JP4426129B2 - パワーモジュール - Google Patents
パワーモジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP4426129B2 JP4426129B2 JP2001118129A JP2001118129A JP4426129B2 JP 4426129 B2 JP4426129 B2 JP 4426129B2 JP 2001118129 A JP2001118129 A JP 2001118129A JP 2001118129 A JP2001118129 A JP 2001118129A JP 4426129 B2 JP4426129 B2 JP 4426129B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protection
- igbt
- circuit
- gate voltage
- power module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流や温度の保護回路を備えたパワーモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
インバータ回路を構成するパワーモジュールに搭載するパワーデバイス(IGBT、MOS−FET)を保護するために、過電流保護(短絡保護、RTC)、温度保護が必要である。従来のパワーモジュールでは、IGBTの電流センス、温度センスを利用して、IGBTの状態を検出し、その検出値をパワーモジュールに搭載する制御ICで判定値と比較し、保護している。
【0003】
図1はIGBTに温度センス、電流センス機能を設けたものを示し、IGBTのコレクタC、エミッタE、ゲートG以外に、電流センス端子Sおよび温度センス用Diのアノード端子Aが必用となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このため、IGBTチップのワイヤパッドが新たに4箇所必用となり、小型化を進めるパワーモジュールにとっては小型化の弊害となっている。また、電流センス、温度センス端子が増えることにより、エミッタのワイヤパッドの面積が少なくなる。打てるワイヤ数が減る事よって流せる電流限界が減少するという課題があった。
【0005】
また、制御ICには後で紹介するような温度保護装置、過電流保護回路が必用となるため、制御IC回路が複雑になった。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、回路構成を簡略化し、製作コストを低減できるパワーモジュールを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワーデバイスおよびこれを制御する制御ICからなるパワーモジュールは、
パワーデバイスに、過電流保護、温度保護のためのセンス部、およびこれらのセンス部での検知信号から異常を判定して当該パワーデバイスのゲート電圧を遮断し、過電流、温度異常を検出してから所定の時間が経過してもゲート電圧が低下しないとき保護機能が正常でないと判定する保護回路を備え、制御ICに、保護状態をゲート電圧で検知する回路を備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明のパワーモジュールにおける保護機能付きIGBT_1を示す。図示されるように、IGBTチップに保護回路10を実装している。この保護回路10は、図3に示す温度保護装置、および図4に示す過電流保護回路を内蔵しており、端子Q2−Q4間で検出される電圧から温度異常を検出し、端子Q3−Q4間で検出される電圧から過電流状態を検出する。いずれかの異常が検出されると、端子Q1がローレベルとなり、これによりゲート電圧を低下させ、ゲートを遮断することにより、当IGBT_1を保護する。尚、図4のR1はIGBTに流れる出力電流を検出するための抵抗である。
【0009】
図5は、上記パワーモジュールにおける制御IC_20を示す。図示したように、IGBT_1のゲート端子Gの電圧を検知できる機能が追加されている。即ち、ゲート電圧を比較器COMにて基準電圧Vrefと比較し、Vrefを下回ったときに、異常状態を示すエラー信号を外部に出力できるようになっている。この制御IC_20には、図2および図3で示したような保護回路は含まれない。
【0010】
IGBTチップ側で自己保護を行うため、温度センス、電流センス端子(ワイヤパッド)が不用となり、小型化実装が可能になる。又、IGBTの異常状態をゲート電圧の低下として制御IC側で検出するようにしたので、制御ICの回路が複雑化することはない。以下に示す各実施形態においてもこれと同等の効果が得られる。
【0011】
図2の保護回路付きIGBT_1および図5の制御IC_20を、トランスファーモールド構造でパワーモジュール化し、外付け部品を排除すれば小型のパワーモジュールを実現できる。
【0012】
図6は、本発明のパワーモジュールにおける保護機能付きIGBT_2を示す。図4のIGBT_1における端子Q3および抵抗R1を排したことから解るように、この保護回路11は温度保護のみ行う。
【0013】
図6の保護回路付きIGBT_1および図5の制御IC_20を、トランスファーモールド構造でパワーモジュール化し、外付け部品を排除すれば小型のパワーモジュールを実現できる。
【0014】
図7は、本発明のパワーモジュールにおける保護機能付きIGBT_3を示す。図4のIGBT_1での異常発生の検知をゲート電圧で行っていたのに替え、ここでは、IGBTの出力電流で検知するようにしたものであり、抵抗R1の端子電圧が、図5に供給されていたゲート電圧に替えて送出される。この場合も異常発生の検知をゲート電圧で行っていたのと同じ効果が得られる。
【0015】
図7の保護回路付きIGBT_3および図5の制御IC_20を、トランスファーモールド構造でパワーモジュール化し、外付け部品を排除すれば小型のパワーモジュールを実現できる。
【0016】
図8は、本発明のパワーモジュールにおける保護機能付きIGBT_4を示す。このデバイスは、図6でのゲート電圧の検出に替えて、出力電流の検出に替えたものである。
【0017】
図9は、本発明のパワーモジュールにおける保護機能付きIGBT_5を示す。このIGBT_5は、IGBT_3の保護回路10に替えて、保護回路12を備える。この保護回路12は、当回路で過電流もしくは温度異常を検出してから、所定の時間が経過してもゲート電圧が低下しないとき、保護機能が正常でないと判定する。所定の時間とは、過電流などの異常検出から保護が実際に機能するまでのタイムラグより十分に長い時間とする。
【0018】
この保護回路12は、図2、図6、図7および図8の各IGBTにも搭載することができる。このような判定手段を備えることにより、保護回路12における保護機能が正常であるかを知ることができる。
【0019】
本発明のパワーモジュールにおける制御ICでは、ブートストラップ回路のコンデンサ電圧で動作する場合において、IGBTチップが保護動作になると、IGBTチップのゲート駆動電流が増加し、これにより、ブートストラップコンデンサの電圧が低下する。その電圧低下を制御IC側で検知することでIGBTの異常状態を検知する。
