JP2019050695A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体素子の過電流や短絡の誤検出を抑制することができる。【解決手段】センス素子の第2エミッタに接続される反転入力端子と、半導体素子の第1エミッタに接続される非反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、一端が第2エミッタに接続される第1センス抵抗と、一端が第1センス抵抗の他端に接続され、他端が出力端子に接続される第2センス抵抗と、を備え、過電流検出部は、第1センス抵抗の他端に接続され、第1センス抵抗の他端の電圧の振幅が第1閾値以上であるときには、第1コレクタと第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出し、短絡検出部は、第2センス抵抗の他端に接続され、第2センス抵抗の他端の電圧の振幅が第1閾値より大きい第2閾値以上であるときには、第1コレクタと第1エミッタとが短絡していることを検出する。【選択図】図2
Description
本発明は、半導体装置に関し、詳しくは、半導体素子と、センス素子と、過電流検出部と、短絡検出部と、を備える半導体装置に関する。
従来、この種の半導体装置としては、半導体素子(IGBT)と、センス素子と、過電流検出部(過電流検出回路)と、短絡検出部(短絡検出回路)と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。半導体素子は、第1コレクタと、第1エミッタと、を備えており、第1エミッタは接地されている。センス素子は、第2エミッタを有し、第1コレクタをコレクタとしている。第2エミッタは、センス抵抗(電流センス抵抗)を介して接地されている。半導体素子(センス素子)のコレクタからの電流は、第1エミッタと第2エミッタとに分流する。過電流検出部は、第2エミッタからの電流によるセンス抵抗の電圧を用いて半導体素子に過電流が流れていることを検出している。短絡検出部は、センス抵抗の電圧を用いて半導体素子の第1コレクタと第1エミッタとが短絡されていることを検出している。
しかしながら、上述の半導体装置では、センス抵抗を流れる電流にノイズが重畳されると、半導体素子の過電流や短絡を誤検出することがある。こうしたノイズによる誤検出を抑制する手法として、過電流検出部や短絡検出部と第2エミッタとの間に所定の周波数以上の電圧の変動成分を除去するノイズフィルタを接続し、センス電圧からノイズによる電圧変動を除去した処理後電圧を用いて半導体素子の過電流や短絡を検出する手法が考えられる。しかしながら、この手法では、処理後電圧の立ち上がりが遅くなり、過電流や短絡の検出応答性が低下してしまう。検出応答性を確保するためには、センス抵抗を大きくして、小さい電流での電圧の振幅を大きくする必要がある。第2エミッタはセンス抵抗を介して接地されているから、センス抵抗を大きくすると、接地されている半導体素子の第1エミッタとセンス素子の第2エミッタとの電位差が大きくなる。第1エミッタと第2エミッタとの電位差が大きくなると、半導体素子(センス素子)のコレクタからの電流が第1エミッタと第2エミッタとに分流する際の分流比が変化してしまい、半導体素子の過電流や短絡を誤検出してしまう。
本発明の半導体装置は、半導体素子の過電流や短絡の誤検出を抑制することを主目的とする。
本発明の半導体装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の半導体装置は、
第1コレクタと、第1エミッタと、を有する半導体素子と、
第2エミッタを有し、前記第1コレクタをコレクタとするセンス素子と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出する過電流検出部と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する短絡検出部と、
を備える半導体装置であって、
前記第2エミッタに接続される反転入力端子と、前記第1エミッタに接続される非反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、
一端が前記第2エミッタに接続される第1センス抵抗と、
一端が前記第1センス抵抗の他端に接続され、他端が前記出力端子に接続される第2センス抵抗と、
を備え、
前記過電流検出部は、前記第1センス抵抗の前記他端に接続され、前記第1センス抵抗の前記他端の電圧の振幅が第1閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出し、
前記短絡検出部は、前記第2センス抵抗の前記他端に接続され、前記第2センス抵抗の他端の電圧の振幅が前記第1閾値より大きい第2閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する、
ことを要旨とする。
第1コレクタと、第1エミッタと、を有する半導体素子と、
第2エミッタを有し、前記第1コレクタをコレクタとするセンス素子と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出する過電流検出部と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する短絡検出部と、
