。
このように通常はスイッチング素子10,20の両方に電流が同時に流れることはないので、電流検出信号DT1,DT2の片方のレベルのみが正のレベルになる。この場合、駆動制御部13,23は、電流検出信号DT1,DT2のいずれかが所定の閾値L1を超えるとスイッチング素子10,20に過電流が発生したと判断し、対応するスイッチング素子を強制的にオフにする保護動作を行う。図3のように電流検出信号DT1が閾値L1に達した場合、駆動制御部13が駆動信号DR1をLレベルに変化させ、スイッチング素子10をオフにする。また駆動制御部23は駆動信号DR2をLレベルのまま維持し、スイッチング素子20をオフに維持する。
なお図3に示す時間Δtは、駆動信号DR1,DR2がLレベルの立ち下がりから、スイッチング素子10がオフするまでの遅延時間(遮断遅延時間)を示している。図3の例では、スイッチング素子10を流れる電流値の上昇速度は比較的緩やかなので、遮断遅延時間は大きな問題とはならない。
図3に示した保護動作は、従来のパワーモジュールで行われていた保護機能とほぼ同様である。図4は、そのような従来のパワーモジュールで、上下短絡による過電流が発生した場合の保護動作を示している。ここでは駆動制御信号CS2が異常によりHレベルをとり続け、図4のように、時刻t1〜t2の間、駆動制御信号CS1,CS2の両方がHレベルになった場合を想定する。
時刻t1で駆動制御信号CS1,CS2の両方がHレベルになると、スイッチング素子10,20が共にオンし、それらを通してP側端子101とN側端子102との間が短絡する。よってスイッチング素子10,20に大電流が流れ、電流検出信号DT1,DT2両方のレベルが上昇する。駆動制御部13,23は、電流検出信号DT1,DT2がそれぞれ閾値L1に達すると、それぞれ駆動信号DR1,DR2をLレベルに変化させ、スイッチング素子10,20をオフにする。
図4の電流検出信号DT1,DT2の波形から分かるように、上下短絡が生じた場合、スイッチング素子10,20を流れる電流値が許容値を超えるときの上昇速度は非常に速い。そのため遮断遅延時間Δtの間、スイッチング素子10,20に非常に大きな過電流が流れる恐れがある。
一方、本実施の形態に係るパワーモジュール100は、この問題を解決するために、上下短絡時には一般的な過電流発生時とは異なる保護動作を行う。すなわち本実施の形態のパワーモジュール100では、駆動制御部13,23は、電流検出信号DT1,DT2が閾値L1に達するか否かに関わらず、それらが共に正のレベルになるとその時点でスイッチング素子10,20をそれぞれオフにする。つまり本実施の形態では、スイッチング素子10,20に正の電流(P側端子101から出力端子103への電流)が同時に流れたことを検知した時点で、スイッチング素子10,20はそれぞれオフにされる。
図5は、実施の形態1に係るパワーモジュールにおける上下短絡時の過電流保護動作を説明するための図である。ここでも図4と同様に、時刻t1〜t2の間、駆動制御信号CS1,CS2の両方がHレベルになった場合を想定する。
時刻t1で駆動制御信号CS1,CS2の両方がHレベルになると、スイッチング素子10,20が共にオンになり、それらを通してP側端子101とN側端子102とが短絡する。よってスイッチング素子10,20の両方に電流が流れ始め、電流検出信号DT1,DT2のレベルが共に上昇する。
駆動制御部13,23は、電流検出信号DT1,DT2が共に正のレベルになったことを検出すると、スイッチング素子10,20が同時にオンしたと判断し、過電流が発生する前(電流検出信号DT1,DT2が閾値L1に達する前)に、それぞれ駆動信号DR1,DR2をLレベルに設定し、スイッチング素子10,20をオフにする。またスイッチング素子10,20には比較的小さい電流しか流れていないため、遮断遅延時間(不図示)も非常に小さい。従って、過電流が発生する前にスイッチング素子10,20を素早くオフにすることができ、スイッチング素子10,20に過電流が流れることを確実に防止できる。
このように本発明に係るパワーモジュールによれば、保護機能を有する駆動制御部が、それぞれ複数のスイッチング素子の電流検出信号を受けるため、そのレベルの組み合わせに基づき、複数のスイッチング素子の挙動を把握でき、過電流の発生をいち早く検知することができる。従って、スイッチング動作に過電流が流れることを確実に防止できるようになる。
また実際に過電流が発生する前にスイッチング素子の保護動作が行えるため、スイッチング素子に流れる電流ピークを小さくできる。パワーモジュールおよびそれを適用するアプリケーションシステムの設計マージンの低減、およびシステムの小型化、低コスト化に寄与することができる。
特に、耐電圧性に優れ、高い電流密度を許容できるワイドバンドギャップ半導体を用いてスイッチング素子10,20およびフリーホイールダイオード11,21を構成すれば、それら各素子を小さくできるため、パワーモジュール100を大幅に小型化できる。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)系材料、ダイヤモンドなどがある。この場合、スイッチング素子10,20およびフリーホイールダイオード11,21の両方をワイドバンドギャップ半導体素子としてもよいし、いずれか片方のみをワイドバンドギャップ半導体素子としてもよい。またワイドバンドギャップ半導体を用いて形成したRC−IGBTを使用してもよい。
