JP6429222B2 - マルチダイパワーモジュールを備えるシステム及びマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法 - Google Patents

マルチダイパワーモジュールを備えるシステム及びマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6429222B2
JP6429222B2 JP2017542923A JP2017542923A JP6429222B2 JP 6429222 B2 JP6429222 B2 JP 6429222B2 JP 2017542923 A JP2017542923 A JP 2017542923A JP 2017542923 A JP2017542923 A JP 2017542923A JP 6429222 B2 JP6429222 B2 JP 6429222B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
die
dies
time
group
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.)
Active
Application number
JP2017542923A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018506954A (ja
Inventor
モロヴ、ステファン
エヴァンチュク、ジェフリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Original Assignee
Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands filed Critical Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Publication of JP2018506954A publication Critical patent/JP2018506954A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6429222B2 publication Critical patent/JP6429222B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/14Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/12Modifications for increasing the maximum permissible switched current
    • H03K17/122Modifications for increasing the maximum permissible switched current in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/14Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
    • H03K17/145Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature in field-effect transistor switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は包括的には、マルチダイパワーモジュールの動作を制御するためのシステム及び方法に関する。
マルチダイパワーモジュールは従来、幾つかの並列に接続されたパワーダイから構成され、単一のパワーダイの電流性能を超えて電流性能を高めるために使用される。
例えば、三相コンバーターは、スイッチあたり4つの並列パワーダイから構成することができ、全部で24個のパワーダイを与える。
SiC(炭化ケイ素)トランジスタ及びGaN(窒化ガリウム)トランジスタのような、新生のデバイス技術は通常、ウェハー基板の歩留まり及びコストに関する制約に起因して、高電流密度、小電力のダイにおいて実現される。
より高い電力のSiCベースモジュールを実現するには、多数の並列接続SiCダイが必要である。並列接続モジュールとは異なり、並列接続ダイは、理想的には同じ負荷電流を整流する単一のスイッチを構成する。
しかしながら、使用されるダイのタイプ、すなわち、ダイオードが使用されるか、又は電圧駆動スイッチ、例えば、MOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)が使用されるかにかかわらず、負荷電流の均衡の取れた分配を静的にも、動的にも制限する特性がダイ内に存在する。各並列ダイを徐々に加えていくと、結果としてダイが最大限に利用されなくなり、それゆえ、所与の定格電流を達成するために、より多くのダイが並列にされる必要があるので、パワーモジュールの全体的なコスト及び物理的な表面積が増加する。
製造中のパワーデバイスの電気特性の変動に起因して、電流は、ダイの間で等しく分配されず、特にスイッチング過渡中にアンバランスになる可能性がある。このため、整流速度が、SiC及びGaN等のより新しい技術とともに向上するにつれて、この動的な分配の課題は、深刻さのみが増してきた。
スイッチング過渡現象の1つの重要な電気特性は、本明細書では「ダイ」と呼ばれる所与の電圧制御されたパワーダイの閾値電圧である。ノーマリーオフ型ダイの場合、ダイのソースとゲートとのコネクターの両端の電圧がそのレベルを下回っているとき、ダイチャネルは導通していない。そのレベルを上回ると、ダイは導通を開始する。閾値電圧が、同じゲート電圧を用いて制御される一組の並列のダイの間で完全に一致していないとき、電流は、スイッチング過渡現象中にこれらのダイにわたって等しく分配されない。その結果、スイッチング損失が、並列のダイにわたって大きく異なる可能性があり、望ましくない温度不均衡がダイ間で生じ、最終的には、最も大きなストレスを受けたダイの早期の経年劣化が起こる。
