JP2017017839A - Semiconductor device - Google Patents

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祐輔 岩松
Yusuke Iwamatsu
祐輔 岩松
秀行 狩野
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秀行 狩野
渉 堀尾
Wataru Horio
渉 堀尾
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Tomoji Suzuki
智士 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce noise and loss occurring in a bypass passage which bypasses a conversion circuit.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes a switching element Q 1 and a bypass switch 4. A switching element Q1 is a part of a conversion circuit 3 that converts a DC voltage input between a pair of first terminals T11 and T12 and outputs the converted DC voltage between a pair of second terminals T21 and T22, and is subjected to switching control. The bypass switch 4 opens and closes a bypass path S1 for bypassing the conversion circuit 3 between the pair of first terminals T11, T12 and the pair of second terminals T21, T22. The semiconductor device 1 further includes a package incorporated with the switching element Q1 and the bypass switch 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一般に半導体装置に関し、より詳細には、直流電源からの電力を変換する電力変換装置に用いられる半導体装置に関する。   The present invention generally relates to semiconductor devices, and more particularly to a semiconductor device used in a power conversion device that converts power from a DC power supply.

従来、直流電源からの電力を変換する電力変換装置が知られており、たとえば特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の電力変換装置は、太陽光による直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路をバイパスさせるバイパス回路とを備える。バイパス回路は、リレーからなる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device that converts power from a DC power source is known and disclosed in, for example, Patent Document 1. The power conversion device described in Patent Literature 1 includes a booster circuit that boosts the voltage of a DC power supply using sunlight, and a bypass circuit that bypasses the booster circuit. The bypass circuit includes a relay.

この電力変換装置では、直流電源の電圧が所定の電圧を超えるとき、昇圧回路のスイッチのオン/オフ動作を停止して昇圧動作を停止すると共に、バイパス回路により昇圧回路をバイパスする。このように、この電力変換装置は、昇圧停止の際に昇圧回路を構成する部品の導通損失を低減して、変換効率の向上を図っている。   In this power conversion device, when the voltage of the DC power supply exceeds a predetermined voltage, the switch on / off operation of the booster circuit is stopped to stop the booster operation, and the booster circuit is bypassed by the bypass circuit. As described above, this power conversion device reduces the conduction loss of the components constituting the booster circuit when the boosting is stopped, thereby improving the conversion efficiency.

特開2006−238629号公報JP 2006-238629 A

上記従来例において、昇圧回路(変換回路)を半導体装置として構成することが考えられる。ここで、上記従来例では、リレーからなるバイパス回路と、半導体装置からなる昇圧回路とを個別に構成した場合、昇圧回路をバイパスする経路(バイパス経路)の配線長が長くなり、配線インピーダンスが大きくなる可能性がある。この場合、配線インピーダンスが大きいことに起因して、バイパス経路で発生し得る損失やノイズが大きくなるという問題があった。   In the above conventional example, it is conceivable to configure the booster circuit (conversion circuit) as a semiconductor device. Here, in the above conventional example, when the bypass circuit composed of the relay and the booster circuit composed of the semiconductor device are individually configured, the wiring length of the path bypassing the booster circuit (bypass path) is increased, and the wiring impedance is increased. There is a possibility. In this case, there is a problem that loss and noise that may occur in the bypass path increase due to the large wiring impedance.

本発明は、上記の点に鑑みてなされており、変換回路をバイパスするバイパス経路で発生し得るノイズや損失を低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to reduce noise and loss that may occur in a bypass path that bypasses a conversion circuit.

本発明の半導体装置は、一対の第1端子間に入力される直流電圧を変換して一対の第2端子間に出力する変換回路の一部であって、スイッチング制御されるスイッチング素子と、前記一対の第1端子と前記一対の第2端子との間において、前記変換回路をバイパスするバイパス経路を開閉するバイパススイッチと、前記スイッチング素子および前記バイパススイッチが内蔵されるパッケージとを備えることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention is a part of a conversion circuit that converts a DC voltage input between a pair of first terminals and outputs the converted voltage between a pair of second terminals, the switching element being controlled for switching, A bypass switch that opens and closes a bypass path that bypasses the conversion circuit between the pair of first terminals and the pair of second terminals, and a package that includes the switching element and the bypass switch. And

本発明は、変換回路をバイパスするバイパス経路で発生し得るノイズや損失を低減することができる。   The present invention can reduce noise and loss that may occur in a bypass path that bypasses the conversion circuit.

実施形態に係る半導体装置および電力変換装置を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the semiconductor device and power converter device which concern on embodiment. 実施形態に係る半導体装置の内部構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the internal structure of the semiconductor device which concerns on embodiment. 比較例に係る半導体装置の内部構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the internal structure of the semiconductor device which concerns on a comparative example. 実施形態に係る半導体装置および電力変換装置において、キャパシタを更に備えた構成を示す概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram illustrating a configuration further including a capacitor in a semiconductor device and a power conversion device according to an embodiment. 実施形態に係る半導体装置にキャパシタを内蔵した構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure which incorporated the capacitor in the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施形態に係る半導体装置に接続端子を内蔵した構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure which incorporated the connection terminal in the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施形態に係る半導体装置および電力変換装置において、ダイオードを更に備えた構成を示す概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram showing a configuration further including a diode in a semiconductor device and a power conversion device according to an embodiment. 図8Aは、実施形態に係る半導体装置および電力変換装置において、電流センサを更に備えた構成を示す概略回路図である。図8Bは、実施形態に係る半導体装置における電流センサの他の構成を示す概略図である。FIG. 8A is a schematic circuit diagram illustrating a configuration further including a current sensor in the semiconductor device and the power conversion device according to the embodiment. FIG. 8B is a schematic diagram illustrating another configuration of the current sensor in the semiconductor device according to the embodiment. 実施形態に係る半導体装置および電力変換装置における変換回路の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the conversion circuit in the semiconductor device which concerns on embodiment, and a power converter device. 実施形態に係る半導体装置および電力変換装置における変換回路の他の一例の説明図である。It is explanatory drawing of another example of the conversion circuit in the semiconductor device which concerns on embodiment, and a power converter device. 実施形態に係る半導体装置および電力変換装置における変換回路のさらに他の一例の説明図である。It is explanatory drawing of another example of the conversion circuit in the semiconductor device which concerns on embodiment, and a power converter device.

本発明の実施形態に係る半導体装置1は、図1に示すように、電力変換装置10に用いられる。電力変換装置10は、一対の第1端子T11,T12と、一対の第2端子T21,T22と、スイッチング素子Q1を有する変換回路3と、バイパススイッチ4と、制御回路5とを備えている。   A semiconductor device 1 according to an embodiment of the present invention is used in a power conversion device 10 as shown in FIG. The power conversion device 10 includes a pair of first terminals T11 and T12, a pair of second terminals T21 and T22, a conversion circuit 3 having a switching element Q1, a bypass switch 4, and a control circuit 5.

変換回路3は、一対の第1端子T11,T12間に入力される直流電圧を変換して一対の第2端子T21,T22間に出力する。ここで、「直流電圧を変換」とは、「電圧のレベルの変換」(昇圧、降圧)である。つまり、変換回路3は、一対の第1端子T11,T12間に入力される直流電圧を変換し、変換後の直流電圧を一対の第2端子T21,T22間に出力する。   The conversion circuit 3 converts a DC voltage input between the pair of first terminals T11 and T12 and outputs the DC voltage between the pair of second terminals T21 and T22. Here, “DC voltage conversion” is “voltage level conversion” (step-up and step-down). That is, the conversion circuit 3 converts the DC voltage input between the pair of first terminals T11 and T12, and outputs the converted DC voltage between the pair of second terminals T21 and T22.

スイッチング素子Q1は、変換回路3の一部であって、スイッチング制御される。バイパススイッチ4は、一対の第1端子T11,T12と一対の第2端子T21,T22との間において、変換回路3をバイパスするバイパス経路S1を開閉する。制御回路5は、変換回路3およびバイパススイッチ4を制御する。   The switching element Q1 is a part of the conversion circuit 3 and is switching-controlled. The bypass switch 4 opens and closes a bypass path S1 that bypasses the conversion circuit 3 between the pair of first terminals T11 and T12 and the pair of second terminals T21 and T22. The control circuit 5 controls the conversion circuit 3 and the bypass switch 4.

本実施形態の半導体装置1は、図1,2に示すように、上記の変換回路3のスイッチング素子Q1と、バイパススイッチ4と、パッケージ1Aとを備えている。そして、パッケージ1Aには、スイッチング素子Q1およびバイパススイッチ4が内蔵される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 of this embodiment includes the switching element Q1 of the conversion circuit 3, the bypass switch 4, and a package 1A. The package 1A incorporates a switching element Q1 and a bypass switch 4.

<電力変換装置の構成>
まず、本実施形態の半導体装置1が用いられる電力変換装置10について、より詳細に説明する。以下の説明では、一対の第1端子T11,T12間に入力される直流電圧を「入力電圧V1」、一対の第1端子T11,T12を流れる電流を「入力電流」という。また、以下の説明では、一対の第2端子T21,T22間から出力される電圧を「出力電圧V2」という。さらに、「端子」は、必ずしも、電線を接続するための部品として実体を有しなくてもよく、たとえば電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。
<Configuration of power converter>
First, the power conversion device 10 in which the semiconductor device 1 of the present embodiment is used will be described in more detail. In the following description, the DC voltage input between the pair of first terminals T11 and T12 is referred to as “input voltage V1”, and the current flowing through the pair of first terminals T11 and T12 is referred to as “input current”. In the following description, a voltage output from between the pair of second terminals T21 and T22 is referred to as “output voltage V2.” Furthermore, the “terminal” does not necessarily have a substance as a component for connecting the electric wire, and may be, for example, a lead of an electronic component or a part of a conductor included in a circuit board.