本実施の形態では、駆動制御部が、2つのスイッチング素子(パワーデバイス)の電流検出信号に基づいて保護動作を行う構成を示したが、3つ以上のスイッチング素子の電流検出信号に基づいて保護動作を行うようにしてもよい。また駆動制御部は、自身が駆動するスイッチング素子の電流検出信号を必ずしも受けなくてよいが、その場合には、図3に示した一般的な過電流保護動作を実施できない点に留意すべきである。
なお図1においては、駆動制御部13,23の両方に本発明を適用し、駆動制御部13,23の両方が、2つの電流検出信号DT1,DT2に基づく保護動作を行う例を示したが、いずれか片方にのみ適用してもよい。例えばN側のスイッチング素子20を駆動する駆動制御部23のみに本発明を適用する場合、図6のように、駆動制御部13には電流検出信号DT1のみを供給すれば足り、電流検出信号DT2を供給する必要は無い。この場合、駆動制御部13は一般的な過電流保護動作(図3)のみを行うことができる。もちろん、駆動制御部13が保護動作自体を行わない場合には、電流検出信号DT1は駆動制御部23にのみ供給すればよい。
また図1では、単相インバータ構成のパワーモジュール100を示したが、本発明の適用はこれに限定されず、例えば三相インバータ構成や、単相又は三相インバータとブレーキやコンバータとを組み合わせた構成など、多数のバリエーションへ適用できる。またパワーモジュールが適用されるアプリケーションも、例えば、モータードライブ、風力発電、太陽光発電など、多数考えられる。
<実施の形態2>
本実施の形態では、より簡易な構成で低コストな電流検出部12,22を提案する。図7は、実施の形態2に係るパワーモジュールの電流検出部の構成を示す図である。本実施の形態の電流検出部12は、スイッチング素子10の主電流の一部が流れる分流経路40(副電流経路)と、その分流経路40を流れる電流を検出する電流検出回路41とから構成される。
例えば、分流経路40のインピーダンスを主電流経路のインピーダンスの100倍にすれば、分流経路40には主電流の100分の1の小電流が流れることになる。電流検出回路41が分流経路40を流れる電流の大きさを検出し、それに対応する電流検出信号DT1を生成する。これにより、スイッチング素子10を流れる主電流の大きさを等価的に検出できる。
分流経路40は、主電流経路を形成するワイヤーや金属電極を分岐させることで形成できる。分流経路40と主電流経路のインピーダンス比は、配線の断面積や長さ、材質を変更することで調整できる。また電流検出回路41が分流経路40の電流を検出する手法は、接触方式でも非接触方式でもよい。
本実施の形態によれば、電流検出部12(電流検出回路41)が検出する対象の電流を小さくできるため、電流検出部12の規模を小さくでき、パワーモジュール100の小型化に寄与できる。
なお、上ではスイッチング素子10に設けられる電流検出部12について説明したが、本実施の形態は、スイッチング素子20に設けられる電流検出部22に対しても適用可能である。
<実施の形態3>
電流検出部12,22における電流検出の手法は任意でよいが、高精度の電流検出が可能であり、絶縁インターフェイスが不要である点から、非接触方式が好ましい。非接触方式としては、検出対象の電流が流れる経路(主電流経路または実施の形態2の分流経路40)を電流検出用のコイルに貫通させ、コイルに発生する誘導電流を検出する方法が挙げられる。
図8(a),(b)は、非接触方式の電流検出部12に適用可能なコイルの構成の一例を示す図である。図8(a)は当該コイルの上面図であり、図8(b)はそのA−A線に沿った断面図である。
コイルは、少なくとも3つの配線層を含む多層プリント基板30を用いて形成される。図8(b)の如く、プリント基板30は3層の配線層を有しているが、その中層の配線層には、検出対象の電流が流れる第1配線31が形成される。この第1配線31は、実施の形態1では主電流経路であり、実施の形態2では分流経路40に相当する。
また上層の配線層には、第1配線31の上を横切る複数の第2配線32が形成される。また下層の配線層には、第1配線31の下を横切る第3配線33が形成される。第2配線32と第3配線33とは、第1配線31の側方において、上層の配線層から下層の配線層まで貫通するビア34によって接続される。その結果、第2配線32、第3配線33およびビア34により、第1配線31を取り巻くコイルが形成される。
本実施の形態によれば、簡易な構成で、安価であり、且つ製造ばらつき(個体差)の小さいコイルを得ることができ、電流検出部12,22の小型化および性能向上に寄与できる。
<実施の形態4>
図9および図10は、実施の形態4に係るパワーモジュールの構成を示す図である。当該パワーモジュールは、それぞれ図1および図6に示した構成に、電流検出信号DT1を外部に出力できる電流検出信号出力端子111と、電流検出信号DT2を外部に出力できる電流検出信号出力端子121とを設けたものである。
先に述べたように、本発明に係るパワーモジュールは、モータードライブをはじめ、風力発電、太陽光発電など、あらゆるアプリケーションへの適用が考えられる。本実施の形態のように、電流検出信号DT1,DT2をパワーモジュール100の外部へ出力可能にすることにより、パワーモジュール100が適用されるシステムにおいて、パワーモジュール100を流れる電流の大きさを検知する手段を新たに設ける必要がなく、システムの小型化、低コスト化に寄与できる。