通常、マルチダイパワーモジュールにおける論理的に同等なスイッチごとの並列のダイの数は、所望の電流定格と、マルチダイパワーモジュールパッケージのピークワット損と、パッケージ内のダイの熱定格との関数である。ダイの数が設定されると、マルチダイパワーモジュールにおける実際の損失は、以下の式のように、並列のIGBT又はMOSFETのダイの数Nに関係する。
Figure 0006429222
ここで、Pcond(N)は、N個のダイが導通しているときの電力であり、Pswitching(N)は、N個のダイがスイッチングしているときの電力である。
その場合、総電力は、Ptotal(N)=Pcond(N)+Pswitching(N)である。
このように、マルチダイパワーモジュールのための所与の電流定格は、ダイの数Nと、動作条件、すなわち、周波数及び阻止電圧とに依存する最小損失点を有する。
導通損失は、より多くのダイを並列に追加することを介して、すなわち、静的電流要件を満たすように減少させることができるが、ダイのこの増加の結果、各節点における並列キャパシタンスがより大きくなり、スイッチング損失が増加する。
したがって、静的電流性能(current capability)を満たす所与の一組のダイの場合、スイッチングエネルギーは固定され、電力損失は、より低いスイッチング周波数を介してしか低減することができない。
現行技術水準のマルチダイパワーモジュールは、ゲート駆動電圧又はゲート抵抗の変更のみを可能にして、整流時間を変化させることができ、並列のダイの数は、マルチダイパワーモジュールの動的性能を大きく制限する。
相補型スイッチ対におけるダイオードの逆回復と、全導通電流に対するその影響とを無視すると、電圧制御されたダイのターンオフ時間及びターンオン時間は、以下のように、本質的に、キャパシタ充電事象としてターンオン事象中の電流立ち上がり時間を用いてモデル化することができる。
Figure 0006429222
ここで、「Rg」はゲート抵抗であり、「Ciss」は入力キャパシタンスであり、Vgsonは、印加されたゲート電圧であり、「Vth」は閾値電圧であり、「gfs」はダイの相互コンダクタンスであり、Iはドレイン電流である。
したがって、プラトー電圧(gfs−1Id)が、印加されたゲート電圧よりもはるかに小さい場合、電流の増加は、電流の立ち上がり時間のほぼ線形の増加をもたらし、電流立ち下がり時間及び電圧立ち上がり/立ち下がり時間についても同様の関係がある。
この例は、図2a及び図2bを参照して与えられる。
図2aは、2つのダイS1及びS2が並列に接続されているマルチダイパワーモジュールの一例である。これらのダイがともに導通しているとき、ダイS1は、Id(1−α)に等しい電流を有し、ダイS2は、Id(1−α)に等しい電流を有する。ここで、「α」は、整流された電流の振幅の間の単位当たりの差である。
プラトー電圧が、印加された電圧よりもはるかに小さい場合において、一方のダイが2Iの電流を有し、他方のダイが電流を有しないとき、2つのダイの間の全体のスイッチング損失は、双方のダイが同じドレイン電流を運んでいる場合とほぼ等しい。しかしながら、入力キャパシタンスがこれらの2つの場合の間で変化することになる場合、すなわち、一方のダイが完全に負荷を受ける場合に入力キャパシタンスが低減されることになる場合、スイッチング損失は、実際には、アクティブなデバイスにおける電流立ち上がり時間の低減に起因して、2つの等しく負荷を受けるダイと比較して全体的に減少することができる。
図2bは、ダイが異なるタイミングでスイッチングするときにダイに通電する電流を示している。
20で示す期間中に、ダイS2はONにされ、21で示す期間中に、ダイS1及びS2はONにされる。
通常、図2に示すように、2つの並列のMOSFETダイの場合に、ゲートドライバーから見た入力キャパシタンスは、ダイの双方の入力キャパシタンスを合計したものであり、したがって、スイッチング損失は、制限されたゲート供給電圧を所与とするこれらのパラメーターの関数である。
この場合、2つの整流ダイは、異なる閾値電圧に起因して、異なる時点で電流の導通を開始し、これによって、時点「t」における電流の不整合が生じ、また、電流が2つのダイの間でバランスを保とうとするので、振動動作が生じる。これらの振動は、更には、電磁干渉の増加をもたらす。
本発明は、マルチダイパワーモジュールのスイッチング速度を向上させることと、高度に動的な制御の実施を必要とせずに、並列接続されたデバイスのためのスイッチング過渡現象を制御することによってマルチダイパワーモジュールの最大能力を高めることとを目的とする。
したがって、本発明は、ダイで構成されるマルチダイパワーモジュールと、マルチダイパワーモジュールのダイをアクティブ化する複数の連続した入力パターンを受信するコントローラーとを備えるシステムであって、ダイは、少なくとも1つのダイの複数のグループにグループ化されることを特徴とし、コントローラーは、少なくとも1つのダイのグループごとに1つのゲートツーソース信号を出力する手段を備え、少なくとも1つのゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジは、ダイの他のグループの他のゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジから反復的に時間シフトされることを特徴とする、システムに関する。
したがって、振動を低減するとともに整流時間を削減するために、整流電流をダイの選択グループ又は単一のダイに効果的に集中させることができる。