一対の第1端子T11,T12には、図1に示すように、直流電源6が接続されている。なお、端子や電子部品、電線等についての「接続」は、電気的な接続を含んでいる。このため、一対の第1端子T11,T12間には、直流電源6から直流電圧が入力される。ここでは、直流電源6として太陽電池を想定しているが、蓄電池や燃料電池などであってもよい。つまり、直流電源6は、直流電圧を発生する電源であればよい。   As shown in FIG. 1, a DC power supply 6 is connected to the pair of first terminals T11 and T12. Note that “connection” for terminals, electronic components, electric wires, and the like includes electrical connection. For this reason, a DC voltage is input from the DC power supply 6 between the pair of first terminals T11 and T12. Here, a solar cell is assumed as the DC power source 6, but a storage battery, a fuel cell, or the like may be used. That is, the DC power source 6 may be a power source that generates a DC voltage.

一対の第2端子T21,T22には、インバータ回路7が接続されている。このため、一対の第2端子T21,T22から出力される直流電圧がインバータ回路7に入力される。インバータ回路7は、たとえば4つのスイッチング素子からなるフルブリッジ・インバータであり、出力電圧V2を交流電圧に変換する。インバータ回路7の出力する交流電圧は負荷8に供給される。   The inverter circuit 7 is connected to the pair of second terminals T21 and T22. For this reason, the DC voltage output from the pair of second terminals T <b> 21 and T <b> 22 is input to the inverter circuit 7. The inverter circuit 7 is a full bridge inverter composed of, for example, four switching elements, and converts the output voltage V2 into an AC voltage. The AC voltage output from the inverter circuit 7 is supplied to the load 8.

負荷8は、交流電圧を受けて動作する機器や、電力系統である。もちろん、負荷8は、直流電圧を受けて動作する機器であってもよい。この場合、インバータ回路7は不要である。負荷8が電力系統である場合、インバータ回路7は、電力系統の系統電圧の位相と同期した電流が流れるように制御される。   The load 8 is a device that operates by receiving an AC voltage or a power system. Of course, the load 8 may be a device that operates by receiving a DC voltage. In this case, the inverter circuit 7 is unnecessary. When the load 8 is a power system, the inverter circuit 7 is controlled so that a current synchronized with the phase of the system voltage of the power system flows.

一対の第1端子T11,T12間には、入力キャパシタC1が接続されている。また、一対の第2端子T21,T22間には、出力キャパシタC2が接続されている。入力キャパシタC1は、入力電圧V1を安定化する機能を有する。出力キャパシタC2は、出力電圧V2を安定化する機能を有する。また、入力キャパシタC1および出力キャパシタC2は、バイパススイッチ4のスイッチング制御により生じるノイズを吸収する。   An input capacitor C1 is connected between the pair of first terminals T11 and T12. An output capacitor C2 is connected between the pair of second terminals T21 and T22. The input capacitor C1 has a function of stabilizing the input voltage V1. The output capacitor C2 has a function of stabilizing the output voltage V2. Further, the input capacitor C1 and the output capacitor C2 absorb noise generated by switching control of the bypass switch 4.

変換回路3は、昇圧型のDC/DCコンバータであり、リアクトルL1と、ダイオードD1と、スイッチング素子Q1とで構成されている。リアクトルL1の両端のうち、第1端は高電位側の第1端子T11に接続され、第2端はダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1のカソードは、高電位側の第2端子T21に接続されている。   The conversion circuit 3 is a step-up DC / DC converter, and includes a reactor L1, a diode D1, and a switching element Q1. Of the two ends of the reactor L1, the first end is connected to the first terminal T11 on the high potential side, and the second end is connected to the anode of the diode D1. The cathode of the diode D1 is connected to the second terminal T21 on the high potential side.

スイッチング素子Q1は、エンハンスメント型のnチャネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)からなる。スイッチング素子Q1のソースは、低電位側の第1端子T12および第2端子T22に接続されている。スイッチング素子Q1のドレインは、リアクトルL1の第2端およびダイオードD1のアノードに接続されている。スイッチング素子Q1は、制御回路5から与えられる制御信号によりオン/オフする。なお、スイッチング素子Q1はMOSFETに限定されず、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)やバイポーラトランジスタなどの他の半導体スイッチ素子であってもよい。   The switching element Q1 is composed of an enhancement type n-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The source of the switching element Q1 is connected to the first terminal T12 and the second terminal T22 on the low potential side. The drain of the switching element Q1 is connected to the second end of the reactor L1 and the anode of the diode D1. The switching element Q1 is turned on / off by a control signal supplied from the control circuit 5. Switching element Q1 is not limited to a MOSFET, and may be another semiconductor switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a bipolar transistor.

変換回路3は、出力電圧V2が安定するように、入力電圧V1を昇圧して出力する。ここで、「出力電圧V2が安定する」とは、出力電圧V2の電圧値が大幅に変動しないように出力電圧V2の電圧値の変動が抑制されている状態を意味し、出力電圧V2が定電圧に維持される状態だけでなく、出力電圧V2がある範囲に収まる状態を含む。たとえば、負荷8が電力系統であれば、変換回路3は、出力電圧V2が基準電圧以上となるように(つまり、出力電圧V2が系統電圧よりも高くなるように)入力電圧V1を昇圧する。基準電圧は、たとえば330〔V〕である。   The conversion circuit 3 boosts and outputs the input voltage V1 so that the output voltage V2 is stable. Here, “the output voltage V2 is stable” means a state in which the fluctuation of the voltage value of the output voltage V2 is suppressed so that the voltage value of the output voltage V2 does not fluctuate significantly. This includes not only a state where the voltage is maintained but also a state where the output voltage V2 falls within a certain range. For example, if the load 8 is a power system, the conversion circuit 3 boosts the input voltage V1 so that the output voltage V2 is equal to or higher than the reference voltage (that is, the output voltage V2 is higher than the system voltage). The reference voltage is, for example, 330 [V].

バイパススイッチ4は、エンハンスメント型のnチャネルMOSFETからなる。バイパススイッチ4のソースは、高電位側の第1端子T11およびリアクトルL1の第1端に接続されている。バイパススイッチ4のドレインは、高電位側の第2端子T21およびダイオードD1のカソードに接続されている。また、バイパススイッチ4のドレイン−ソース間には、ダイオード41が接続されている。ダイオード41は、アノードがバイパススイッチ4のソースに、カソードがバイパススイッチ4のドレインに接続されている。ここでは、ダイオード41は、バイパススイッチ4の寄生ダイオードである。   The bypass switch 4 is composed of an enhancement type n-channel MOSFET. The source of the bypass switch 4 is connected to the first terminal T11 on the high potential side and the first end of the reactor L1. The drain of the bypass switch 4 is connected to the second terminal T21 on the high potential side and the cathode of the diode D1. A diode 41 is connected between the drain and source of the bypass switch 4. The diode 41 has an anode connected to the source of the bypass switch 4 and a cathode connected to the drain of the bypass switch 4. Here, the diode 41 is a parasitic diode of the bypass switch 4.

バイパススイッチ4は、変換回路3のリアクトルL1およびダイオードD1の直列回路と並列に接続されている。言い換えれば、バイパススイッチ4は、一対の第1端子T11,T12と一対の第2端子T21,T22との間において、変換回路3をバイパスするバイパス経路S1に設けられている。そして、バイパススイッチ4は、制御回路5から与えられる駆動信号によりオン/オフすることで、バイパス経路S1を開閉する。   The bypass switch 4 is connected in parallel with the series circuit of the reactor L1 and the diode D1 of the conversion circuit 3. In other words, the bypass switch 4 is provided in the bypass path S1 that bypasses the conversion circuit 3 between the pair of first terminals T11 and T12 and the pair of second terminals T21 and T22. The bypass switch 4 opens and closes the bypass path S <b> 1 by being turned on / off by a drive signal supplied from the control circuit 5.

なお、バイパススイッチ4はMOSFETに限定されず、たとえばIGBT、RB−IGBT(Reverse Blocking IGBT:逆阻止IGBT)、バイポーラトランジスタ、トライアックなどの他の半導体スイッチ素子であってもよい。その他、バイパススイッチ4は、GaN(窒化ガリウム)系の半導体スイッチング素子であってもよい。   The bypass switch 4 is not limited to a MOSFET, and may be another semiconductor switch element such as an IGBT, an RB-IGBT (Reverse Blocking IGBT), a bipolar transistor, or a triac. In addition, the bypass switch 4 may be a GaN (gallium nitride) based semiconductor switching element.

制御回路5は、たとえばマイコン(マイクロコンピュータ)やDSP(Digital Signal Processor)を主構成としており、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。制御回路5は、変換回路3のスイッチング素子Q1に制御信号を与え、オン/オフを切り替えることで変換回路3を制御する。この制御信号は、PWM(Pulse Width Modulation)信号である。なお、制御信号はPWM信号に限定されず、たとえばPFM(Pulse Frequency Modulation)信号やPAM(Pulse Amplitude Modulation)信号であってもよい。   The control circuit 5 is mainly composed of, for example, a microcomputer (DSP) or a DSP (Digital Signal Processor), and executes various processes by executing a program stored in the memory. The program may be provided through a telecommunication line or may be provided by being stored in a storage medium. The control circuit 5 gives a control signal to the switching element Q1 of the conversion circuit 3, and controls the conversion circuit 3 by switching on / off. This control signal is a PWM (Pulse Width Modulation) signal. The control signal is not limited to a PWM signal, and may be, for example, a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal or a PAM (Pulse Amplitude Modulation) signal.

