JP3379429B2 - ブリッジ回路のモジュール内構造 - Google Patents
ブリッジ回路のモジュール内構造Info
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Description
ータ等に使用するブリッジ回路のモジュール内構造に関
する。
DC−ACインバータにはブリッジ回路が用いられてい
る。図3はこのようなブリッジ回路の1アームの回路構
成を示す図である。具体的にはこのアームが複数有り、
ゲートG1に所定の電圧を印加することによってIGB
T(絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ)Q1をオン
し、コレクタC1から電流を供給し、C2E1(A点)
を介して交流負荷に電流を供給する。また、ゲートG2
に所定の電圧を印加することによってIGBTQ2をオ
ンし、A点を介して供給される電流を電極E2に流す。
尚、IGBTQ1に並列に接続されたダイオードD1、
及びIGBTQ2に並列に接続されたダイオードD2は
フリーホイーリング電流バイパス用の逆並列ダイオード
である。
造を示す。ここで、同図に示すモジュール1の右側2に
はIGBTQ1及びダイオードD1が配設され、モジュ
ール1の左側3にはIGBTQ2及びダイオードD2が
配設されている。尚、IGBTQ1及びダイオードD1
は絶縁膜(酸化膜)4に形成された銅ベース5上に形成
されている。また、IGBTQ2及びダイオードD2も
絶縁膜(酸化膜)4に形成された銅ベース6上に形成さ
れている。
から供給される電流は、上述の銅ベース5を介して矢印
方向に流れ、IGBTQ1の裏面からIGBTQ1に入
り、IGBTQ1内を流れ、端子8a、8bからワイヤ
ー9a、9bを介して銅ベース6に供給される。尚、I
GBTQ1の端子8cはゲート端子であり、ワイヤー9
cを介してゲートG1に接続され、ゲートG1に設けら
れた配線板10からのゲート信号の供給を受ける。ま
た、ダイオードD1は裏面(カソード側)が銅ベース5
に接続され、上面(アノード側)がワイヤー15a、1
5bを介して銅ベース6に接続されている。
板A)を介して供給される電流が銅ベース6上を矢印方
向に流れ、IGBTQ2の裏面からIGBTQ2内を流
れ、上面のエミッタ端子11a、11bからワイヤー1
2a、12bを介して電極E2に供給される。また、電
極E2には配線板14が立設され、配線板14から電流
が出力される。
子であり、ワイヤー12cを介して電極G2に接続さ
れ、電極G2に設けられた配線板15からのゲート信号
の供給を受ける。また、ダイオードD2は裏面(カソー
ド側)が銅ベース6に接続され、上面(アノード側)が
ワイヤー16a、16bを介して上述の電極E2に接続
されている。
では、以下の問題が発生する。すなわち、モジュール内
を流れる電流は、図4に矢印で示すように、複雑な経路
を通り銅ベース5、6、IGBTQ1、IGBTQ2、
等を流れる。しかも、その流れは距離的にも離れた位置
を流れる。
ダクタンスが発生し、モジュール外から観察するインダ
クタンスに比べて大きなインダクタンスが発生してい
る。このため、発生するサージ電圧もモジュール外から
観察するより大きな電圧が発生し、IGBTQ1、IG
BTQ2等の半導体素子に悪影響を与える。
電圧を低減するブリッジ回路のモジュール内構造を提供
するものである。
1記載の発明によれば、モジュールの一端側に設けら
れ、ブリッジ回路に供給される電流が入力する入力部
と、前記モジュールの他端側に設けられ、前記入力部か
ら入力した電流が導電ベースを流れて供給される第1の
スイッチング手段と、該第1のスイッチング手段より前
記モジュールの一端側に設けられ、前記導電ベース上に
形成された薄い絶縁膜上の導電板を流れて、前記電流が
供給される第2のスイッチング手段と、該第2のスイッ
チング手段より前記モジュールの一端側に設けられ、前
記導電ベース上に形成された薄い絶縁膜上の導電板を流
れて、前記第2のスイッチング手段から電流が外部に出
力される出力部とを有するブリッジ回路のモジュール内
構造を提供することによって達成できる。
けられ、モジュールの左右どちらの側でもよい。例え
ば、入力部をモジュールの左側に設ければ、第1のスイ
ッチング手段はそれとは反対の右側に形成し、また入力
部をモジュールの右側に設ければ、第1のスイッチング
手段はそれとは反対の左側に形成する。
のスイッチング手段は、例えばMOS電界効果トランジ
スタやIGBT(絶縁ゲートバイポーラ型トランジス
タ)、等で構成され、前記第1のスイッチング手段と第
2のスイッチング手段間には配線板が形成されている。
1のスイッチング手段をオンし、前記入力部を介して電
流をモジュール内に供給し、上記入力部とは反対側に配
設された第1のスイッチング手段まで当該電流を流す。
第1のスイッチング手段を流れた電流は、第1のスイッ
チング手段方向に向かうため反転し、上記流れとは逆
に、前記モジュールの一端に向かって流れる。そして、
第2のスイッチング手段をオンすることで、電流を逆方
向に流し、第2のスイッチング手段を介して前記入力部
近傍の出力部から電流を外部に出力する。
から供給された電流(往路電流)は、一旦モジュールの
他端近くまで流れ、第1のスイッチング手段で折り返
し、逆方向電流(復路電流)を第2のスイッチング手
段、出力部に流す。このため、電流が往路と復路に流