を備える半導体装置であって、
前記第2エミッタに接続される反転入力端子と、前記第1エミッタに接続される非反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、
一端が前記第2エミッタに接続される第1センス抵抗と、
一端が前記第1センス抵抗の他端に接続され、他端が前記出力端子に接続される第2センス抵抗と、
を備え、
前記過電流検出部は、前記第1センス抵抗の前記他端に接続され、前記第1センス抵抗の前記他端の電圧の振幅が第1閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出し、
前記短絡検出部は、前記第2センス抵抗の前記他端に接続され、前記第2センス抵抗の他端の電圧の振幅が前記第1閾値より大きい第2閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する、
ことを要旨とする。
この本発明の半導体装置では、第2エミッタに接続される反転入力端子と、第1エミッタに接続される非反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、一端が第2エミッタに接続される第1センス抵抗と、一端が第1センス抵抗の他端に接続され、他端が出力端子に接続される第2センス抵抗と、を備える。オペアンプは、反転入力端子が第2エミッタおよび第1センス抵抗の一端に接続され、非反転入力端子が第1エミッタに接続され、出力端子が第2センス抵抗の他端(すなわち、第2センス抵抗および第1センス抵抗を介して第2エミッタ)に接続されている。つまり、オペアンプは、イマジナリーショートされているから、反転入力端子に接続されている第2エミッタの電圧と非反転入力端子に接続されている第1エミッタの電圧とが同一となるように動作する。これにより、半導体素子のコレクタからの電流が半導体素子の第1エミッタとセンス素子の第2エミッタとに分流する際の分流比が変化することを抑制することができる。そして、過電流検出部は、第1センス抵抗の他端に接続され、第1センス抵抗の他端の電圧の振幅が第1閾値以上であるときには、第1コレクタと第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出する。短絡検出部は、第2センス抵抗の他端に接続され、第2センス抵抗の他端の電圧の振幅が第1閾値より大きい第2閾値以上であるときには、第1コレクタと第1エミッタとが短絡していることを検出する。オペアンプで第2エミッタの電圧と第1エミッタの電圧とを同一にした状態で、すなわち、半導体素子のコレクタからの電流が半導体素子の第1エミッタとセンス素子の第2エミッタとに分流する際の分流比の変化を抑制した状態で、過電流検出部で、第1コレクタと第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出したり、短絡検出部で、第1コレクタと第1エミッタとが短絡していることを検出することができる。これにより、半導体素子の過電流や短絡の誤検出を抑制することができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例としての半導体装置を搭載したモータ駆動装置20の構成の概略を示す構成図である。実施例のモータ駆動装置20は、図1に示すように、モータMG1,MG2と、インバータ21,22と、バッテリ30と、昇圧コンバータ35と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)40と、を備える。モータ駆動装置20は、例えば、エンジンおよびプラネタリギヤと共にハイブリッド自動車に搭載される。
モータMG1,MG2は、例えば同期発電電動機として構成されている。モータMG1,MG2は、インバータ21,22により回転駆動される。
インバータ21は、モータMG1と接続されると共に高圧側電力ライン34aに接続されている。このインバータ21は、6つの半導体装置S11〜S16を有する。半導体装置S11〜S16は、高圧側電力ライン34aの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるように、2個ずつペアで配置されている。半導体装置S11〜S16の対となる半導体装置同士の接続点の各々には、モータMG1の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。インバータ22は、モータMG2と接続されると共に高圧側電力ライン34aに接続されている。インバータ22は、インバータ21と同様に、6つの半導体装置S21〜S26を有する。
ここで、半導体装置S11〜S16,S21〜S26の構成を、半導体装置S14の構成を用いて説明する。図2は、半導体装置S14の構成の概略を示す構成図である。半導体装置S14は、トランジスタT14と、ダイオードD14と、センストランジスタST14と、オペアンプOP14と、センス抵抗SR14a,SR14bと、ノイズフィルタNF14a,NF14bと、を有する。