制御回路5は、バイパススイッチ4に駆動信号を与え、オン/オフを切り替えることでバイパススイッチ4を制御する。具体的には、制御回路5は、一対の第1端子T11,T12間に入力される電圧(入力電圧V1)が目標範囲に収まっているときに、バイパススイッチ4をオンにする制御を実行する。ここで、目標範囲の上限は、有限ではなく無限大であってもよい。たとえば、制御回路5は、「入力電圧V1が目標電圧以上である」ときに「入力電圧V1が目標範囲に収まっている」として、バイパススイッチ4をオンにする。目標電圧は、出力電圧V2に応じて設定される。負荷8が電力系統であれば、出力電圧V2がたとえば330〔V〕以上となればよいので、目標電圧は330Vに設定されてもよい。   The control circuit 5 gives a drive signal to the bypass switch 4 and controls the bypass switch 4 by switching on / off. Specifically, the control circuit 5 executes control to turn on the bypass switch 4 when the voltage (input voltage V1) input between the pair of first terminals T11 and T12 is within the target range. . Here, the upper limit of the target range is not limited and may be infinite. For example, when the “input voltage V1 is equal to or higher than the target voltage”, the control circuit 5 determines that “the input voltage V1 is within the target range” and turns on the bypass switch 4. The target voltage is set according to the output voltage V2. If the load 8 is a power system, the output voltage V2 only needs to be, for example, 330 [V] or higher, so the target voltage may be set to 330V.

電力変換装置10は、インバータ回路7を含めてパワーコンディショナを構成している。このパワーコンディショナは、定常時、系統連系運転を行い、直流電源6から入力される直流電力を交流電力に変換し、負荷8である電力系統へ出力する。また、パワーコンディショナは、電力系統の停電等の異常時には、解列器を開放し、電力系統から解列された状態で交流電力を出力する自立運転を行うように構成されている。なお、電力変換装置10の用途は、パワーコンディショナに限定されるわけではない。   The power converter 10 forms a power conditioner including the inverter circuit 7. This power conditioner performs grid connection operation in a steady state, converts DC power input from the DC power source 6 into AC power, and outputs the AC power to the power system as the load 8. Further, the power conditioner is configured to perform a self-sustained operation in which the disconnector is opened and AC power is output in a state disconnected from the power system when an abnormality such as a power failure occurs in the power system. In addition, the use of the power converter device 10 is not necessarily limited to a power conditioner.

<電力変換装置の動作>
以下、電力変換装置10の動作について説明する。以下の説明では、直流電源6が太陽電池、負荷8が電力系統であると仮定する。また、以下の説明では、制御回路5が入力電圧V1を監視していると仮定する。
<Operation of power converter>
Hereinafter, the operation of the power conversion apparatus 10 will be described. In the following description, it is assumed that the DC power source 6 is a solar cell and the load 8 is a power system. In the following description, it is assumed that the control circuit 5 is monitoring the input voltage V1.

入力電圧V1が目標電圧を下回っているとき、制御回路5は、変換回路3のスイッチング素子Q1を制御することで、入力電圧V1を昇圧させる。つまり、日射量が少ない場合など直流電源6の電源電圧が目標電圧を下回っているときは、変換回路3が動作する。このとき、制御回路5は、バイパススイッチ4がオフとなるように制御する。したがって、入力電圧V1が目標電圧を下回っているときは、バイパス経路S1が開くため、バイパス経路S1には電流が流れない。また、このときは、入力電圧V1が出力電圧V2よりも小さいので、ダイオード41には電流が流れない。   When the input voltage V1 is lower than the target voltage, the control circuit 5 controls the switching element Q1 of the conversion circuit 3 to boost the input voltage V1. That is, when the power supply voltage of the DC power supply 6 is lower than the target voltage, such as when the amount of solar radiation is small, the conversion circuit 3 operates. At this time, the control circuit 5 performs control so that the bypass switch 4 is turned off. Therefore, when the input voltage V1 is lower than the target voltage, the bypass path S1 is opened, so that no current flows through the bypass path S1. At this time, since the input voltage V1 is smaller than the output voltage V2, no current flows through the diode 41.

入力電圧V1が目標電圧以上になったとき、入力電圧V1を昇圧させる必要がないため、制御回路5は、変換回路3のスイッチング素子Q1の制御を停止する。つまり、十分な日射量があるために直流電源6の電源電圧が目標電圧以上になったときは、変換回路3の動作が停止する。このとき、制御回路5は、バイパススイッチ4がオンとなるように制御する。したがって、入力電圧V1が目標電圧以上になったときは、バイパス経路S1が閉じ、バイパス経路S1に電流が流れる。そして、入力電流は、変換回路3のリアクトルL1およびダイオードD1の直列回路と、バイパス経路S1とに分かれて流れる。   When the input voltage V1 becomes equal to or higher than the target voltage, the control circuit 5 stops controlling the switching element Q1 of the conversion circuit 3 because there is no need to boost the input voltage V1. That is, when there is a sufficient amount of solar radiation and the power supply voltage of the DC power supply 6 becomes equal to or higher than the target voltage, the operation of the conversion circuit 3 is stopped. At this time, the control circuit 5 performs control so that the bypass switch 4 is turned on. Therefore, when the input voltage V1 becomes equal to or higher than the target voltage, the bypass path S1 is closed and a current flows through the bypass path S1. Then, the input current flows separately to the series circuit of the reactor L1 and the diode D1 of the conversion circuit 3 and the bypass path S1.

ここで、変換回路3の動作が停止しているときに、変換回路3(リアクトルL1およびダイオードD1)に電流が流れると、導通損失が生じて電力変換装置10の変換効率が低下する。そこで、電力変換装置10では、変換回路3の動作が停止しているときに、バイパス経路S1を閉じ、バイパス経路S1に電流を流して導通損失を低減することで、電力変換装置10の変換効率を向上させている。なお、バイパススイッチ4のオン抵抗は、変換回路3のリアクトルL1およびダイオードD1の直列回路の抵抗よりも小さいことが好ましい。この場合、入力電流の大部分がバイパス経路S1を流れるので、導通損失をより低減することができる。   Here, when the operation of the conversion circuit 3 is stopped, if a current flows through the conversion circuit 3 (reactor L1 and diode D1), conduction loss occurs and the conversion efficiency of the power conversion device 10 decreases. Therefore, in the power conversion device 10, when the operation of the conversion circuit 3 is stopped, the conversion efficiency of the power conversion device 10 is reduced by closing the bypass path S1 and flowing a current through the bypass path S1 to reduce conduction loss. Has improved. Note that the on-resistance of the bypass switch 4 is preferably smaller than the resistance of the series circuit of the reactor L1 of the conversion circuit 3 and the diode D1. In this case, since most of the input current flows through the bypass path S1, the conduction loss can be further reduced.

<半導体装置の構成>
以下、本実施形態の半導体装置1について、より詳細に説明する。本実施形態の半導体装置1は、図1,2に示すように、変換回路3のスイッチング素子Q1と、変換回路3のダイオードD1と、バイパススイッチ4と、これらが内蔵されるパッケージ1Aとを備えた、いわゆるパワーモジュールである。なお、図2に示すパッケージ1Aの内部の構造は一例であり、この構造に限定する趣旨ではない。
<Configuration of semiconductor device>
Hereinafter, the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described in more detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes a switching element Q1 of the conversion circuit 3, a diode D1 of the conversion circuit 3, a bypass switch 4, and a package 1A in which these are built. It is a so-called power module. Note that the internal structure of the package 1A shown in FIG. 2 is an example, and the present invention is not limited to this structure.

パッケージ1Aは、凹所を有し、凹所の底に複数の配線導体P1〜P5を有している。そして、パッケージ1Aは、たとえばシリコーン樹脂などの絶縁材を凹所に充填することで構成されている。パッケージ1Aの配線導体P1〜P5のうち配線導体P2,P3,P5には、それぞれスイッチング素子Q1、ダイオードD1、バイパススイッチ4がベアチップ実装されている。言い換えれば、パッケージ1Aには、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1と、バイパススイッチ4とが内蔵されている。   The package 1A has a recess, and has a plurality of wiring conductors P1 to P5 at the bottom of the recess. The package 1A is configured by filling a recess with an insulating material such as silicone resin. Of the wiring conductors P1 to P5 of the package 1A, the switching elements Q1, the diode D1, and the bypass switch 4 are bare-chip mounted on the wiring conductors P2, P3, and P5, respectively. In other words, the switching element Q1, the diode D1, and the bypass switch 4 are built in the package 1A.

配線導体P1〜P5は、たとえばセラミック、アルミニウム、銅などの熱抵抗の低い材料により形成されている。配線導体P2に実装されるスイッチング素子Q1と、配線導体P1,P3との間は、それぞれボンディングワイヤW1により接続されている。また、ダイオードD1およびバイパススイッチ4と、配線導体P4との間は、それぞれボンディングワイヤW1により接続されている。   The wiring conductors P1 to P5 are made of a material having a low thermal resistance such as ceramic, aluminum, or copper. The switching element Q1 mounted on the wiring conductor P2 and the wiring conductors P1 and P3 are respectively connected by bonding wires W1. The diode D1 and the bypass switch 4 are connected to the wiring conductor P4 by bonding wires W1.