10,20 スイッチング素子、11,21 フリーホイールダイオード、12,22 電流検出部、13,23 駆動制御部、30 プリント基板、31 第1配線、32 第2配線、33 第3配線、34 ビア、40 分流経路、41 電流検出回路、100 パワーモジュール、101 P側端子、102 N側端子、103 出力端子、110,120 制御端子、111,121 電流検出信号出力端子。

Claims (9)

  1. 複数のスイッチング素子と、
    前記複数のスイッチング素子の各々に設けられ、対応するスイッチング素子を流れる主電流の大きさに応じたレベルをとる電流検出信号を生成する電流検出部と、
    前記複数のスイッチング素子の各々に設けられ、所定の駆動制御信号に基づいて、対応するスイッチング素子を駆動する駆動制御部とを備え、
    前記駆動制御部の少なくとも一つは、
    2以上の前記電流検出部が生成した前記電流検出信号を受け、前記電流検出信号のレベルの組み合わせに基づいて、対応する前記スイッチング素子を前記駆動制御信号に関わらずオフにする保護動作を行う保護機能付き駆動制御部である
    ことを特徴とするパワーモジュール。
  2. 前記保護機能付き駆動制御部が受ける前記電流検出信号の1つは、当該保護機能付き駆動制御部自身が駆動するスイッチング素子に対応するものである
    請求項1記載のパワーモジュール。
  3. 前記複数のスイッチング素子は、
    直列接続した第1および第2のスイッチング素子を含み、
    前記保護機能付き駆動制御部は、
    前記第1および第2のスイッチング素子のそれぞれに対応する電流検出信号を受け、前記第1および第2のスイッチング素子が同時に電流が流れたことを検出すると前記保護動作を行う
    請求項1または請求項2記載のパワーモジュール。
  4. 前記電流検出部は、
    前記主電流の一部が流れる分流経路を有し、当該分流経路を流れる電流に基づいて前記電流検出信号を生成する
    請求項1から請求項3のいずれか一つに記載のパワーモジュール。
  5. 前記電流検出部は、非接触式の電流検出器を含む
    請求項1から請求項4のいずれか一つに記載のパワーモジュール。
  6. 前記電流検出器は、
    少なくとも3つの配線層を含む多層プリント基板に形成されており、
    検出対象の電流が流れる第1配線と、
    前記第1配線の上を横切る第2配線、前記第1配線の下を横切る第3配線、および前記第2配線と前記第3配線とを接続するビアを用いて構成された電流検出用のコイルとを含む
    請求項5記載のパワーモジュール。
  7. 前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されている
    請求項1から請求項6のいずれか一つに記載のパワーモジュール。
  8. 前記スイッチング素子に並列接続し、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されたフリーホイールダイオードをさらに備える
    請求項1から請求項7のいずれか一つに記載のパワーモジュール。
  9. 前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて形成され、フリーホイールダイオードを内蔵したRC−IGBT(Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor)である
    請求項1から請求項6のいずれか一つに記載のパワーモジュール。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015129049A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 株式会社安川電機 電力変換装置、及び、電力変換装置の短絡保護方法
JP2019016791A (ja) * 2017-07-06 2019-01-31 アルストム トランスポート テクノロジーズ SiCまたはGaN MOSFETトランジスタ用スイッチング装置のショートに対する保護回路および関連方法
WO2019065173A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日本電産株式会社 パワーモジュール及びdc-dcコンバータ
JP2019515558A (ja) * 2016-09-20 2019-06-06 ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. スイッチングを制御する装置及び方法
CN113179038A (zh) * 2020-01-09 2021-07-27 三菱电机株式会社 半导体装置
WO2022168156A1 (ja) * 2021-02-02 2022-08-11 三菱電機株式会社 半導体装置
US11835594B2 (en) 2021-02-24 2023-12-05 Fuji Electric Co., Ltd. Short circuit detector and power converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05207766A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Mitsubishi Electric Corp 過電流保護方法及びその装置及び過電流検出装置