本発明はまた、ダイのグループで構成されるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法であって、コントローラーによって実行されるステップであって、
マルチダイパワーモジュールのダイをアクティブ化する複数の連続した入力パターンを受信するステップと、
少なくとも1つのダイのグループごとに1つのゲートツーソース信号を出力するステップであって、少なくとも1つのゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジは、ダイの他のグループの他のゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジから反復的に時間シフトされる、ステップと、
を含むことを特徴とする、方法に関する。
特定の特徴によれば、システムは、マルチダイパワーモジュールのダイの電流要件及び最大電流駆動能力に従ってダイの数又はダイのグループの数を調整する手段を更に備える。
したがって、パワーモジュールの安全な動作エリアが常に確保される。
特定の特徴によれば、システムは、マルチダイパワーモジュールのダイをアクティブ化する各入力パターンにおいて、立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされる少なくとも1つのゲートツーソース信号を変更する手段を更に備える。
したがって、ダイにおける整流電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間に影響を与える種々のパラメーターに従って、時間シフトを適応させることができる。
特定の特徴によれば、立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされるゲートツーソース信号は、ラウンドロビンベースで変更される。
したがって、個々のダイは、パワーモジュールの寿命を上回る過度のストレスを受けない。
特定の特徴によれば、時間シフトの生起は、最低でも、ダイの整流特性に依存し、ダイの総導通時間よりも少なくとも10倍小さい。
したがって、適切な時間シフトを予め求めて、フィードバックの必要なく適切な動作を確保する単純な方法が存在する。
本発明の特性は、例示の実施形態の以下の説明を読むことから更に明らかになり、その説明は添付の図面を参照しながら行われる。
本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するためのシステムの一例を表す図である。 2つのダイが並列に接続されているマルチダイパワーモジュールの一例を示す図である。 ダイが異なるタイミングでスイッチングするときにダイに通電する電流を示す図である。 本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するためのシステムのコントローラーのアーキテクチャの一例を表す図である。 マルチダイパワーモジュールのスイッチングタイミングの制御の一例を表す図である。 本発明による、2つのダイが並列に接続されて制御されるマルチダイパワーモジュールの一例を示す図である。 本発明による、ダイが異なるタイミングでスイッチングするときにダイに通電する電流を示す図である。 本発明による、2つのダイが並列に接続されて制御されるマルチダイパワーモジュールの一例を示す図である。 本発明による、ダイが異なるタイミングでスイッチングするときにダイに通電する電流を示す図である。 本発明によるマルチパワーダイモジュールのダイのスイッチング時点を制御するアルゴリズムの一例を示す図である。
図1は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するためのシステムの一例を表している。
マルチダイパワーモジュール150の動作を制御するためのシステムは、開ループ機構を用い、マルチダイパワーモジュール150内のダイのスイッチング時点を制御する。
マルチダイパワーモジュール150の動作を制御するためのシステムは、マルチダイパワーモジュール150の少なくとも1つのダイ又は複数のダイ105に駆動信号を提供する複数のゲートドライバー102を備える。
図1の例では、マルチダイパワーモジュール150の動作を制御するためのシステムは、少なくとも1つのパワーダイの3つのグループの動作を制御する3つのゲートドライバー102a〜102cを備える。
図1の例では、少なくとも1つのパワーダイの各グループは、それぞれ105a〜105cで示す1つのダイを含む。
ゲートドライバー102a〜102は、図3を参照して開示されるコントローラー104からコマンド信号を受信する。
図3は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するためのシステムのコントローラーのアーキテクチャの一例を表す。
コントローラー104は、例えば、バス301と、図6において開示されるようなプログラムによって制御されるプロセッサ300とによって互いに接続されるコンポーネントに基づくアーキテクチャを有する。
バス301はプロセッサ200をリードオンリーメモリROM302、ランダムアクセスメモリRAM303及び入出力インターフェースI/O305にリンクする。
メモリ303は、図6において開示されるようなアルゴリズムに関連するプログラムの変数及び命令を受信するように意図されたレジスタを含む。
プロセッサ300は、入出力インターフェース305を通じてホストコントローラーからコマンドパターンを受信し、ゲートドライバー102によってダイ105に印加される信号の立ち上がり/立ち下がりエッジ時点を変更し、入出力インターフェース305を通じてゲートドライバー102にそれらの立ち上がり/立ち下がりエッジ時点を転送する。