れ、互いに逆方向電流であり、互いに近い位置を流れる
ため、インダクタンスが相殺され、モジュール内でのイ
ンダクタンスの発生を小さくできる。
明において、前記モジュールの一端側に設けられた入力
部は、例えば導電ベースの一端部であり、前記第1のス
イッチング手段と前記第2のスイッチング手段は、導電
板上に形成され、該導電板は前記導電ベース上に絶縁膜
を介して形成されている。
給された電流が流れ、上記第1のスイッチング手段及び
第2のスイッチング手段が形成された導電板上には、第
1のスイッチング手段、又は第2のスイッチング手段を
流れた電流が流れる。そして、その電流の向きは逆方向
であり、しかも導電板と導電ベース間には極めて薄い絶
縁膜が介装されているだけであり、往路と復路の電流は
極めて近い位置を流れる。
ダクタンスしか発生せず、サージ電圧を小さくでき、半
導体素子に与える悪影響も極めて少ない。
を用いて詳細に説明する。図2は本実施形態例で使用す
るブリッジ回路の回路図であり、例えば三相モータを駆
動するためのブリッジ回路である。本例で使用するブリ
ッジ回路は三相モータを駆動するため、3個のアーム2
0、21、22で構成され、各アーム20〜22の出力
A1〜A3よりモータに三相電流が供給される。また、
例えばアーム20は2個のIGBTQ3、Q4、及び逆
並列ダイオードD3、D4で構成されている。尚、他の
アーム21、22も同じ構成であり、2個のIGBTQ
5、Q6、及び逆並列ダイオードD5、D6、又は2個
のIGBTQ7、Q8、及び逆並列ダイオードD7、D
8で構成されている。
駆動する際には)、各IGBTQ3〜Q8のゲートG3
〜G8に対し、所定のタイミングでゲート信号を出力
し、上述のA1〜A3から三相出力を得る。
えばアーム20の回路構造を図1に示す。尚、図1
(a)は回路構造を示す平面図であり、同図(b)はそ
のE−E断面図である。
(モジュール)のベース(導電ベース)は銅板23で形
成され、銅板23の右側にはIGBTQ3、ダイオード
D3が並んで形成されている。IGBTQ3、及びダイ
オードD3の裏面は、上述の銅板23に直接接続され、
対応するゲートG3にゲート信号が供給される時、銅板
23からIGBTQ3内に電流が供給される。ここで、
ゲートG3は銅板23上に形成された酸化膜(酸化アル
ミニウム)28上に形成されている。
右側には、上述の酸化膜28上に形成された電極(C2
E1(A1点))が位置し、この電極には配線板29が
立設されている。
及びダイオードD4が並んで形成されている。IGBT
Q4及びダイオードD4の裏面は、銅板25が形成さ
れ、この銅板25は前述の銅板23上に酸化膜24を形
成し、更にこの酸化膜24上に銅板25を形成した構成
である。
D4の裏面は、銅板25に直接接続され、対応するゲー
トG4にゲート信号が供給される時、銅板25からIG
BTQ4内に電流が供給される。ここで、ゲートG4も
前述のゲートG3と同様、銅板23上に形成された酸化
膜(酸化アルミニウム)28上に形成されている。ま
た、IGBTQ4及びダイオードD4の左側には、上述
の銅板23上に酸化膜26を形成し、更に酸化膜26上
に配線板27が立設されている。
ドD3、D4、酸化膜24、26、28等の形成は、真
空蒸着、フォトレジスト、等の半導体製造技術を用いて
行う。また、上述の処理によって作成されたIGBTQ
3、Q4、ダイオードD3、D4、等はワイヤーボンデ
ィングによって接続されている。例えば、IGBTQ3
上のエミッタ端子30a、30bはワイヤー31a、3
1bによって前述の銅板25に接続されると共に、ワイ
ヤー36a、36bによってダイオードD3のアノード
端子に接続されている。また、このアノード端子からワ
イヤー38a、38bを介して配線板29に接続されて
いる。尚、IGBTQ3の端子30cはワイヤー39を
介してゲートG3に接続されている。
a、32bはワイヤー33a、33bによって前述の配
線板27に接続されると共に、ワイヤー40a、40b
によってダイオードD4のアノード端子に接続されてい
る。尚、IGBTQ4の端子32cはワイヤー41を介
してゲートG4に接続されている。
4、ダイオードD3、D4、等は、図1に示すように、
図1の左側から配線板29、ダイオードD3、IGBT
Q3、ダイオードD4、IGBTQ4、配線板27と並
行に並ぶ。特に、この配列の中で、IGBTQ3、IG
BTQ4、配線板27が同図の左から右に向かって形成
されている。
(一端)からコレクタ電流を供給する。すなわち、銅板
23に○印で示す位置(入力部)から電流を供給する。
このように、銅板23の左端(○印)から電流を供給す
ることによって、以後供給された電流は同図に矢印で示
す流れとなる。
は、銅板23を左から右に流れ、ゲートG3からゲート
信号が供給される時、この電流はコレクタ電流としてI
GBTQ3の裏面からIGBTQ3内に入力し、内部の
トランジスタを電流が流れ、端子30a、30bを介し
てワイヤー31a、31bを流れ、銅板25に達する。
銅板25に達した電流は、銅板25を右から左に流れ、
ゲートG4にゲート電流が供給される時IGBTQ4の
裏面からIGBTQ4内に電流を流す。
2a、32bを介してワイヤー33a、33bに電流が
流れ、配線板27から外部に出力される。したがって、
図1(a)、(b)から分かるように、上述の電流の流
れは、銅板23内の左から右に流れる電流の流れを往路
とし、IGBTQ3、ワイヤー31a、31b、銅板2