パッケージ1Aは、3つの入力端子11,12,13と、2つの出力端子21,22とを備えている。入力端子11は、高電位側の第1端子T11に接続されている。入力端子12は、リアクトルL1の第2端に接続されている。入力端子13は、低電位側の第1端子T12に接続されている。出力端子21は、高電位側の第2端子T21に接続されている。出力端子22は、低電位側の第2端子T22に接続されている。   The package 1A includes three input terminals 11, 12, 13 and two output terminals 21, 22. The input terminal 11 is connected to the first terminal T11 on the high potential side. The input terminal 12 is connected to the second end of the reactor L1. The input terminal 13 is connected to the first terminal T12 on the low potential side. The output terminal 21 is connected to the second terminal T21 on the high potential side. The output terminal 22 is connected to the second terminal T22 on the low potential side.

入力端子11と出力端子21との間には、配線導体P4,P5およびボンディングワイヤW1を介して、バイパススイッチ4が接続されている。つまり、入力端子11と出力端子21との間は、バイパス経路S1の一部となっている。入力端子12と出力端子21との間には、配線導体P1,P3,P4およびボンディングワイヤW1を介して、スイッチング素子Q1およびダイオードD1の直列回路が接続されている。また、入力端子13と出力端子22との間は、配線導体P2により接続されている。   A bypass switch 4 is connected between the input terminal 11 and the output terminal 21 via wiring conductors P4 and P5 and a bonding wire W1. That is, a portion between the input terminal 11 and the output terminal 21 is a part of the bypass path S1. A series circuit of a switching element Q1 and a diode D1 is connected between the input terminal 12 and the output terminal 21 via wiring conductors P1, P3, P4 and a bonding wire W1. Further, the input terminal 13 and the output terminal 22 are connected by a wiring conductor P2.

<比較例>
以下、比較例の半導体装置100について説明する。ただし、以下の説明では、実施形態の半導体装置1と共通する構成について説明を適宜省略する。比較例の半導体装置100は、図3に示すように、パッケージ1Aにバイパススイッチ4が内蔵されていない点で、本実施形態の半導体装置1と異なっている。
<Comparative example>
Hereinafter, the semiconductor device 100 of the comparative example will be described. However, in the following description, description of the configuration common to the semiconductor device 1 of the embodiment is omitted as appropriate. The semiconductor device 100 of the comparative example is different from the semiconductor device 1 of the present embodiment in that the bypass switch 4 is not built in the package 1A as shown in FIG.

パッケージ1Aは、2つの入力端子101,102と、2つの出力端子111,112とを備えている。入力端子101は、リアクトルL1の第2端に接続されている。入力端子102は、低電位側の第1端子T12に接続されている。出力端子111は、高電位側の第2端子T21に接続されている。出力端子112は、低電位側の第2端子T22に接続されている。   The package 1A includes two input terminals 101 and 102 and two output terminals 111 and 112. The input terminal 101 is connected to the second end of the reactor L1. The input terminal 102 is connected to the first terminal T12 on the low potential side. The output terminal 111 is connected to the second terminal T21 on the high potential side. The output terminal 112 is connected to the second terminal T22 on the low potential side.

入力端子101と出力端子111との間には、配線導体P1,P3,P4およびボンディングワイヤW1を介して、スイッチング素子Q1およびダイオードD1の直列回路が接続されている。また、入力端子102と出力端子112との間は、配線導体P2により接続されている。   A series circuit of a switching element Q1 and a diode D1 is connected between the input terminal 101 and the output terminal 111 via wiring conductors P1, P3, P4 and a bonding wire W1. Further, the input terminal 102 and the output terminal 112 are connected by a wiring conductor P2.

バイパススイッチ4は、ディスクリート部品120で構成されている。ディスクリート部品120の第1端子は、パッケージ1Aの外側において、入力キャパシタC1およびリアクトルL1の接続点に接続されている。また、ディスクリート部品120の第2端子は、出力キャパシタC2および出力端子111の接続点に接続されている。   The bypass switch 4 includes a discrete component 120. A first terminal of the discrete component 120 is connected to a connection point between the input capacitor C1 and the reactor L1 outside the package 1A. The second terminal of the discrete component 120 is connected to the connection point between the output capacitor C2 and the output terminal 111.

ここで、電力変換装置10は、たとえば、入力キャパシタC1、出力キャパシタC2、変換回路3、バイパススイッチ4などをプリント基板に実装することで構成される。そして、電力変換装置10に比較例の半導体装置100を用いる場合、バイパススイッチ4を含むバイパス経路S1を構成するには、比較例の半導体装置100を迂回してプリント基板上に配線を形成する必要がある。   Here, the power conversion device 10 is configured by mounting, for example, an input capacitor C1, an output capacitor C2, a conversion circuit 3, a bypass switch 4 and the like on a printed board. When the semiconductor device 100 of the comparative example is used for the power conversion device 10, in order to configure the bypass path S1 including the bypass switch 4, it is necessary to form a wiring on the printed circuit board by bypassing the semiconductor device 100 of the comparative example. There is.

このため、比較例の半導体装置100を用いた電力変換装置10では、バイパス経路S1の配線長が長くなり、配線インピーダンスが大きくなる。そして、この場合、配線インピーダンスが大きいことに起因して、バイパス経路S1で発生し得る損失やノイズが大きくなる。   For this reason, in the power converter device 10 using the semiconductor device 100 of the comparative example, the wiring length of the bypass path S1 is increased and the wiring impedance is increased. In this case, the loss and noise that can occur in the bypass path S1 increase due to the large wiring impedance.

<効果>
本実施形態の半導体装置1では、変換回路3のスイッチング素子Q1とバイパススイッチ4とが1つのパッケージ1Aに内蔵されている。このため、本実施形態の半導体装置1では、半導体装置1を迂回せずともバイパス経路S1を構成することができるので、比較例の半導体装置100と比べて、バイパス経路S1の配線長を短くすることができる。その結果、本実施形態の半導体装置1では、比較例の半導体装置100と比べて、バイパス経路S1の配線インピーダンスを小さくすることができる。したがって、本実施形態の半導体装置1では、比較例の半導体装置100と比べて、変換回路3をバイパスするバイパス経路S1で発生し得る損失やノイズを低減することができる。
<Effect>
In the semiconductor device 1 of this embodiment, the switching element Q1 and the bypass switch 4 of the conversion circuit 3 are built in one package 1A. For this reason, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the bypass path S1 can be configured without bypassing the semiconductor device 1, so that the wiring length of the bypass path S1 is made shorter than that of the semiconductor device 100 of the comparative example. be able to. As a result, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring impedance of the bypass path S1 can be reduced as compared with the semiconductor device 100 of the comparative example. Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, loss and noise that can occur in the bypass path S1 that bypasses the conversion circuit 3 can be reduced as compared with the semiconductor device 100 of the comparative example.

また、本実施形態の半導体装置1では、熱抵抗が低いため、熱が分散し易く、一部の素子(たとえば、スイッチング素子Q1)のみが高温になるのを防止することができる。さらに、本実施形態の半導体装置1は、上述したように、熱が分散し易い構成であるため、パッケージ1Aに内蔵された複数の素子(たとえば、スイッチング素子Q1など)の温度にバラつきが生じ難い。したがって、本実施形態の半導体装置1では、たとえばサーミスタをパッケージ1Aに内蔵すれば、パッケージ1Aに内蔵された複数の素子の温度を一括して監視することができる。   Further, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, since the thermal resistance is low, heat is easily dispersed, and only a part of the elements (for example, the switching element Q1) can be prevented from becoming high temperature. Furthermore, since the semiconductor device 1 of the present embodiment has a configuration in which heat is easily dispersed as described above, the temperature of a plurality of elements (for example, the switching element Q1 and the like) incorporated in the package 1A is unlikely to vary. . Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, for example, if a thermistor is incorporated in the package 1A, the temperatures of a plurality of elements incorporated in the package 1A can be monitored collectively.

また、本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1Aは、出力キャパシタC2およびバイパススイッチ4の接続点が内蔵されている。したがって、本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1Aの外側で出力キャパシタC2とバイパススイッチ4とを接続する場合と比べて、バイパス経路S1の配線が容易である。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。   Further, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the package 1A has a built-in connection point between the output capacitor C2 and the bypass switch 4. Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring of the bypass path S1 is easier than in the case where the output capacitor C2 and the bypass switch 4 are connected outside the package 1A. Note that whether or not to adopt the configuration is arbitrary.

また、本実施形態の半導体装置1では、配線導体P1〜P4は、パッケージ1A内の短手方向の中央(図2における上下方向の中央)において、入力端子12、スイッチング素子Q1、ダイオードD1、出力端子21が並ぶ方向に沿って配置されている。また、配線導体P2は、パッケージ1A内の短手方向における入力端子13側(図2における下側)において、入力端子13と出力端子22とが並ぶ方向に沿って配置されている。さらに、配線導体P4,P5は、パッケージ1A内の短手方向における入力端子11側(図2における上側)において、入力端子11とバイパススイッチ4とが並ぶ方向に沿って配置されている。そして、配線導体P4は、パッケージ1Aの短手方向における入力端子11側の部分と、パッケージ1Aの短手方向における中央部分とが繋がっており、上述の出力キャパシタC2およびバイパススイッチ4の接続点となっている。   Further, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring conductors P1 to P4 are arranged at the input terminal 12, the switching element Q1, the diode D1, the output at the center in the short direction (the center in the vertical direction in FIG. 2) in the package 1A. It arrange | positions along the direction where the terminal 21 is located in a line. Further, the wiring conductor P2 is arranged along the direction in which the input terminal 13 and the output terminal 22 are arranged on the input terminal 13 side (lower side in FIG. 2) in the short direction in the package 1A. Furthermore, the wiring conductors P4 and P5 are arranged along the direction in which the input terminal 11 and the bypass switch 4 are arranged on the input terminal 11 side (upper side in FIG. 2) in the short direction in the package 1A. The wiring conductor P4 is connected to the portion on the input terminal 11 side in the short direction of the package 1A and the central portion in the short direction of the package 1A, and the connection point between the output capacitor C2 and the bypass switch 4 described above. It has become.