入出力インターフェースI/O205は2つのインターフェースに分割することができ、一方はホストコントローラーとのインターフェースであり、もう一方はパワーダイの動作を制御するためのデバイス102とのインターフェースである。
入出力インターフェース205を通して、コントローラー104はホストコントローラーから起動コマンド又はロードコマンドを受信する。コントローラー104はこの起動コマンドを解釈し、複数のダイにわたる同期制御を与える。
リードオンリーメモリ302は、図6において開示されるようなアルゴリズムに関連するプログラムの命令を含み、それらの命令は、コントローラー104が起動されるときに、ランダムアクセスメモリ303に転送される。
図6に関して以下に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、PC(パーソナルコンピューター)、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)若しくはマイクロコントローラーのようなプログラム可能なコンピューティングマシンによって1組の命令若しくはプログラムを実行することによってソフトウェアにおいて実施することができるか、又はソフトウェアでなければ、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)若しくはASIC(特定用途向け集積回路)のような、マシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアにおいて実施することができる。
換言すれば、コントローラー104は、図6に関して以下で説明するアルゴリズムのステップをコントローラー104に実行させる回路部、又は回路部を備えるデバイスを備える。
コントローラー104は、例えば、プリプログラムされたCPLD(複合プログラム可能論理デバイス)によって実現することができる。
本発明によれば、ダイは、少なくとも1つのダイの複数のグループにグループ化され、コントローラーは、少なくとも1つのダイのグループごとに1つのゲートツーソース信号を出力する手段を備え、少なくとも1つのゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジは、ダイの他のグループの他のゲートツーソース信号の立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジから反復的に時間シフトされる。
図4は、マルチダイパワーモジュールのスイッチングタイミングの制御の一例を表している。
コントローラー104は、ホストコントローラーからコマンドパターンを受信する。これらのコマンドパターンは、400で示される。
例えば、制御パターンのアクティブ時間、すなわち、高レベル状態は、2マイクロ秒〜10マイクロ秒で構成される。
410で示す信号は、ゲートドライバー102aに提供される信号であり、420で示す信号は、ゲートドライバー102bに提供される信号であり、430で示す信号は、ゲートドライバー102cに提供される信号である。
本発明によれば、コントローラー104は、往復ベースで立ち上がりエッジ時点を遅らせ、立ち下がりエッジ時点を進める。
例えば、制御パターンの第1の高レベル状態において、コントローラー104は、立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって、信号410のための高レベル411を生成し、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによって信号420のための高レベル421を生成し、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって信号430のための高レベル431を生成する。
制御パターンの第2の高レベル状態において、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによって信号410のための高レベル412を生成し、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって信号420のための高レベル422を生成し、コントローラー104は、立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって信号430のための高レベル432を生成する。
制御パターンの第3の高レベル状態において、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって信号410のための高レベル413を生成し、コントローラー104は、立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによって信号420のための高レベル423を生成し、コントローラー104は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによって信号430のための高レベル433を生成する。
このラウンドロビンサイクルは、411、421及び431で示すものと同様のものである高レベル414、424及び434によって示されるように繰り返される。
上記所定の値は、例えば、ダイ105のスイッチングに対応する10ナノ秒〜50ナノ秒である。ここで、この値は、マルチダイパワーモジュールにおいて用いられる特定のダイにおける電流の伝送遅延及び立ち上がり/立ち下がり時間に基づいていることに留意しなければならない。この所定の値は、各ダイの総導通時間よりも少なくとも10倍小さい。
図5a及び図5cは、本発明による、2つのダイが並列に接続されて制御されるマルチダイパワーモジュールの一例である。
図5aでは、ダイS1は導通しており、ダイS2は導通していない。図5bでは、ダイS2は導通しており、ダイS1は導通していない。