5、IGBTQ4、ワイヤー33a、33b、配線板2
7の電流の流れを復路とすれば、往路と復路は極めて近
い位置にあり、流れる電流は互いに異なる方向である。
例えば、銅板23を流れる左から右への往路の電流と、
銅板25を流れる右から左へ復路の電流は、薄い酸化膜
24を介装しただけの極めて近い位置を流れる電流であ
る。また、ワイヤー31a、31b、33a、33bを
流れる右から左への復路の電流も、銅板23を流れる往
路の電流に比較的近い位置を流れ、流れる電流の向きは
正反対である。
ル構成によれば、往路と復路の電流経路は極めて近く、
しかも流れる電流の向きは正反対であるので、モジュー
ル内で発生するインダクタンスは小さいものとなる。
のインダクタンスに基づくサージ電圧を小さく抑えるこ
とができ、IGBTQ3、Q4等の半導体素子に与える
影響は少ない。
り、またインダクタンス(L)成分の増加によるサージ
電流の弊害を防止するためのスナバ回路、又はドライバ
の低速化の方式を使用せずに実現することができる。
ればモジュール内のインダクタンスの発生を極力小さく
し、サージ電圧の増加を防ぐことができる。
使用する必要がないので、装置のコストアップを防ぐこ
とができ、又ドライバの低速化の方式の使用による発熱
を防止できる。
E断面図である。
ある。
8a、38b、39、40a、40b、41 ワイヤー Q3〜Q8 IGBT D3〜D8 ダイオード
Claims (2)
- 【請求項1】 モジュールの一端側に設けられ、ブリ
ッジ回路に供給される電流が入力する入力部と、 前記モジュールの他端側に設けられ、前記入力部から入
力した電流が導電ベースを流れて供給される第1のスイ
ッチング手段と、 該第1のスイッチング手段より前記モジュールの一端側
に設けられ、前記導電ベース上に形成された薄い絶縁膜
上の導電板を流れて、前記電流が供給される第2のスイ
ッチング手段と、 該第2のスイッチング手段より前記モジュールの一端側
に設けられ、前記導電ベース上に形成された薄い絶縁膜
上の導電板を流れて、前記第2のスイッチング手段から
電流が外部に出力される出力部と、 を有することを特徴とするブリッジ回路のモジュール内
構造。 - 【請求項2】 前記モジュールの一端側に設けられた入
力部は、前記導電ベースの一端部であり、前記第1のス
イッチング手段と前記第2のスイッチング手段は、前記
導電板上に形成され、該導電板は前記導電ベース上に前
記絶縁膜を介して形成されていることを特徴とする請求
項1記載のブリッジ回路のモジュール内構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09189898A JP3379429B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | ブリッジ回路のモジュール内構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09189898A JP3379429B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | ブリッジ回路のモジュール内構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11289779A JPH11289779A (ja) | 1999-10-19 |
JP3379429B2 true JP3379429B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=14039397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09189898A Expired - Fee Related JP3379429B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | ブリッジ回路のモジュール内構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3379429B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10389265B2 (en) | 2014-08-22 | 2019-08-20 | Nidec Corporation | Module, and power conversion apparatus and motor using the module |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP09189898A patent/JP3379429B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10389265B2 (en) | 2014-08-22 | 2019-08-20 | Nidec Corporation | Module, and power conversion apparatus and motor using the module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11289779A (ja) | 1999-10-19 |
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