トランジスタT14は、ゲートGとコレクタCとエミッタEとを備える絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、「IGBT」という)として構成されている。
ダイオードD14は、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続されている。
センストランジスタST14は、エミッタEsを備え、トランジスタT14のゲートG,コレクタCをゲート,コレクタとするIGBTとして構成されている。したがって、トランジスタT14のコレクタCからの電流は、トランジスタT14のエミッタEとセンストランジスタST14のエミッタEsとに分流する。
オペアンプOP14は、反転増幅回路として構成されている。オペアンプOP14は、反転入力端子がエミッタEsに接続され、非反転入力端子がエミッタEに接続されている。センス抵抗SR14aは、一端がエミッタEsに接続されている。センス抵抗SR14bは、一端がセンス抵抗SR14aの他端に接続され、他端がオペアンプOP14の出力端子に接続されている。オペアンプOP14は、反転入力端子がエミッタEsおよびセンス抵抗SR14aの一端に接続され、非反転入力端子がエミッタEに接続され、出力端子がセンス抵抗SR14bの他端に(すなわち、センス抵抗SR14b,SR14aを介してエミッタEsに)接続されている。つまり、オペアンプOP14は、イマジナリーショートされており、反転入力端子に接続されているエミッタEsと非反転入力端子に接続されているエミッタEとが等電位となるように動作する。センス抵抗SR14aの他端は、ノイズフィルタNF14aを介して、ECU40の入力端子OCIN14に接続されている。センス抵抗SR14bの他端は、ノイズフィルタNF14bを介して、ECU40の入力端子SCIN14に接続されている。ここで、ノイズフィルタNF14a,NF14bは、入力された電圧から周波数fref(例えば、10MHz、15MHz,20MHzなど)以上の周波数成分を除去するフィルタとして構成されている。
半導体装置S11〜S13,S15,S16、S21〜S26は、半導体装置S14と同様に、トランジスタと、ダイオードと、センストランジスタと、オペアンプと、2つのセンス抵抗と、2つのノイズフィルタと、を有している。半導体装置S11〜S13,S15,S16、S21〜S26の2つのノイズフィルタからの出力は、それぞれ、ECU40の入力端子OCIN〜OCIN13,OCIN15,OCIN16,OCIN21〜26、SCIN11〜SCIN13,SCIN15,SCIN16,SCIN21〜26,(図示せず)に入力される。半導体装置S11〜S13,S21〜S23のトランジスタのエミッタは、対となる半導体装置S14〜S16,S24〜S26のトランジスタのコレクタに接続されている。
インバータ21,22は、電圧が作用しているときに、ECU40によって、対となる半導体装置S11〜S16,S21〜S26の各トランジスタのオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG1,MG2が回転駆動される。
昇圧コンバータ35は、高圧側電力ライン34aと、バッテリ30が接続された低圧側電力ライン34bと、に接続されている。この昇圧コンバータ35は、2つのトランジスタ(スイッチング素子)T31,T32と、2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を有する。トランジスタT31は、高圧側電力ライン34aの正極母線に接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高圧側電力ライン34aおよび低圧側電力ライン34bの負極母線と、に接続されている。2つのダイオードD31,D32は、それぞれ、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点Cnと、低圧側電力ライン34bの正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ35は、ECU40によって、トランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、低圧側電力ライン34bの電力を昇圧して高圧側電力ライン34aに供給したり、高圧側電力ライン34aの電力を降圧して低圧側電力ライン34bに供給したりする。
高圧側電力ライン34aの正極母線と負極母線とには、高圧側コンデンサ37が接続されている。低圧側電力ライン34bの正極母線と負極母線とには、低圧側コンデンサ38が接続されている。
バッテリ30は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低圧側電力ライン34bに接続されている。
ECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