本発明によれば、立ち上がりエッジ時点又は立ち下がりエッジ時点を遅らせるか又は進めることによって、ゲートドライバーによって見られるような駆動キャパシタンスを低減することが可能である。アクティブなダイが定格電流の2倍を有するように、一方のダイは、整流事象の間、非アクティブのままにされるので、全体の損失は、電流の立ち上がり/立ち下がり時間の減少に起因して低下することができる。プラトー電圧がゲート電圧と比較して小さい場合、電流の増加は、2つの導通しているダイと比較して損失を増加させず、このため、入力キャパシタンスを減少させることによって、損失は、短縮された等価な整流時間に起因して低下することができる。
さらに、スイッチング損失低減は、制御されたマルチダイパワーモジュール内での電流立ち上がり時間及び電流立ち下がり時間を増加させることによって整流の間の安定性を改善するために通常加えられるより大きな電流分配抵抗器の必要性をなくすことによっても達成される。
整流中にダイを順序付けることが分配をどのように改善することができるのかの一例が図5b及び図5dに示されている。
図5b及び図5dは、本発明による、ダイが異なるタイミングでスイッチングするときにダイに通電する電流を示している。
図5bはダイS1の整流を示し、図5dはダイS2の整流を示している。本発明によれば、ダイS1及びS2を順序付けることによって、電流が導通を開始する異なる点を有するにもかかわらず、電流は、ターンオンの間振動しない。したがって、電流が導通を開始するこれらの異なる点は、電流平衡抵抗器の必要性、及び振動に起因したEMI問題を取り除き、各デバイスの消耗を等しくすることができる。
図6は、本発明によるマルチパワーダイモジュールのダイのスイッチング時点を制御するためのアルゴリズムの一例である。
本アルゴリズムは、整流事象の間にアクティブなダイの数を減らすことによって多数の並列接続されたダイを制御し、高レベルコマンドごとにアクティブなダイを循環させる。本アルゴリズムは、一例としてダイの3つのグループについて実行される。本発明は、ダイのこれよりも少ない数のグループ又はこれよりも多くの数のグループについても適用可能である。
基本的に、各スイッチング事象のための並列ダイの最適な数を表す数値は、コントローラー104内に事前にロードされている。
コントローラー104は、ホストコントローラーからパルス幅変調コマンドを受信し、アクティブなダイの数を設定し、その後、適切なダイの立ち上がり事象若しくはターンオン事象を遅らせるか又はそれらのダイの立ち下がり事象若しくはターンオフ事象を進めて、それらの適切なダイに電流を強制的に通電する。所与のスイッチング期間において用いられるダイの数は記憶されており、その後、次のスイッチングサイクルに備えて、アクティブなダイの新たな数が選択される。非アクティブなダイは、その後、各サイクルにおいて次のダイに順次移動される。このように、アクティブなダイは循環され、整流中に見られる電流増加によって引き起こされる特定のダイに対する負荷が低減される。
ステップS60において、プロセッサ300は、ダイの各グループのダイの最小数を求める。この最小数は、マルチダイパワーモジュールのダイの電流要件及び最大電流駆動能力に従って求められる。
次のステップS61において、プロセッサ300は、インターフェース305を通じて制御パターンの高レベル状態を検出する。
次のステップS62において、プロセッサ300は、立ち下がりエッジの時点を所定の値だけ進めることによってダイ105aを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによってダイ105bを含むダイの第2のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによってダイ105cを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成する。
次のステップS63において、プロセッサ300は、インターフェース305を通じて制御パターンの高レベル状態を検出する。
次のステップS64において、プロセッサ300は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによってダイ105aを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによってダイ105bを含むダイの第2のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによってダイ105cを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成する。
次のステップS65において、プロセッサ300は、インターフェース305を通じて制御パターンの高レベル状態を検出する。
次のステップS66において、プロセッサ300は、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせるとともに立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによってダイ105aを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち下がりエッジ時点を所定の値だけ進めることによってダイ105bを含むダイの第2のグループを対象とした信号のための高レベルを生成し、立ち上がりエッジ時点を所定の値だけ遅らせることによってダイ105cを含むダイの第1のグループを対象とした信号のための高レベルを生成する。
その後、プロセッサ300はステップS61に戻る。
当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、上述した本発明の実施形態に対して多くの変更を行うことができる。