このため、本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1A内におけるバイパス経路S1の配線長を短くすることができるので、結果として、バイパス経路S1全体の配線長を短くすることができる。   For this reason, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring length of the bypass path S1 in the package 1A can be shortened. As a result, the wiring length of the entire bypass path S1 can be shortened.

ところで、変換回路3では、スイッチング素子Q1のオン/オフを切り替える際にスイッチング損失が生じる。また、変換回路3では、スイッチング素子Q1に電流が流れる際に導通損失が生じる。そして、変換回路3では、スイッチング素子Q1のオン/オフを切り替える頻度が高いため、損失全体に占める割合は、スイッチング損失が導通損失よりも大きい。   Incidentally, in the conversion circuit 3, a switching loss occurs when the switching element Q1 is switched on / off. In the conversion circuit 3, conduction loss occurs when a current flows through the switching element Q1. And in the conversion circuit 3, since the frequency which switches on / off of the switching element Q1 is high, the ratio which occupies for the whole loss has a larger switching loss than a conduction loss.

一方、バイパススイッチ4でも、オン/オフを切り替える際にスイッチング損失が、電流が流れる際に導通損失が生じる。そして、バイパス経路S1の開閉を頻繁に行うことが殆どないため、バイパススイッチ4は、変換回路3のスイッチング素子Q1と比べてオン/オフを切り替える頻度が低い。このため、バイパススイッチ4では、損失全体に占める割合は、導通損失がスイッチング損失よりも大きい。   On the other hand, also in the bypass switch 4, switching loss occurs when switching on / off, and conduction loss occurs when current flows. Since the bypass path S1 is rarely frequently opened and closed, the bypass switch 4 is less frequently switched on / off than the switching element Q1 of the conversion circuit 3. For this reason, in the bypass switch 4, the ratio of the total loss to the total loss is larger than the switching loss.

そこで、本実施形態の半導体装置1において、変換回路3のスイッチング素子Q1は、バイパススイッチ4よりもスイッチング速度の速い素子であることが好ましい。この場合、スイッチング素子Q1のスイッチング損失を抑えることができるので、損失全体のうち支配的な損失を抑えることで高効率化を図ることができる。また、バイパススイッチ4には、スイッチング素子Q1と比べてスイッチング速度の遅い素子を用いることができるので、コストを低減することができる。なお、当該構成を採用するか否かは、任意である。   Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the switching element Q1 of the conversion circuit 3 is preferably an element having a faster switching speed than the bypass switch 4. In this case, since the switching loss of the switching element Q1 can be suppressed, high efficiency can be achieved by suppressing the dominant loss of the entire loss. In addition, since the bypass switch 4 can use an element having a lower switching speed than the switching element Q1, the cost can be reduced. Whether or not to adopt the configuration is arbitrary.

<キャパシタ>
ところで、電力変換装置10は、図4に示すように、キャパシタ42をさらに備えていてもよい。キャパシタ42は、バイパススイッチ4に並列に接続される。キャパシタ42は、通常、突入電流に対するインピーダンスが、バイパススイッチ4の突入電流に対するインピーダンスよりも小さい。したがって、この電力変換装置10では、突入電流をキャパシタ42に流すことができるので、バイパススイッチ4に突入電流が流れるのを防止することができる。
<Capacitor>
Incidentally, the power conversion apparatus 10 may further include a capacitor 42 as shown in FIG. The capacitor 42 is connected to the bypass switch 4 in parallel. The capacitor 42 normally has an impedance with respect to the inrush current smaller than the impedance with respect to the inrush current of the bypass switch 4. Therefore, in this power conversion device 10, since an inrush current can flow through the capacitor 42, it is possible to prevent an inrush current from flowing through the bypass switch 4.

ここで、本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1Aは、バイパススイッチ4に並列に接続されるキャパシタ42を含むサブ経路S11を有していてもよい。そして、サブ経路S11の少なくとも一部がパッケージ1Aに内蔵されていてもよい。   Here, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the package 1 </ b> A may have the sub-path S <b> 11 including the capacitor 42 connected in parallel to the bypass switch 4. And at least a part of the sub-path S11 may be built in the package 1A.

たとえば、図5に示すように、キャパシタ42が、パッケージ1Aに内蔵されていてもよい。この構成では、キャパシタ42をディスクリート部品としてパッケージ1Aの外側に配置する場合と比べて、キャパシタ42が接続される配線の長さを短くすることができる。このため、この構成では、キャパシタ42を通る経路の配線インピーダンスを小さくすることができ、バイパススイッチ4に突入電流が流れるのをより効果的に防止することができる。   For example, as shown in FIG. 5, the capacitor 42 may be incorporated in the package 1A. In this configuration, the length of the wiring to which the capacitor 42 is connected can be shortened as compared to the case where the capacitor 42 is disposed as a discrete component outside the package 1A. For this reason, in this configuration, the wiring impedance of the path passing through the capacitor 42 can be reduced, and the inrush current can be more effectively prevented from flowing into the bypass switch 4.

また、サブ経路S11は、図6に示すように、接続端子14,15,16を含んでいてもよい。接続端子14,15,16は、その一端がパッケージ1Aに内蔵され、他端がパッケージ1Aの外側においてキャパシタ42に接続される。この構成では、キャパシタ42はディスクリート部品であり、接続端子14,15の間に接続される。また、接続端子16は、配線導体P2により、入力端子13および出力端子22と接続される。そして、接続端子15と接続端子16との間に、キャパシタ421が接続される。キャパシタ421もディスクリート部品である。   Further, the sub-path S11 may include connection terminals 14, 15, and 16, as shown in FIG. One end of each of the connection terminals 14, 15 and 16 is built in the package 1A, and the other end is connected to the capacitor 42 outside the package 1A. In this configuration, the capacitor 42 is a discrete component and is connected between the connection terminals 14 and 15. The connection terminal 16 is connected to the input terminal 13 and the output terminal 22 by the wiring conductor P2. A capacitor 421 is connected between the connection terminal 15 and the connection terminal 16. The capacitor 421 is also a discrete component.

この構成では、突入電流が生じた際に、突入電流がループA1を流れる。ループA1は、入力端子11、配線導体P5、接続端子14、キャパシタ42、接続端子15、キャパシタ421、接続端子16、配線導体P2、入力端子13、キャパシタC1、入力端子11の順に電流が流れるループである。ループA1は、キャパシタC2を通るループA2よりも短くなる。ループA2は、入力端子11、配線導体P5、接続端子14、キャパシタ42、接続端子15、配線導体P4、出力端子21、キャパシタC2、出力端子22、配線導体P2、入力端子13、キャパシタC1、入力端子11を順に流れるループである。   In this configuration, when an inrush current occurs, the inrush current flows through the loop A1. The loop A1 is a loop in which current flows in the order of the input terminal 11, the wiring conductor P5, the connection terminal 14, the capacitor 42, the connection terminal 15, the capacitor 421, the connection terminal 16, the wiring conductor P2, the input terminal 13, the capacitor C1, and the input terminal 11. It is. The loop A1 is shorter than the loop A2 passing through the capacitor C2. The loop A2 includes the input terminal 11, the wiring conductor P5, the connection terminal 14, the capacitor 42, the connection terminal 15, the wiring conductor P4, the output terminal 21, the capacitor C2, the output terminal 22, the wiring conductor P2, the input terminal 13, the capacitor C1, and the input. It is a loop that flows through the terminals 11 in order.

このように、この構成では、突入電流が生じた際に、突入電流がキャパシタ42を通って流れるループを短くすることができるので、当該ループにおける配線インピーダンスを小さくすることができる。つまり、この構成では、突入電流が生じた際に、配線インピーダンスの小さいキャパシタ42を通る経路に突入電流が流れ易くなるため、突入電流を抑制する効果を高めることができる。また、この構成では、配線導体P2のうち接続端子16と接続される部分は、バイパス経路S1の一部を構成する複数(ここでは2つ)の配線導体P4,P5の間に延びて配置されている。言い換えれば、配線導体P2は、配線導体P4,P5の間を通して、入力端子13と接続端子16との間の経路を構成している。したがって、この構成では、配線導体P2をパッケージ1Aの出力端子21,22側の一辺に沿わせて配置する場合と比較して、キャパシタ42を通る経路をより短くすることができる。   Thus, in this configuration, when an inrush current is generated, the loop in which the inrush current flows through the capacitor 42 can be shortened, so that the wiring impedance in the loop can be reduced. That is, in this configuration, when an inrush current occurs, the inrush current easily flows through a path that passes through the capacitor 42 having a small wiring impedance, so that the effect of suppressing the inrush current can be enhanced. Further, in this configuration, the portion of the wiring conductor P2 connected to the connection terminal 16 extends between a plurality of (here, two) wiring conductors P4 and P5 that constitute a part of the bypass path S1. ing. In other words, the wiring conductor P2 constitutes a path between the input terminal 13 and the connection terminal 16 through the wiring conductors P4 and P5. Therefore, in this configuration, the path passing through the capacitor 42 can be made shorter as compared with the case where the wiring conductor P2 is disposed along one side of the output terminal 21 or 22 side of the package 1A.

なお、この構成では、キャパシタ421を備えているが、キャパシタ421を備えない構成においても、突入電流がキャパシタ42を通って流れるループを短くすることができる。   In this configuration, the capacitor 421 is provided. However, even in a configuration without the capacitor 421, the loop in which the inrush current flows through the capacitor 42 can be shortened.