ECU40には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2やモータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流などを挙げることができる。また、高圧側コンデンサ37の端子間に取り付けられた電圧センサ37aからの高圧側コンデンサ37(高圧側電力ライン34a)の電圧VHや低圧側コンデンサ38の端子間に取り付けられた電圧センサ38aからの低圧側コンデンサ38(低圧側電力ライン34b)の電圧VL,昇圧コンバータ35の接続点CnとリアクトルLとの間に取り付けられた電流センサ35aからのリアクトルLの電流IL(リアクトルL側から接続点側に流れるときが正の値)なども挙げることができる。
ECU40からは、モータMG1,MG2や昇圧コンバータ35を駆動制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、インバータ21,22の半導体装置S11〜S16,S21〜S26の各トランジスタのゲート(センストランジスタのゲートでもある)へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ35のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号などを挙げることができる。
こうして構成された実施例のモータ駆動装置20では、ECU40は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ21,22の半導体装置S11〜S16,S21〜S26の各トランジスタのスイッチング制御を行なう。また、ECU40は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とに基づいてモータMG1,MG2を駆動するのに必要な目標電圧VH*を設定する。そして、高圧側電力ライン34aの電圧VHが目標電圧VH*となるように、昇圧コンバータ35のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なう。
次に、こうして構成された実施例のモータ駆動装置20において、インバータ21,22の半導体装置S11〜S16,S21〜S26の各トランジスタの過電流と短絡とを検出する際の動作について説明する。ここでは、半導体装置S14のトランジスタT14の過電流と短絡とを検出する際の動作について説明する。半導体装置S11〜S13,S15,S16,S21〜S26については、半導体装置S14のトランジスタT14の過電流と短絡とを検出する動作と同様の動作で、トランジスタT11〜T13,T15,T16,T21〜T26の過電流と短絡とを検出することができるから、説明を省略する。
図3は、センストランジスタST14に流れる電流IstとノイズフィルタNF14a,14bに入力される電圧Va,Vbと入力端子OCIN14,SCIN14の電圧Vo,Vsの時間変化の一例を説明するための説明図である。図中、実線は電流Istの時間変化の一例を示している。破線は電圧Va,Vbの時間変化の一例を示している。一点鎖線は、電圧Vo,Vsの時間変化の一例を示している。
ECU40は、入力端子OCIN14の電圧Voが閾値V1(例えば、−0.4V,−0.5V,−0.6Vなど)以下であるか否か(電圧Voの振幅が閾値V1の絶対値|V1|以上であるか否か)を判定し、電圧Voが閾値V1以下であるとき(電圧Voの振幅が絶対値|V1|以上であるとき)には、トランジスタT14のコレクタCとエミッタEとの間に短絡しているときの電流より小さいが上述したスイッチング制御時に流れる電流より大きな電流(過電流)が流れていることを検出する。オペアンプOP14は、イマジナリーショートされているから、エミッタEとエミッタEsとが等電位となるように動作する。エミッタEは、接地されて電位が値0[V]であるから、エミッタEsは値0[V]に保持される。トランジスタT14に電流が流れると、図3に示すように、センストランジスタST14に電流が流れて電流Istが上昇する。電流Istが上昇すると、センス抵抗SR14aによる電圧降下で、ノイズフィルタNF14aに入力される電圧Vaが低下する。入力端子OCIN14の電圧Voは、ノイズフィルタNF14aから出力される電圧であるから、電圧Vaより大きな時定数で値0[V]より低くなる。電圧Voの低下量は、センストランジスタST14の電流Ist,すなわち、トランジスタT14に流れる電流に比例することから、電圧Voが閾値V1以下であるか否か(電圧Voの振幅が絶対値|V1|以上であるか否か)を判定することにより、過電流が発生することを検出することができる。これらを考慮して、閾値V1は、トランジスタT14に過電流が流れたときにおけるセンストランジスタST14の電流を予め実験や解析などにより求めておき、この電流とセンス抵抗SR14aの抵抗値Raとに基づいて、過電流を判定するための閾値として設定されている。