JPH077967A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 負荷電流の極性判別方法およびインバータ装置
JPH1132426A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Shinko Electric Co Ltd インバータの保護装置
JP2000175411A (ja) * 1998-12-07 2000-06-23 Tamagawa Seiki Co Ltd 電流センサ及びモータ駆動用基板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05207766A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Mitsubishi Electric Corp 過電流保護方法及びその装置及び過電流検出装置
JPH077967A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 負荷電流の極性判別方法およびインバータ装置
JPH1132426A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Shinko Electric Co Ltd インバータの保護装置
JP2000175411A (ja) * 1998-12-07 2000-06-23 Tamagawa Seiki Co Ltd 電流センサ及びモータ駆動用基板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013000708; 高橋英樹,外2名: '「モータ制御用RC-IGBT」' 三菱電機技報 Vol. 81,No. 5, 200705, p. 7-10(p. 313-316) *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015129049A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 株式会社安川電機 電力変換装置、及び、電力変換装置の短絡保護方法
JPWO2015129049A1 (ja) * 2014-02-28 2017-03-30 株式会社安川電機 電力変換装置、及び、電力変換装置の短絡保護方法
JP2019515558A (ja) * 2016-09-20 2019-06-06 ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. スイッチングを制御する装置及び方法
JP2019016791A (ja) * 2017-07-06 2019-01-31 アルストム トランスポート テクノロジーズ SiCまたはGaN MOSFETトランジスタ用スイッチング装置のショートに対する保護回路および関連方法
JP7122893B2 (ja) 2017-07-06 2022-08-22 アルストム トランスポート テクノロジーズ SiCまたはGaN MOSFETトランジスタ用スイッチング装置のショートに対する保護回路および関連方法
JPWO2019065173A1 (ja) * 2017-09-29 2020-11-05 日本電産株式会社 パワーモジュール及びdc−dcコンバータ
CN111033988A (zh) * 2017-09-29 2020-04-17 日本电产株式会社 电源模块以及dc-dc转换器
US11303209B2 (en) 2017-09-29 2022-04-12 Nidec Corporation Power module and DC-DC converter
WO2019065173A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日本電産株式会社 パワーモジュール及びdc-dcコンバータ
CN111033988B (zh) * 2017-09-29 2023-04-18 日本电产株式会社 电源模块以及dc-dc转换器
CN113179038A (zh) * 2020-01-09 2021-07-27 三菱电机株式会社 半导体装置
JP2021112025A (ja) * 2020-01-09 2021-08-02 三菱電機株式会社 半導体装置
WO2022168156A1 (ja) * 2021-02-02 2022-08-11 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7479523B2 (ja) 2021-02-02 2024-05-08 三菱電機株式会社 半導体装置
US11835594B2 (en) 2021-02-24 2023-12-05 Fuji Electric Co., Ltd. Short circuit detector and power converter

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