Claims (10)

  1. ダイで構成されるマルチダイパワーモジュールと、
    前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイをアクティブ化する複数の連続した入力パターンを受信するコントローラーと、
    を備えるシステムであって、
    前記入力パターンは、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジで構成され、
    前記ダイは、少なくとも1つのダイの第1のグループ、第2のグループ及び第3のグループにグループ化されることを特徴とし、
    前記コントローラーは、
    前記少なくとも1つのダイの第1のグループのゲート信号の前記立ち下がりエッジの時点を所定の値だけ進める手段と、
    前記少なくとも1つのダイの第2のグループのゲート信号の前記立ち上がりエッジの時点を前記所定の値だけ遅らせる手段と、
    前記少なくとも1つのダイの第3のグループのゲート信号の前記立ち上がりエッジの時点を前記所定の値だけ遅らせるとともに前記少なくとも1つのダイの第3のグループのゲート信号の前記立ち下がりエッジの時点を前記所定の値だけ進める手段と、
    を備えることを特徴とする、システム。
  2. 前記システムは、前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイの電流要件及び最大電流駆動能力に従ってダイの数又はダイのグループの数を調整する手段を更に備える
    ことを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記システムは、前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイをアクティブ化する各入力パターンにおいて、前記立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされる前記少なくとも1つのゲートツーソース信号を変更する手段を更に備える
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のシステム。
  4. 前記立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされる前記ゲートツーソース信号は、ラウンドロビンベースで変更される
    ことを特徴とする、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記時間シフトの生起は、最低でも、前記ダイの整流特性に依存し、前記ダイの総導通時間よりも少なくとも10倍小さい
    ことを特徴とする、請求項3又は4に記載のシステム。
  6. ダイのグループで構成されるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法であって、前記ダイは、少なくとも1つのダイの第1のグループ、第2のグループ及び第3のグループにグループ化されることを特徴とし、前記方法は、コントローラーによって実行されるステップであって、
    前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイをアクティブ化する複数の連続した入力パターンを受信するステップであって、前記入力パターンは、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジで構成される、ステップと、
    前記少なくとも1つのダイの第1のグループのゲート信号の前記立ち下がりエッジの時点を所定の値だけ進めるステップと、
    前記少なくとも1つのダイの第2のグループのゲート信号の前記立ち上がりエッジの時点を前記所定の値だけ遅らせるステップと、
    前記少なくとも1つのダイの第3のグループのゲート信号の前記立ち上がりエッジの時点を前記所定の値だけ遅らせるとともに前記少なくとも1つのダイの第3のグループのゲート信号の前記立ち下がりエッジの時点を前記所定の値だけ進めるステップと、
    を含むことを特徴とする、方法。
  7. 前記方法は、前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイの電流要件及び最大電流駆動能力に従ってダイの数又は前記ダイのクラスターの数を調整するステップを更に含む
    ことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 前記方法は、前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイをアクティブ化する各入力パターンにおいて、前記立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされる前記少なくとも1つのゲートツーソース信号を変更するステップを更に含む
    ことを特徴とする、請求項6又は7に記載の方法。
  9. 前記立ち上がりエッジ及び/又は立ち下がりエッジが時間シフトされる前記ゲートツーソース信号は、ラウンドロビンベースで変更される
    ことを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. 前記時間シフトの生起は、最低でも、前記ダイの整流特性に依存し、前記ダイの総導通時間よりも少なくとも10倍小さい
    ことを特徴とする、請求項8又は9に記載の方法。
JP2017542923A 2015-06-16 2016-06-15 マルチダイパワーモジュールを備えるシステム及びマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法 Active JP6429222B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15172320.2A EP3107197B1 (en) 2015-06-16 2015-06-16 System and method for controlling the operation of a multi-die power module
EP15172320.2 2015-06-16
PCT/JP2016/068448 WO2016204305A1 (en) 2015-06-16 2016-06-15 System comprising multi-die power module and method for controlling operation of multi-die power module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018506954A JP2018506954A (ja) 2018-03-08
JP6429222B2 true JP6429222B2 (ja) 2018-11-28