<ダイオード>
本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1Aは、ダイオード41をさらに内蔵している。とくに、本実施形態の半導体装置1では、ダイオード41は、図1に示すように、バイパススイッチ4の寄生ダイオードである。既に述べたように、ダイオード41のアノードは、バイパススイッチ4のソースに接続されている。また、ダイオード41のカソードは、バイパススイッチ4のドレインに接続されている。つまり、ダイオード41は、バイパススイッチ4に並列に接続されている。
<Diode>
In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the package 1A further incorporates a diode 41. In particular, in the semiconductor device 1 of this embodiment, the diode 41 is a parasitic diode of the bypass switch 4 as shown in FIG. As already described, the anode of the diode 41 is connected to the source of the bypass switch 4. The cathode of the diode 41 is connected to the drain of the bypass switch 4. That is, the diode 41 is connected to the bypass switch 4 in parallel.

本実施形態の半導体装置1では、制御回路5が、ダイオード41が導通してからバイパススイッチ4をオンに制御することで、いわゆる同期整流を実現することができる。また、ダイオード41が導通してからバイパススイッチ4がオンになるので、バイパススイッチ4の両端の電位差(ドレインとソースとの電位差)を小さくした状態でオンにでき、バイパススイッチ4に過大な電流が流れるのを防止することができる。   In the semiconductor device 1 of the present embodiment, so-called synchronous rectification can be realized by the control circuit 5 controlling the bypass switch 4 to be turned on after the diode 41 is turned on. Since the bypass switch 4 is turned on after the diode 41 is turned on, the bypass switch 4 can be turned on with a small potential difference (potential difference between the drain and the source) at both ends of the bypass switch 4. It can be prevented from flowing.

また、本実施形態の半導体装置1がキャパシタ42をさらに備える構成であれば、バイパススイッチ4の寄生ダイオードと、キャパシタ42とが並列に接続される構成となる。言い換えれば、ダイオード41およびキャパシタ42が、バイパススイッチ4に並列に接続される。   Further, if the semiconductor device 1 of the present embodiment further includes the capacitor 42, the parasitic diode of the bypass switch 4 and the capacitor 42 are connected in parallel. In other words, the diode 41 and the capacitor 42 are connected to the bypass switch 4 in parallel.

もちろん、ダイオード41は、図7に示すように、寄生ダイオードの代わりに、バイパススイッチ4とは別の部品であってもよい。この場合、ダイオード41がバイパススイッチ4よりも突入電流に対する耐性が優れているのが好ましい。つまり、直流電源6の電源投入時や直流電源6の電源電圧の変動により生じる突入電流をダイオード41に流すことができるので、バイパススイッチ4に突入電流が流れるのを防止することができる。その他、本実施形態の半導体装置1は、バイパススイッチ4の寄生ダイオードと別に、さらにダイオード41を備えていてもよい。   Of course, as shown in FIG. 7, the diode 41 may be a component different from the bypass switch 4 instead of the parasitic diode. In this case, it is preferable that the diode 41 is more resistant to inrush current than the bypass switch 4. That is, since an inrush current generated when the DC power supply 6 is turned on or due to fluctuations in the power supply voltage of the DC power supply 6 can be caused to flow through the diode 41, the inrush current can be prevented from flowing into the bypass switch 4. In addition, the semiconductor device 1 of the present embodiment may further include a diode 41 in addition to the parasitic diode of the bypass switch 4.

本実施形態の半導体装置1では、ダイオード41をディスクリート部品としてパッケージ1Aの外側に配置する場合と比べて、ダイオード41が接続される配線の長さを短くすることができる。このため、本実施形態の半導体装置1では、ダイオード41を通る経路の配線インピーダンスを小さくすることができ、バイパススイッチ4に過大な電流が流れるのをより効果的に防止することができる。なお、ダイオード41を備えるか否かは任意である。また、ダイオード41をパッケージ1Aに内蔵するか否かも任意である。   In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the length of the wiring to which the diode 41 is connected can be shortened as compared with the case where the diode 41 is disposed as a discrete component outside the package 1A. For this reason, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring impedance of the path passing through the diode 41 can be reduced, and it is possible to more effectively prevent an excessive current from flowing through the bypass switch 4. Whether or not the diode 41 is provided is arbitrary. Whether or not the diode 41 is built in the package 1A is also arbitrary.

<電流センサ>
また、本実施形態の半導体装置1では、パッケージ1Aは、図8Aに示すように、電流センサ43をさらに内蔵していてもよい。電流センサ43は、入力端子11とバイパススイッチ4との間に設けられており、バイパス経路S1を流れる電流を検出する機能を有している。電流センサ43は、たとえばシャント抵抗を用いて構成され、検出値(電流値)に応じた信号を、制御回路5に出力する。そして、制御回路5は、電流センサ43の検出結果に応じてバイパススイッチ4を制御する。
<Current sensor>
In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the package 1A may further include a current sensor 43 as shown in FIG. 8A. The current sensor 43 is provided between the input terminal 11 and the bypass switch 4 and has a function of detecting a current flowing through the bypass path S1. The current sensor 43 is configured using a shunt resistor, for example, and outputs a signal corresponding to the detected value (current value) to the control circuit 5. The control circuit 5 controls the bypass switch 4 according to the detection result of the current sensor 43.

具体的には、制御回路5は、電流センサ43の検出値を所定の電流値と比較する。そして、制御回路5は、バイパス経路S1に電流が流れているときに、当該検出値が所定の電流値を上回ると、バイパススイッチ4をオフに制御する。この構成では、電流センサ43により、バイパススイッチ4に過大な電流が流れるのを防止することができる。   Specifically, the control circuit 5 compares the detection value of the current sensor 43 with a predetermined current value. Then, the control circuit 5 controls the bypass switch 4 to be turned off when the detected value exceeds a predetermined current value when a current flows in the bypass path S1. In this configuration, the current sensor 43 can prevent an excessive current from flowing through the bypass switch 4.

また、この構成では、バイパススイッチ4がダイオード41(寄生ダイオード)を備えていれば、制御回路5は以下の制御が可能である。変換回路3が動作しているとき、入力電圧V1が出力電圧V2を下回っているので、ダイオード41は非導通であり、バイパス経路S1に電流が流れない。一方、変換回路3の動作が停止しているとき、入力電圧V1が出力電圧V2以上となるので、ダイオード41が導通し、バイパス経路S1に電流が流れる。したがって、制御回路5は、電流センサ43の検出結果により、変換回路3の動作が停止しているときにバイパススイッチ4をオンに制御することができる。   In this configuration, if the bypass switch 4 includes a diode 41 (parasitic diode), the control circuit 5 can perform the following control. When the conversion circuit 3 is operating, since the input voltage V1 is lower than the output voltage V2, the diode 41 is non-conductive and no current flows through the bypass path S1. On the other hand, when the operation of the conversion circuit 3 is stopped, the input voltage V1 becomes equal to or higher than the output voltage V2, so that the diode 41 becomes conductive and a current flows through the bypass path S1. Therefore, the control circuit 5 can control the bypass switch 4 to be turned on when the operation of the conversion circuit 3 is stopped based on the detection result of the current sensor 43.

また、この構成では、制御回路5は、電流センサ43で検出される電流の向きが逆向きであれば、バイパススイッチ4に異常が発生していると判定することができる。つまり、電流センサ43で検出される電流の向きが逆向きとなるのは、変換回路3が動作しているにも関わらずバイパススイッチ4がオンになっている場合であり、バイパススイッチ4に異常が発生しているからである。   In this configuration, the control circuit 5 can determine that an abnormality has occurred in the bypass switch 4 if the direction of the current detected by the current sensor 43 is opposite. That is, the direction of the current detected by the current sensor 43 is reversed when the bypass switch 4 is turned on even though the conversion circuit 3 is operating. This is because it has occurred.

ここで、電流センサ43をパッケージ1Aの外側に配置する場合、電流センサ43に接続される配線の長さが長くなるため、当該配線に流れる電流により誘起される電磁ノイズが電流センサ43に影響を及ぼす可能性がある。このノイズ対策としてフィルタ回路を設けることが考えられる。しかし、この場合、フィルタ回路により電流センサ43で検出される電流波形が鈍り、検出に要する時間が長くなってしまう。   Here, when the current sensor 43 is arranged outside the package 1A, the length of the wiring connected to the current sensor 43 becomes long, so that electromagnetic noise induced by the current flowing through the wiring affects the current sensor 43. There is a possibility of effect. It is conceivable to provide a filter circuit as a countermeasure against this noise. However, in this case, the current waveform detected by the current sensor 43 by the filter circuit becomes dull, and the time required for detection becomes long.

一方、上記のように電流センサ43をパッケージ1Aに内蔵すれば、電流センサ43に接続される配線の長さが短くなるので、配線インピーダンスを小さくすることができる。その結果、当該配線に流れる電流により誘起される電磁ノイズも低減されるので、ノイズ対策としてのフィルタ回路の容量を下げることができ、電流センサ43が検出に要する時間を短くすることができる。   On the other hand, if the current sensor 43 is built in the package 1A as described above, the length of the wiring connected to the current sensor 43 is shortened, so that the wiring impedance can be reduced. As a result, electromagnetic noise induced by the current flowing through the wiring is also reduced, so that the capacity of the filter circuit as a countermeasure against noise can be reduced, and the time required for the current sensor 43 to detect can be shortened.

また、電流センサ43は、バイパススイッチ4と一体に構成されていてもよい。たとえば図8Bに示すように、バイパススイッチ4がIGBTで構成されている場合、IGBTのエミッタ端子に接続されるセンス端子ST1を設け、このセンス端子ST1を電流センサ43としてもよい。つまり、センス端子ST1には、バイパススイッチ4のコレクタ−エミッタ間を流れる電流に比例した微小な電流が流れる。このため、この微小な電流によって生じるセンス端子ST1の出力を監視することで、バイパス経路S1を流れる電流を間接的に検出することが可能である。   Further, the current sensor 43 may be configured integrally with the bypass switch 4. For example, as shown in FIG. 8B, when the bypass switch 4 is formed of an IGBT, a sense terminal ST1 connected to the emitter terminal of the IGBT may be provided, and the sense terminal ST1 may be used as the current sensor 43. That is, a small current proportional to the current flowing between the collector and emitter of the bypass switch 4 flows to the sense terminal ST1. Therefore, by monitoring the output of the sense terminal ST1 generated by this minute current, it is possible to indirectly detect the current flowing through the bypass path S1.

なお、制御回路5とは別に、電流センサ43の検出結果に応じてバイパススイッチ4を制御する過電流検出回路を設けてもよい。この場合、過電流検出回路は、パッケージ1Aに内蔵されていてもよい。   In addition to the control circuit 5, an overcurrent detection circuit that controls the bypass switch 4 according to the detection result of the current sensor 43 may be provided. In this case, the overcurrent detection circuit may be built in the package 1A.

<変換回路>
上述の電力変換装置10では、変換回路3は昇圧型のDC/DCコンバータで構成されているが、他の構成であってもよい。以下、変換回路3の種々の構成について図9〜図11を用いて説明する。なお、図9〜図11では、電力変換装置10の構成の一部の図示を省略している。
<Conversion circuit>
In the power conversion device 10 described above, the conversion circuit 3 is configured by a step-up DC / DC converter, but may have other configurations. Hereinafter, various configurations of the conversion circuit 3 will be described with reference to FIGS. In addition, in FIGS. 9-11, illustration of a part of structure of the power converter device 10 is abbreviate | omitted.

変換回路3は、たとえば図9に示すように、2つの昇圧回路31,32からなる、いわゆるシンメトリ形のDC/DCコンバータで構成されていてもよい。昇圧回路31は、リアクトルL1と、ダイオードD1と、スイッチング素子Q1とで構成されている。昇圧回路32は、リアクトルL2と、ダイオードD2と、スイッチング素子Q2とで構成されている。   For example, as shown in FIG. 9, the conversion circuit 3 may be configured by a so-called symmetry type DC / DC converter including two booster circuits 31 and 32. The booster circuit 31 includes a reactor L1, a diode D1, and a switching element Q1. The booster circuit 32 includes a reactor L2, a diode D2, and a switching element Q2.

リアクトルL1およびダイオードD1の直列回路は、高電位側の第1端子T11と第2端子T21との間に接続されている。リアクトルL2およびダイオードD2の直列回路は、低電位側の第1端子T12と第2端子T22との間に接続されている。また、ダイオードD1,D2は、互いに逆向きとなっている。   A series circuit of the reactor L1 and the diode D1 is connected between the first terminal T11 and the second terminal T21 on the high potential side. The series circuit of the reactor L2 and the diode D2 is connected between the first terminal T12 and the second terminal T22 on the low potential side. The diodes D1 and D2 are opposite to each other.

一対の第1端子T11,T12間には、入力キャパシタC11,C12の直列回路が接続されている。入力キャパシタC11,C12の接続点は、一対の第1端子T11,T12の中間に位置する端子T13に接続されている。一対の第2端子T21,T22間には、出力キャパシタC21,C22の直列回路が接続されている。出力キャパシタC21,C22の接続点は、一対の第2端子T21,T22の中間に位置する端子T23に接続されている。また、端子T13および端子T23には、スイッチング素子Q1のソースと、スイッチング素子Q2のドレインとが接続されている。   A series circuit of input capacitors C11 and C12 is connected between the pair of first terminals T11 and T12. A connection point between the input capacitors C11 and C12 is connected to a terminal T13 located between the pair of first terminals T11 and T12. A series circuit of output capacitors C21 and C22 is connected between the pair of second terminals T21 and T22. A connection point between the output capacitors C21 and C22 is connected to a terminal T23 located between the pair of second terminals T21 and T22. Further, the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q2 are connected to the terminal T13 and the terminal T23.

この電力変換装置10は、昇圧回路31をバイパスするバイパス経路S1と、昇圧回路32をバイパスするバイパス経路S2とを有している。バイパス経路S1には、バイパススイッチ4Aが設けられている。バイパス経路S2には、バイパススイッチ4Bが設けられている。バイパススイッチ4A,4Bは、いずれもバイパススイッチ4と同じ機能を有する。また、バイパススイッチ4A,4Bは、互いに逆向きとなっている。   The power conversion apparatus 10 includes a bypass path S1 that bypasses the booster circuit 31 and a bypass path S2 that bypasses the booster circuit 32. A bypass switch 4A is provided in the bypass path S1. A bypass switch 4B is provided in the bypass path S2. The bypass switches 4A and 4B both have the same function as the bypass switch 4. Further, the bypass switches 4A and 4B are opposite to each other.

この変換回路3は、制御回路5がスイッチング素子Q1,Q2を制御することにより、出力電圧V2が安定するように、入力電圧V1を昇圧して出力する。また、この電力変換装置10では、制御回路5は、一対の第1端子T11,T12間に入力される電圧(入力電圧V1)が目標範囲に収まっているときに、バイパススイッチ4A,4Bをオンにする制御を実行する。   The conversion circuit 3 boosts and outputs the input voltage V1 so that the output voltage V2 is stabilized when the control circuit 5 controls the switching elements Q1 and Q2. In this power converter 10, the control circuit 5 turns on the bypass switches 4A and 4B when the voltage (input voltage V1) input between the pair of first terminals T11 and T12 is within the target range. Execute the control to

上記の変換回路3を採用する電力変換装置10において、本実施形態の半導体装置1は、変換回路3の2つのスイッチング素子Q1,Q2と、変換回路3の2つのダイオードD1,D2と、2つのバイパススイッチ4A,4Bとを備える。また、本実施形態の半導体装置1は、これらが内蔵される1つのパッケージ1Aを備える。なお、ダイオードD1,D2をパッケージ1Aに内蔵するか否かは任意である。   In the power conversion device 10 that employs the conversion circuit 3 described above, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes two switching elements Q1 and Q2 of the conversion circuit 3, two diodes D1 and D2 of the conversion circuit 3, and two Bypass switches 4A and 4B are provided. Further, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes one package 1A in which these are incorporated. Whether or not the diodes D1 and D2 are incorporated in the package 1A is arbitrary.

また、変換回路3は、たとえば図10に示すように、降圧型のDC/DCコンバータで構成されていてもよい。この変換回路3は、リアクトルL1と、ダイオードD1と、スイッチング素子Q1とで構成されている。リアクトルL1の両端のうち、第1端はダイオードD1のカソードに接続され、第2端は高電位側の第2端子T21に接続されている。ダイオードD1のアノードは、低電位側の第1端子T12および第2端子T22に接続されている。スイッチング素子Q1のソースは、リアクトルL1の第1端およびダイオードD1のカソードに接続されている。スイッチング素子Q1のドレインは、高電位側の第1端子T11に接続されている。   Further, the conversion circuit 3 may be constituted by a step-down DC / DC converter, for example, as shown in FIG. The conversion circuit 3 includes a reactor L1, a diode D1, and a switching element Q1. Of both ends of the reactor L1, the first end is connected to the cathode of the diode D1, and the second end is connected to the second terminal T21 on the high potential side. The anode of the diode D1 is connected to the first terminal T12 and the second terminal T22 on the low potential side. The source of the switching element Q1 is connected to the first end of the reactor L1 and the cathode of the diode D1. The drain of the switching element Q1 is connected to the first terminal T11 on the high potential side.

バイパススイッチ4のソースは、高電位側の第2端子T21およびリアクトルL1の第2端に接続されている。バイパススイッチ4のドレインは、高電位側の第1端子T11およびスイッチング素子Q1のドレインに接続されている。また、ダイオード41(寄生ダイオード)は、アノードが高電位側の第2端子T21に、カソードが高電位側の第1端子T11に接続されている。   The source of the bypass switch 4 is connected to the second terminal T21 on the high potential side and the second end of the reactor L1. The drain of the bypass switch 4 is connected to the first terminal T11 on the high potential side and the drain of the switching element Q1. The diode 41 (parasitic diode) has an anode connected to the second terminal T21 on the high potential side and a cathode connected to the first terminal T11 on the high potential side.

この変換回路3は、制御回路5がスイッチング素子Q1を制御することにより、出力電圧V2が安定するように、入力電圧V1を降圧して出力する。また、この電力変換装置10では、制御回路5は、一対の第1端子T11,T12間に入力される電圧(入力電圧V1)が目標範囲に収まっているときに、バイパススイッチ4をオンにする制御を実行する。たとえば、制御回路5は、「入力電圧V1が目標電圧以下である」ときに「入力電圧V1が目標範囲に収まっている」として、バイパススイッチ4をオンにする。   This conversion circuit 3 steps down the input voltage V1 and outputs it so that the output voltage V2 is stabilized by the control circuit 5 controlling the switching element Q1. Moreover, in this power converter device 10, the control circuit 5 turns on the bypass switch 4 when the voltage (input voltage V1) input between the pair of first terminals T11 and T12 is within the target range. Execute control. For example, when the “input voltage V1 is equal to or lower than the target voltage”, the control circuit 5 determines that “the input voltage V1 is within the target range” and turns on the bypass switch 4.

上記の変換回路3を採用する電力変換装置10において、本実施形態の半導体装置1は、変換回路3のスイッチング素子Q1と、変換回路3のダイオードD1と、バイパススイッチ4と、これらが内蔵される1つのパッケージ1Aとを備える。なお、ダイオードD1をパッケージ1Aに内蔵するか否かは任意である。   In the power conversion device 10 that employs the conversion circuit 3 described above, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes the switching element Q1 of the conversion circuit 3, the diode D1 of the conversion circuit 3, the bypass switch 4, and these. One package 1A is provided. Whether or not the diode D1 is built in the package 1A is arbitrary.

さらに、変換回路3は、たとえば図11に示すように、双方向チョッパ回路で構成されていてもよい。この変換回路3は、リアクトルL1と、2つのスイッチング素子Q1,Q2とで構成されている。リアクトルL1の両端のうち、第1端は高電位側の第1端子T11に接続され、第2端はスイッチング素子Q1のドレインおよびスイッチング素子Q2のソースに接続されている。スイッチング素子Q1のソースは、低電位側の第1端子T12および第2端子T22に接続されている。スイッチング素子Q2のドレインは、高電位側の第2端子T21に接続されている。   Furthermore, the conversion circuit 3 may be formed of a bidirectional chopper circuit, for example, as shown in FIG. The conversion circuit 3 includes a reactor L1 and two switching elements Q1 and Q2. Of both ends of the reactor L1, the first end is connected to the first terminal T11 on the high potential side, and the second end is connected to the drain of the switching element Q1 and the source of the switching element Q2. The source of the switching element Q1 is connected to the first terminal T12 and the second terminal T22 on the low potential side. The drain of the switching element Q2 is connected to the second terminal T21 on the high potential side.

この変換回路3をバイパスするバイパス経路S1に設けられるバイパススイッチ4は、双方向スイッチである。ここでは、バイパススイッチ4はRB−IGBTであるが、たとえば双方向GaN、トライアックなどの他の双方向スイッチであってもよい。また、この電力変換装置10では、直流電源6が蓄電池61、負荷8が電力系統81であるが、直流電源6および負荷8を限定する趣旨ではない。   The bypass switch 4 provided in the bypass path S1 that bypasses the conversion circuit 3 is a bidirectional switch. Here, the bypass switch 4 is an RB-IGBT, but may be other bidirectional switches such as bidirectional GaN and triac. Moreover, in this power converter device 10, the DC power source 6 is the storage battery 61 and the load 8 is the power system 81, but the DC power source 6 and the load 8 are not intended to be limited.

この変換回路3は、制御回路5がスイッチング素子Q1,Q2を制御することにより、一対の第1端子T11,T12間に入力される直流電圧を変換して一対の第2端子T21,T22間に出力する機能を有する。また、この変換回路3は、さらに、一対の第2端子T21,T22間に入力される直流電圧を変換して一対の第1端子T11,T12間に出力する機能も有する。したがって、この電力変換装置10では、蓄電池61の充電および放電を行うことが可能である。   In the conversion circuit 3, the control circuit 5 controls the switching elements Q1 and Q2, thereby converting the DC voltage input between the pair of first terminals T11 and T12 and between the pair of second terminals T21 and T22. Has a function to output. The conversion circuit 3 further has a function of converting a DC voltage input between the pair of second terminals T21 and T22 and outputting the DC voltage between the pair of first terminals T11 and T12. Therefore, in this power converter 10, it is possible to charge and discharge the storage battery 61.

なお、一対の第2端子T21,T22間に入力される直流電圧を変換して一対の第1端子T11,T12間に出力する場合でも、上述の電力変換装置10の構成を採用することが可能である。この場合は、上述の電力変換装置10の説明において、一対の第1端子T11,T12と一対の第2端子T21,T22とを互いに読み替えればよい。   Even when the DC voltage input between the pair of second terminals T21 and T22 is converted and output between the pair of first terminals T11 and T12, the configuration of the power converter 10 described above can be employed. It is. In this case, in the description of the power conversion device 10 described above, the pair of first terminals T11 and T12 and the pair of second terminals T21 and T22 may be read each other.

また、この変換回路3において、バイパススイッチ4は双方向スイッチでなくてもよく、MOSFETであってもよい。ここで、双方向の耐圧特性を有する双方向スイッチをバイパススイッチ4として用いる場合、変換回路3は、たとえば双方向型の昇降圧チョッパ回路で構成されているのが好ましい。   In the conversion circuit 3, the bypass switch 4 may not be a bidirectional switch but may be a MOSFET. Here, when a bidirectional switch having bidirectional withstand voltage characteristics is used as the bypass switch 4, the conversion circuit 3 is preferably composed of, for example, a bidirectional step-up / step-down chopper circuit.

上記の変換回路3を採用する電力変換装置10において、本実施形態の半導体装置1は、変換回路3の2つのスイッチング素子Q1,Q2と、バイパススイッチ4と、これらが内蔵される1つのパッケージ1Aとを備える。   In the power conversion device 10 that employs the conversion circuit 3 described above, the semiconductor device 1 of this embodiment includes two switching elements Q1 and Q2 of the conversion circuit 3, a bypass switch 4, and one package 1A in which these are incorporated. With.

以上、本発明の実施形態に係る半導体装置1および電力変換装置10について詳細に説明した。ただし、以上に説明した構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は上記の実施形態に限定されることはなく、上記実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。   The semiconductor device 1 and the power conversion device 10 according to the embodiment of the present invention have been described in detail above. However, the configuration described above is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and deviates from the technical idea according to the present invention even in other embodiments. Various changes can be made in accordance with the design or the like as long as they are not.

たとえば、本実施形態の半導体装置1では、変換回路3のダイオードD1をパッケージ1Aに内蔵する構成であるが、少なくとも変換回路3のスイッチング素子Q1が内蔵されていればよく、ダイオードD1は内蔵されていなくてもよい。また、本実施形態の半導体装置1は、変換回路3のスイッチング素子Q1およびバイパススイッチ4のみならず、インバータ回路7もパッケージ1Aに内蔵する構成であってもよい。また、電力変換装置10は、いわゆるマルチストリング方式のパワーコンディショナである場合、複数のストリングにそれぞれ対応する複数の変換回路3を備える。この場合、本実施形態の半導体装置1は、複数の変換回路3のスイッチング素子Q1を、1つのパッケージ1Aに内蔵する構成であってもよい。   For example, the semiconductor device 1 of the present embodiment has a configuration in which the diode D1 of the conversion circuit 3 is built in the package 1A. However, it is sufficient that at least the switching element Q1 of the conversion circuit 3 is built in, and the diode D1 is built in. It does not have to be. In addition, the semiconductor device 1 according to the present embodiment may have a configuration in which not only the switching element Q1 and the bypass switch 4 of the conversion circuit 3 but also the inverter circuit 7 is built in the package 1A. Further, when the power conversion device 10 is a so-called multistring power conditioner, the power conversion device 10 includes a plurality of conversion circuits 3 respectively corresponding to a plurality of strings. In this case, the semiconductor device 1 of the present embodiment may be configured to incorporate the switching elements Q1 of the plurality of conversion circuits 3 in one package 1A.

10 電力変換装置
1 半導体装置
14,15,16 接続端子
1A パッケージ
3 変換回路
4 バイパススイッチ
41 ダイオード
42 キャパシタ
43 電流センサ
5 制御回路
Q1,Q2 スイッチング素子
S1,S2 バイパス経路
S11 サブ経路
T11,T12 一対の第1端子
T21,T22 一対の第2端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power converter 1 Semiconductor device 14, 15, 16 Connection terminal 1A Package 3 Conversion circuit 4 Bypass switch 41 Diode 42 Capacitor 43 Current sensor 5 Control circuit Q1, Q2 Switching element S1, S2 Bypass path S11 Sub path T11, T12 A pair of First terminal T21, T22 A pair of second terminals

Claims (7)

一対の第1端子間に入力される直流電圧を変換して一対の第2端子間に出力する変換回路の一部であって、スイッチング制御されるスイッチング素子と、
前記一対の第1端子と前記一対の第2端子との間において、前記変換回路をバイパスするバイパス経路を開閉するバイパススイッチと、
前記スイッチング素子および前記バイパススイッチが内蔵されるパッケージとを備えることを特徴とする半導体装置。
A part of a conversion circuit that converts a DC voltage input between the pair of first terminals and outputs the DC voltage between the pair of second terminals, the switching element being controlled to be switched;
A bypass switch that opens and closes a bypass path that bypasses the conversion circuit between the pair of first terminals and the pair of second terminals;
A semiconductor device comprising: a package in which the switching element and the bypass switch are built.
前記バイパススイッチに並列に接続されるキャパシタを含むサブ経路を有し、
前記サブ経路の少なくとも一部が前記パッケージに内蔵される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
A sub-path including a capacitor connected in parallel to the bypass switch;
The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the sub-path is built in the package.
前記キャパシタは、前記パッケージに内蔵されることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the capacitor is built in the package. 前記サブ経路は、接続端子を含み、
前記接続端子は、その一端が前記パッケージに内蔵され、他端が前記パッケージの外側において前記キャパシタに接続される
ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
The sub-path includes a connection terminal;
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein one end of the connection terminal is built in the package, and the other end is connected to the capacitor outside the package.
前記パッケージは、前記バイパススイッチに並列に接続されるダイオードをさらに内蔵することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the package further includes a diode connected in parallel to the bypass switch. 6. 前記スイッチング素子は、前記バイパススイッチよりもスイッチング速度が速い素子であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the switching element is an element having a switching speed faster than that of the bypass switch. 前記パッケージは、前記バイパス経路を流れる電流を検出する電流センサをさらに内蔵することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the package further includes a current sensor that detects a current flowing through the bypass path.
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