【0020】
図10は、更に過電圧の保護機能付きIGBT_6を示す。この温度保護、過電流保護および過電圧保護を内蔵するIGBTチップと、そのIGBTのゲート電圧によりIGBTの異常状態を検知できる制御ICとからなるIC回路を実現できる。
【0021】
図11は、更に過電圧の保護機能付きIGBT_7を示す。この温度保護、過電流保護および過電圧保護を内蔵するIGBTチップと、そのIGBTの出力電流によりIGBTの異常状態を検知できる制御ICとからなるIC回路を実現できる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、パワーデバイスに、過電流保護、温度保護のためのセンス部、およびこれらのセンス部での検知信号から異常を判定して当該パワーデバイスのゲート電圧を遮断し、過電流、温度異常を検出してから所定の時間が経過してもゲート電圧が低下しないとき保護機能が正常でないと判定する保護回路を備え、パワーデバイス側で自己保護を行うようにしたので、引出用の温度センスや電流センスなどの端子が不用となる。このため小型化実装が可能となり、ワンパッケージの小型パワーモジュールを実現でき、又、上述したような電流限界が生じることもない。
【0023】
異常が検知され、保護が機能すると、ゲート電圧を低下させているが、このゲート電圧の低下もしくは、このゲート電圧の低下による出力電流の変化が所定時間を経過しても所定値に復帰しないことを検知する回路を制御ICに備えたので、保護回路による保護機能が正常であるかをも判定でき、より高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 センス機能を付加したIGBT
【図2】 本発明に係わるIGBTの回路図
【図3】 図2の保護回路における温度保護部の回路図
【図4】 図2の保護回路における過電流保護部の回路図
【図5】 本発明に係わる制御ICの回路図
【図6】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【図7】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【図8】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【図9】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【図10】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【図11】 本発明に係わる別のIGBTの回路図
【符号の説明】
1,2,3,4,5 IGBT、10,11,12 保護回路、20 制御IC
Claims (2)
- パワーデバイスおよびこれを制御する制御ICからなるパワーモジュールにおいて、
パワーデバイスに、過電流保護および温度保護のためのセンス部、およびこれらのセンス部での検知信号から異常を判定して当該パワーデバイスのゲート電圧を遮断し、過電流もしくは温度異常を検出してから所定の時間が経過してもゲート電圧が低下しないとき保護機能が正常でないと判定する保護回路を備え、
制御ICに、保護状態をゲート電圧で検知する回路を備えた
ことを特徴とするパワーモジュール。 - パワーデバイスおよびこれを制御する制御ICからなるパワーモジュールにおいて、
パワーデバイスに、温度保護のためのセンス部、およびこのセンス部での検知信号から異常を判定して当該パワーデバイスのゲート電圧を遮断し、温度異常を検出してから所定の時間が経過してもゲート電圧が低下しないとき保護機能が正常でないと判定する保護回路を備え、
制御ICに、保護状態をゲート電圧で検知する回路を備えた
ことを特徴とするパワーモジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001118129A JP4426129B2 (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | パワーモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001118129A JP4426129B2 (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | パワーモジュール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002315303A JP2002315303A (ja) | 2002-10-25 |
JP4426129B2 true JP4426129B2 (ja) | 2010-03-03 |
Family
ID=18968565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001118129A Expired - Lifetime JP4426129B2 (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | パワーモジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4426129B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4531500B2 (ja) | 2004-01-06 | 2010-08-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置モジュール |
JP4715273B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-07-06 | 株式会社豊田自動織機 | 電気絶縁型スイッチング素子駆動回路および電気絶縁型スイッチング素子の駆動方法 |
JP2007036097A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Shinko Electric Co Ltd | パワー素子の過電流検知装置 |
JP4600226B2 (ja) * | 2005-09-16 | 2010-12-15 | 株式会社日立製作所 | 電動機の駆動制御装置 |
JP5712483B2 (ja) | 2008-12-12 | 2015-05-07 | 日産自動車株式会社 | 過電流検出装置 |
JP5527150B2 (ja) * | 2010-10-05 | 2014-06-18 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
JP5472416B2 (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-16 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 半導体スイッチの制御装置 |