Family

ID=53434252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017542923A Active JP6429222B2 (ja) 2015-06-16 2016-06-15 マルチダイパワーモジュールを備えるシステム及びマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10367497B2 (ja)
EP (1) EP3107197B1 (ja)
JP (1) JP6429222B2 (ja)
CN (1) CN107735950B (ja)
WO (1) WO2016204305A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6820825B2 (ja) * 2017-11-09 2021-01-27 三菱電機株式会社 半導体装置及びその駆動方法
CN113765339A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 株式会社村田制作所 避免并联式半导体开关中的寄生振荡的方法及对应的装置
WO2023148134A1 (de) * 2022-02-02 2023-08-10 Fronius International Gmbh Verlustarmer gleichspannungswandler und zugehöriges ansteuerungsverfahren

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2656537B2 (ja) * 1988-04-13 1997-09-24 株式会社日立製作所 電力用半導体装置
US5399908A (en) * 1992-06-26 1995-03-21 Kollmorgen Corporation Apparatus and method for forced sharing of parallel MOSFET switching losses
DE4435255A1 (de) * 1994-10-01 1996-04-04 Abb Management Ag Verfahren zur Fehlerbehebung in einer Stromrichterschaltungsanordnung
DE10156963A1 (de) * 2001-11-20 2003-06-05 Fritz Frey Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Schalten von Stromkreisen
US20040103248A1 (en) * 2002-10-08 2004-05-27 Hass David T. Advanced telecommunications processor
KR100595447B1 (ko) * 2004-03-26 2006-07-03 삼성전자주식회사 Dc-dc 컨버터 및 그 제어방법
EP2154784A1 (de) * 2008-08-16 2010-02-17 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Anordnung mit einer Treiberschaltung und mindestens einem Leistungsschalter sowie Ansteuerverfahren hierzu
AU2011362347B2 (en) * 2011-03-16 2015-08-20 Hitachi Energy Ltd Gate control circuit, power module and associated method
EP2587670A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-01 ABB Technology AG Control contact driving system
CN203675001U (zh) * 2014-01-21 2014-06-25 唐山开诚电控设备集团有限公司 一种新型低功耗三电平变频器逆变单元

Also Published As

Publication number Publication date
US20180138901A1 (en) 2018-05-17
US10367497B2 (en) 2019-07-30
EP3107197A1 (en) 2016-12-21
CN107735950B (zh) 2021-02-19
JP2018506954A (ja) 2018-03-08
WO2016204305A1 (en) 2016-12-22
EP3107197B1 (en) 2022-01-19
CN107735950A (zh) 2018-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Camacho et al. A novel active gate driver for improving SiC MOSFET switching trajectory
Uzun et al. Converter-gating: A power efficient and secure on-chip power delivery system
JP6429222B2 (ja) マルチダイパワーモジュールを備えるシステム及びマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法
CN102447386B (zh) Dc-dc转换器中控制感应能量的系统和方法
JP6883450B2 (ja) ゲート駆動装置、ゲート駆動方法、及び半導体装置
Paredes et al. A novel active gate driver for silicon carbide MOSFET
US9496791B2 (en) Multiphase buck converter with dynamic phase firing
JP2017028811A (ja) 半導体装置
JP6781523B2 (ja) スイッチから構成されるパワーモジュールの動作を制御するためのシステムおよび方法
CN104576718A (zh) 具有续流SiC二极管的RC-IGBT
Zhang et al. New insights on dynamic voltage scaling of multiphase synchronous buck converter: A comprehensive design consideration
Ewanchuk et al. Lifetime extension of a multi-die SiC power module using selective gate driving with temperature feedforward compensation
JPWO2009054143A1 (ja) 電力変換装置
KR101462610B1 (ko) 트랜지스터 턴 오프 제어 방식이 개선된 능동 다이오드
JP6452831B2 (ja) マルチダイパワーモジュールを備えるシステム、及びマルチダイパワーモジュールのスイッチングを制御する方法
Gottschlich et al. A programmable gate driver for power semiconductor switching loss characterization
Kicin et al. 1.7 kV high-current SiC power module based on multi-level substrate concept and exploiting MOSFET body diode during operation
JP6573016B2 (ja) 半導体装置
Wu et al. Electro-thermal modeling of high power IGBT module short-circuits with experimental validation
Wei et al. Application of an active gate driver for paralleling operation of Si IGBT and SiC MOSFET
TWI784727B (zh) 馬達驅動電路及馬達模組
JP7099153B2 (ja) 電力変換装置
KR102091397B1 (ko) 멀티 다이 파워 모듈의 동작을 제어하는 방법 및 디바이스
JP6166790B2 (ja) 電力半導体デバイスの制御のためのシステムおよび方法
Kim et al. Gate driver for SiC power MOSFETs using soft-switching technique

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180619

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180726

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: 20180925

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181023

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6429222

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250