ECU40は、入力端子SCIN14の電圧Vsが閾値V1より低い閾値V2(例えば、−0.8V,−0.9V,−1.0Vなど)以下であるか否か(電圧Vsの振幅が閾値|V2|以上であるか否か)を判定し、電圧Vsが閾値V2以下であるとき(電圧Vsの振幅が閾値|V2|以上であるとき)には、トランジスタT14のコレクタCとエミッタEとの間に短絡が発生していることを検出する。トランジスタT14のコレクタCとエミッタEとの間に短絡が発生すると、コレクタCとエミッタEとの間に大きな電流が流れるから、センストランジスタST14の電流Istが上昇する。電流Istが上昇すると、センス抵抗SR14a,SR14bによる電圧降下で、ノイズフィルタNF14bに入力される電圧Vbが低下する。入力端子SCIN14の電圧Vsは、ノイズフィルタNF14bから出力される電圧であるから、電圧Vbより大きな時定数で値0[V]より低くなる。入力端子SCIN14は、センス抵抗SR14a,SR14bとノイズフィルタNF14bとを介してエミッタEsに接続されているから、同一の電流Istに対して電圧Vsは電圧Voに比して振幅が大きくなる。したがって、電圧Vsが閾値V1より低い閾値V2以下であるか否かを判定することにより、短絡が発生することを検出することができる。これらを考慮して、閾値V2は、トランジスタT14が短絡したときにおけるセンストランジスタST14の電流Istを予め実験や解析などにより求めておき、この電流Istと抵抗値Raと抵抗値Rbとの和Rt(=Ra+Rb)とに基づいて、短絡を判定するための閾値として設定されている。
半導体装置S14では、オペアンプOP14がイマジナリーショートされた状態、すなわち、エミッタEとエミッタEsとが等電位に保持された状態で、上述したトランジスタT14の過電流や短絡の検出を行なう。何らかのノイズが発生したときでも、エミッタEとエミッタEsとが等電位に保持され、トランジスタT14のコレクタから流れる電流がトランジスタT14のエミッタEとセンストランジスタST14のエミッタEsとに分流する際の分流比の変化が抑制される。したがって、ノイズによるトランジスタT14の過電流や短絡の誤検出を抑制することができる。また、センス抵抗SR14aの他端は、ノイズフィルタNF14aを介して、ECU40の入力端子OCIN14に接続されており、センス抵抗SR14bの他端は、ノイズフィルタNF14bを介して、ECU40の入力端子SCIN14に接続されているから、入力端子OCIN14,SCIN14の電圧のノイズによる変動を抑制することができる。これにより、ノイズによるトランジスタT14の過電流や短絡の誤検出を抑制することができる。なお、ノイズとしては、半導体装置S11〜S16,S21〜S26の各トランジスタがスイッチングするタイミング(オンからオフ、オフからオンとなるタイミング)と昇圧コンバータ35のトランジスタT31,T32がスイッチングするタイミングとが重なったときに、センス抵抗SR14a,14bなどに生じる周波数の高い電圧の変動などを挙げることができる。
以上説明した実施例のモータ駆動装置20によれば、半導体装置S14において、オペアンプOP14は、反転入力端子がセンストランジスタST14のエミッタEsおよびセンス抵抗SR14aの一端に接続され、非反転入力端子がトランジスタT14のエミッタEに接続され、出力端子がセンス抵抗SR14bの他端に接続されている。センス抵抗SR14aの他端の電圧Voの振幅が絶対値|V1|以上であるときには、トランジスタT14のコレクタCとエミッタEとの間に過電流が流れていることを検出する。センス抵抗SR14bの他端の電圧Vsの振幅が絶対値|V2|以上であるときには、トランジスタT14のコレクタCとエミッタEとが短絡していることを検出する。これにより、トランジスタT14の過電流や短絡の誤検出を抑制することができる。
実施例のモータ駆動装置20では、インバータ21の半導体装置S14において、センス抵抗SR14a,SR14bの他端を、ノイズフィルタNF14a,14bを介して、ECU40の入力端子OCIN14,SCIN14に接続している。しかしながら、図4の変形例の半導体装置S114に例示するように、センス抵抗SR14a,SR14bの他端を、反転増幅回路Ramp114a,114bとノイズフィルタNF14a,14bとを介して、ECU40の入力端子OCIN14,SCIN14に接続してもよい。図5は、変形例の半導体装置S114におけるセンストランジスタST14に流れる電流Istと反転増幅回路Ramp114a,114bに入力される電圧Va,VbとノイズフィルタNF14a,NF14bに入力される電圧Vra,Vrb、入力端子OCIN14,SCIN14の電圧Vo,Vsとの時間変化の一例を説明するための説明図である。図中、実線は電流Istの時間変化の一例を示している。破線は電圧Va,Vbの時間変化の一例を示している。一点鎖線は電圧Vra,Vrbの時間変化の一例を示している。二点鎖線は、電圧Vo,Vsの時間変化の一例を示している。変形例の半導体装置S114では、電圧Vo,Vsが正の電圧となる。この場合、ECU40は、電圧Voが正の電圧である閾値V3(例えば、0.4V,0.5V,0.6Vなど)以上であるか否か(電圧Voの振幅が絶対値|V3|以上であるか否か)を判定し、電圧Voが閾値V3以上であるとき(電圧Voの振幅が絶対値|V3|以上であるとき)には、コレクタCとエミッタEとの間に過電流が流れていることを検出すればよい。また、電圧Vsが正の電圧である閾値V4(例えば、0.8V,0.9V,1.0Vなど)以上であるか否か(電圧Vsの振幅が絶対値|V4|以上であるか否か)を判定し、電圧Vsの振幅が閾値V4以上であるとき(電圧Vsの振幅が絶対値|V4|以上であるとき)に、コレクタCとエミッタEとが短絡していることを検出してもよい。
実施例のモータ駆動装置20では、インバータ21の半導体装置S14において、センス抵抗SR14a,SR14bの他端を、ノイズフィルタNF14a,14bを介して、ECU40の入力端子OCIN14,SCIN14に接続している。しかしながら、センス抵抗SR14aの他端を、ノイズフィルタNF14aを介さずに入力端子OCIN14に接続し、センス抵抗SR14bの他端をノイズフィルタNF14bを介して入力端子SCIN14に接続してもよい。また、センス抵抗SR14aの他端をノイズフィルタNF14aを介して入力端子OCIN14に接続し、センス抵抗SR14bの他端をノイズフィルタNF14bを介さずに入力端子SCIN14に接続してもよい。さらに、センス抵抗SR14a,14bの他端を、ノイズフィルタNF14a,14bを介さずに、ECU40の入力端子OCIN14,SCIN14に接続してもよい。
実施例のモータ駆動装置20では、インバータ21,22に搭載される半導体装置S11〜S16,S21〜S26の全てにセンストランジスタやオペアンプ、2つのセンス抵抗、2つのノイズフィルタが接続されている。しかしながら、半導体装置S11〜S16,S21〜S26の少なくとも1つにセンストランジスタやオペアンプ、2つのセンス抵抗、2つのノイズフィルタが接続されていればよい。例えば、半導体装置S11のみにセンストランジスタやオペアンプ、2つのセンス抵抗、2つのノイズフィルタが接続されており、他の半導体装置S12〜S16,S21〜S26に、センストランジスタやオペアンプ、センス抵抗、ノイズフィルタが接続されていなくても構わない。
実施例では、本発明をモータ駆動装置20のインバータ21,22に搭載される半導体装置S11〜S16,S21〜S26に適用する場合について例示したが、コレクタとエミッタとを備える半導体素子と、この半導体素子とコレクタを共通としエミッタが異なるセンス素子と、を備え、半導体素子のコレクタとエミッタとの間に過電流が流れていることを検出したり、半導体素子のコレクタとエミッタとが短絡していることを検出する半導体装置であれば、如何なるものに適用しても構わない。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、トランジスタT14が「半導体素子」に相当し、トランジスタST14が「センス素子」に相当し、ECU40が「過電流検出部」,「短絡検出部」に相当し、オペアンプOP14が「オペアンプ」に相当し、センス抵抗SR14aが「第1センス抵抗」に相当し、センス抵抗SR14bが「第2センス抵抗」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、半導体装置の製造産業などに利用可能である。
20 モータ駆動装置、21,22 インバータ、30 バッテリ、34a 高圧側電力ライン、34b 低圧側電力ライン、35 昇圧コンバータ、35a 電流センサ、37 高圧側コンデンサ、37a 電圧センサ、38 低圧側コンデンサ、38a 電圧センサ、40 電子制御ユニット(ECU)、43,44 回転位置検出センサ、C コレクタ、Cn 接続点、D14,D31,D32 ダイオード、E,Es エミッタ、G ゲート、L リアクトル、MG1,MG2 モータ、NF14a,NF14b ノイズフィルタ、OP14 オペアンプ、OCIN14,SCIN14 入力端子、Ramp114a,Ramp114b 反転増幅回路、S11〜S16,S21〜S26,S114 半導体装置、SR14a,SR14b センス抵抗、ST14 センストランジスタ、T14,T31,T32 トランジスタ。
Claims (1)
- 第1コレクタと、第1エミッタと、を有する半導体素子と、
第2エミッタを有し、前記第1コレクタをコレクタとするセンス素子と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出する過電流検出部と、
前記半導体素子の前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する短絡検出部と、
を備える半導体装置であって、
前記第2エミッタに接続される反転入力端子と、前記第1エミッタに接続される非反転入力端子と、出力端子と、を有するオペアンプと、
一端が前記第2エミッタに接続される第1センス抵抗と、
一端が前記第1センス抵抗の他端に接続され、他端が前記出力端子に接続される第2センス抵抗と、
を備え、
前記過電流検出部は、前記第1センス抵抗の前記他端に接続され、前記第1センス抵抗の前記他端の電圧の振幅が第1閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとの間に過電流が流れていることを検出し、
前記短絡検出部は、前記第2センス抵抗の前記他端に接続され、前記第2センス抵抗の他端の電圧の振幅が前記第1閾値より大きい第2閾値以上であるときには、前記第1コレクタと前記第1エミッタとが短絡していることを検出する、
半導体装置。
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