CN103033732B (zh) * | 2012-11-09 | 2015-05-20 | 浙江大学 | Igbt故障检测电路 |
JP6024498B2 (ja) * | 2013-02-05 | 2016-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体駆動装置 |
KR102008277B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2019-08-07 | 현대오트론 주식회사 | 전력 반도체 칩 |
CN114778926B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-04-25 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种应用于温度试验的高可靠性装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0744847B2 (ja) * | 1989-11-07 | 1995-05-15 | 三菱電機株式会社 | インバータ装置の駆動回路 |
JP3982842B2 (ja) * | 1993-08-18 | 2007-09-26 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置 |
JP3193827B2 (ja) * | 1994-04-28 | 2001-07-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体パワーモジュールおよび電力変換装置 |
JPH0956177A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Hitachi Ltd | 電力変換装置のゲート信号発生回路 |
JPH1117508A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Toshiba Corp | パワーモジュール及び電力変換装置 |
JPH11356035A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Hitachi Ltd | 電圧駆動型自己消弧素子用のゲート駆動装置 |
JP3674333B2 (ja) * | 1998-09-11 | 2005-07-20 | 株式会社日立製作所 | パワー半導体モジュール並びにそれを用いた電動機駆動システム |
-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001118129A patent/JP4426129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002315303A (ja) | 2002-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4426129B2 (ja) | パワーモジュール | |
US6504697B1 (en) | Arrangement and method for measuring a temperature | |
US9042069B2 (en) | Power supply controller | |
US7885048B2 (en) | Semiconductor device and an electronic apparatus incorporating the semiconductor device | |
US6335577B1 (en) | Power supply control unit and power supply control method | |
US8296093B2 (en) | Semiconductor device with thermal fault detection | |
US6541999B2 (en) | Circuit configuration with temperature protection and method for implementing the temperature protection | |
US7746616B2 (en) | Protection circuit and method of protecting a load circuit | |
US20170033574A1 (en) | Multichip, battery protection apparatus, and battery pack | |
JPH05299991A (ja) | モノリシックパワーmos集積回路 | |
CN108173241A (zh) | Ipm模块的保护电路 | |
US7705554B2 (en) | Circuit arrangement and method for adjusting the power consumption of a load that can be operated by a direct-voltage system | |
JP3367699B2 (ja) | 過電流保護回路 | |
JP3820167B2 (ja) | 半導体スイッチング装置 | |
EP2043266A1 (en) | Load drive device | |
US6556405B2 (en) | Programmable controller | |
JP2000307403A (ja) | 半導体スイッチ素子チップの温度検出構造および温度検出装置並びに半導体リレー | |
US4969062A (en) | Ground fault protection circuit | |
JP3302828B2 (ja) | 1チップコントローラを備えた電子機器 | |
JP2000298782A (ja) | プラント監視装置 | |
JP2004208449A (ja) | 電子機器の制御装置 | |
US7667428B2 (en) | Fan system and power monitoring apparatus thereof | |
JPH0533071Y2 (ja) | ||
JP2000134074A (ja) | 半導体モジュール | |
JP3749963B2 (ja) | 組み電池の過放電保護装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061010 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090818 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091016 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4426129 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |