JP6698447B2 - Power semiconductor modules and power electronics equipment - Google Patents

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本発明は、パワー半導体モジュール、および当該パワー半導体モジュールを搭載するパワーエレクトロニクス機器に関する。   The present invention relates to a power semiconductor module and a power electronic device equipped with the power semiconductor module.

従来のパワー半導体モジュールは、スイッチング動作によって電流経路を切り替えるパワーデバイスと、パワー半導体モジュール内で生じた熱を伝導および放熱するベース板と、パワーデバイスとベース板とを絶縁する絶縁体と、パワー半導体モジュールと外部との電気的な接続を行う主端子および制御端子群とを備えている。また、パワー半導体モジュールは、パワーデバイス上またはベース板上に温度モニター素子を設けてパワー半導体モジュールのジャンクション温度Tjまたはケース温度Tcを検知したり、電流検出モニター素子を設けてパワーデバイスを流れる電流Icを検知したりしている。以下、温度モニター素子および電流検出モニター素子など、パワー半導体モジュールの動作状態を検知する素子を総称してモニター素子ともいう。   A conventional power semiconductor module includes a power device that switches a current path by a switching operation, a base plate that conducts and radiates heat generated in the power semiconductor module, an insulator that insulates the power device from the base plate, and a power semiconductor. The module includes a main terminal and a control terminal group that electrically connect the module to the outside. Further, the power semiconductor module is provided with a temperature monitor element on the power device or the base plate to detect the junction temperature Tj or the case temperature Tc of the power semiconductor module, or a current detection monitor element is provided to provide a current Ic flowing through the power device. Is being detected. Hereinafter, elements that detect the operating state of the power semiconductor module, such as a temperature monitor element and a current detection monitor element, are collectively referred to as a monitor element.

上記のようなモニター素子で検知された情報は、パワー半導体モジュールの動作状態を示す動作情報を示す信号として、基本的には動作中のパワー半導体モジュールの駆動保護制御にフィードバックされる。以下、モニター素子が検知した情報を示す信号のことをモニター素子の信号という。   The information detected by the monitor element as described above is basically fed back to the drive protection control of the operating power semiconductor module as a signal indicating the operating information indicating the operating state of the power semiconductor module. Hereinafter, a signal indicating information detected by the monitor element is referred to as a monitor element signal.

従来、モニター素子の信号を外部に出力するパワー半導体モジュールはあるが、当該パワー半導体モジュールはモニター素子の信号をそのまま外部に出力しているため、パワー半導体モジュールの駆動停止後においてパワー半導体モジュールがどのような状況で使用されていたのかを把握することができない。   Conventionally, there is a power semiconductor module that outputs the signal of the monitor element to the outside, but since the power semiconductor module directly outputs the signal of the monitor element to the outside, the power semiconductor module is It is impossible to know if it was used in such a situation.

モニター素子の信号を一時的に記憶するパワー半導体モジュールがあり、例えば、パワーデバイスのゲート信号を電源とするメモリーを搭載し、温度モニター等の信号をメモリーに記憶する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、ジャンクション温度Tjまたはケース温度Tcの変化をカウントアップすることによって、パワー半導体モジュールの駆動停止後において使用環境を擬似的に把握し、パワー半導体モジュールの寿命を推定する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   There is a power semiconductor module that temporarily stores a signal of a monitor element, and for example, a technique is disclosed in which a memory that uses a gate signal of a power device as a power source is mounted and a signal of a temperature monitor or the like is stored in the memory (for example, , Patent Document 1). Further, there is disclosed a technique of counting up a change in the junction temperature Tj or the case temperature Tc to artificially grasp the usage environment after the driving of the power semiconductor module is stopped and estimating the life of the power semiconductor module ( See, for example, Patent Document 2).

特開2004−87871号公報JP 2004-8771 A 特開2015−56415号公報JP, 2005-56415, A

従来のパワー半導体モジュールでは、駆動停止後においてパワー半導体モジュールがどのような状態で使用されていたのかを把握することができないため、エラーが発生して突然停止した場合に、トラブルシューティングが非常に難解という問題があった。   With conventional power semiconductor modules, it is not possible to know in what state the power semiconductor module was used after the drive was stopped, so troubleshooting is extremely difficult when an error occurs and the power semiconductor module suddenly stops. There was a problem.

また、モニター素子の信号を外部に出力しないパワー半導体モジュールでは、パワー半導体モジュールの動作状態のワーストケース、すなわちジャンクション温度Tj、ケース温度Tc、または電流Icの最大値を把握するためには、パワー半導体モジュールの外部にモニター素子を別に設ける必要があり、パワー半導体モジュールを含む機器全体がコストアップおよびサイズアップするという問題があった。また、実際に問題が生じるパワーデバイスからモニター素子の位置が遠ざかるにつれて、信号精度が悪化したり、配線インピーダンス等の影響によってノイズが重畳したりするという問題があった。   Further, in the power semiconductor module that does not output the signal of the monitor element to the outside, in order to grasp the worst case of the operating state of the power semiconductor module, that is, the maximum value of the junction temperature Tj, the case temperature Tc, or the current Ic, the power semiconductor module is used. Since it is necessary to separately provide a monitor element outside the module, there is a problem that the cost of the entire device including the power semiconductor module and the size thereof are increased. In addition, as the position of the monitor element moves away from the power device in which the problem actually occurs, the signal accuracy deteriorates and noise is superimposed due to the influence of wiring impedance and the like.

特許文献1では、動作中の温度および時刻等のデータを常に記憶し続けるため、記憶する情報量が膨大となり、メモリー容量の大規模化およびコストの増加が生じるという問題があった。また、パワーデバイスのスイッチング動作に伴う電磁ノイズによって、メモリーが誤動作してデータが消失してしまうという問題があった。   In Patent Document 1, since data such as temperature and time during operation is always stored, there is a problem that the amount of information to be stored becomes huge, the memory capacity becomes large and the cost increases. Further, there is a problem that the memory malfunctions and data is lost due to electromagnetic noise accompanying the switching operation of the power device.

特許文献2では、ジャンクション温度Tjまたはケース温度Tcの変化をカウントアップする閾値を予め設定しているが、変化が閾値以上であれば一律にカウントアップするため、寿命への影響度が高い温度変化におけるカウントアップも、ほぼ閾値の温度変化におけるカウントアップも同様に扱われるため、寿命の推定の精度を向上させ難いという問題があった。このような問題の対策として、閾値を細かく多数設定する方法があるが、この場合、制御負荷が増大し、コストアップおよびサイズアップしてしまうという別の問題が生じる。また、特許文献2では、駆動停止後においてパワー半導体モジュールのジャンクション温度Tjまたはケース温度Tcが何度まで上昇したのか把握することができない。   In Patent Document 2, a threshold value for counting up a change in the junction temperature Tj or the case temperature Tc is set in advance. However, if the change is equal to or more than the threshold value, the count is uniformly increased, and thus the temperature change has a high influence on the life. Since the count-up in 1 and the count-up in almost the change in the temperature of the threshold value are treated in the same manner, there is a problem that it is difficult to improve the accuracy of life estimation. As a measure against such a problem, there is a method of setting a large number of thresholds finely, but in this case, another problem occurs that the control load increases, and the cost and size increase. Further, in Patent Document 2, it is not possible to grasp how much the junction temperature Tj or the case temperature Tc of the power semiconductor module has risen after the driving is stopped.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、モニター素子の信号の最大値を、駆動停止した後も信号精度の悪化およびノイズの影響を抑制した状態で保持することが可能なパワー半導体モジュールおよびパワーエレクトロニクス機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to maintain the maximum value of the signal of the monitor element in a state in which the deterioration of the signal accuracy and the influence of noise are suppressed even after the driving is stopped. An object is to provide a possible power semiconductor module and power electronic equipment.

上記の課題を解決するために、本発明によるパワー半導体モジュールは、パワーデバイスと、パワーデバイスの動作状態を検知する少なくとも1つのモニター素子と、モニター素子が検知した動作状態を示す信号の最大値を保持する少なくとも1つのピークホールド回路と、ピークホールド回路が保持する信号の最大値を外部に出力する出力部とを備え、ピークホールド回路に供給される電源は、パワー半導体モジュールに供給される制御電源とは異なる。 In order to solve the above problems, a power semiconductor module according to the present invention provides a power device, at least one monitor element for detecting an operating state of the power device, and a maximum value of a signal indicating the operating state detected by the monitor element. The power supply supplied to the peak hold circuit includes at least one peak hold circuit that holds the power, and an output unit that outputs the maximum value of the signal held by the peak hold circuit to the outside. Ru different from the.

本発明によると、パワー半導体モジュールは、パワーデバイスと、パワーデバイスの動作状態を検知する少なくとも1つのモニター素子と、モニター素子が検知した動作状態を示す信号の最大値を保持する少なくとも1つのピークホールド回路と、ピークホールド回路が保持する信号の最大値を外部に出力する出力部とを備え、ピークホールド回路に供給される電源は、パワー半導体モジュールに供給される制御電源とは異なるため、モニター素子の信号の最大値を、駆動停止した後も信号精度の悪化およびノイズの影響を抑制した状態で保持することが可能となる。
According to the present invention, a power semiconductor module includes a power device, at least one monitor element for detecting an operating state of the power device, and at least one peak hold for holding a maximum value of a signal indicating the operating state detected by the monitor element. comprising a circuit, and an output unit for the peak hold circuit outputs the maximum value of the signal to be stored in the external, the power supplied to the peak hold circuit, because different from the control power supplied to the power semiconductor module, the monitor It is possible to keep the maximum value of the signal of the element in a state where the deterioration of the signal accuracy and the influence of noise are suppressed even after the driving is stopped.

本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるピークホールド回路の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a peak hold circuit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1によるモニター素子で検知される信号の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a signal detected by the monitor element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2によるパワーエレクトロニクス機器の動作の一例を示すシーケンス図である。FIG. 11 is a sequence diagram showing an example of operation of the power electronic device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2によるパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取るタイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing which reads the operation information maximum value from the power semiconductor module by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2によるパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取るタイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing which reads the operation information maximum value from the power semiconductor module by Embodiment 2 of this invention. 前提技術によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by a premise technique. 前提技術によるパワー半導体モジュールの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module by a premise technique.

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<前提技術>
まず、本発明の前提となる技術である前提技術について説明する。
<Prerequisite technology>
First, a prerequisite technique that is a prerequisite for the present invention will be described.

図11は、前提技術によるパワー半導体モジュール25の構成の一例を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the power semiconductor module 25 according to the base technology.

図11に示すように、パワー半導体モジュール25は、パワーデバイス2と、ケース温度モニター素子3と、ゲート端子5と、エミッタ端子6と、ケース温度信号出力端子26とを備えている。ゲート端子5は、パワーデバイス2のゲートに接続されている。エミッタ端子6は、パワーデバイス2のエミッタに接続されている。ケース温度信号出力端子26は、ケース温度モニター素子3に接続されている。パワーデバイス2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。   As shown in FIG. 11, the power semiconductor module 25 includes a power device 2, a case temperature monitor element 3, a gate terminal 5, an emitter terminal 6, and a case temperature signal output terminal 26. The gate terminal 5 is connected to the gate of the power device 2. The emitter terminal 6 is connected to the emitter of the power device 2. The case temperature signal output terminal 26 is connected to the case temperature monitor element 3. The power device 2 is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

ケース温度モニター素子3は、パワーデバイス2の図示しないベース板上に設けられており、パワー半導体モジュール25のケース温度Tcを検知する。ケース温度モニター素子3は、検知したケース温度Tcの信号をケース温度信号出力端子26を介して外部に出力する。   The case temperature monitor element 3 is provided on a base plate (not shown) of the power device 2 and detects the case temperature Tc of the power semiconductor module 25. The case temperature monitor element 3 outputs a signal of the detected case temperature Tc to the outside via the case temperature signal output terminal 26.

図12は、前提技術によるパワー半導体モジュール27の構成の一例を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the power semiconductor module 27 according to the base technology.

図12に示すように、パワー半導体モジュール27は、パワーデバイス2と、ドライブ回路9と、ジャンクション温度モニター素子10と、電流検出モニター素子11と、制御電源端子12と、駆動信号端子13と、エラー信号端子14と、基準電位端子15とを備えている。パワー半導体モジュール27は、パワーデバイス2の駆動制御を行うドライブ回路9を有するインテリジェントパワー半導体モジュールである。   As shown in FIG. 12, the power semiconductor module 27 includes a power device 2, a drive circuit 9, a junction temperature monitor element 10, a current detection monitor element 11, a control power supply terminal 12, a drive signal terminal 13, and an error. The signal terminal 14 and the reference potential terminal 15 are provided. The power semiconductor module 27 is an intelligent power semiconductor module having a drive circuit 9 that controls driving of the power device 2.

制御電源端子12、駆動信号端子13、エラー信号端子14、および基準電位端子15は、ドライブ回路9に接続されている。外部から供給された制御電源VDは、制御電源端子12を介してドライブ回路9に入力される。外部から供給された駆動信号Vinは、駆動信号端子13を介してドライブ回路9に入力される。外部から供給された基準電位GNDは、基準電位端子15を介してドライブ回路9に入力される。   The control power supply terminal 12, the drive signal terminal 13, the error signal terminal 14, and the reference potential terminal 15 are connected to the drive circuit 9. The control power supply VD supplied from the outside is input to the drive circuit 9 via the control power supply terminal 12. The drive signal Vin supplied from the outside is input to the drive circuit 9 via the drive signal terminal 13. The reference potential GND supplied from the outside is input to the drive circuit 9 via the reference potential terminal 15.

ジャンクション温度モニター素子10は、パワーデバイス2上に設けられており、パワーデバイス2のジャンクション温度Tjを検知する。ジャンクション温度モニター素子10は、検知したジャンクション温度Tjの情報をドライブ回路9に出力する。また、電流検出モニター素子11は、パワーデバイス2の主電流の一部を分流して電流の通電量を電流Icとして検知し、検知した電流Icの情報をドライブ回路9に出力する。すなわち、ジャンクション温度モニター素子10が検知したジャンクション温度Tjの情報、および電流検出モニター素子11が検知した電流Icの情報は、ドライブ回路9にフィードバックされる。   The junction temperature monitor element 10 is provided on the power device 2 and detects the junction temperature Tj of the power device 2. The junction temperature monitor element 10 outputs information on the detected junction temperature Tj to the drive circuit 9. Further, the current detection monitor element 11 shunts a part of the main current of the power device 2 to detect the amount of energization of the current as the current Ic, and outputs information on the detected current Ic to the drive circuit 9. That is, the information on the junction temperature Tj detected by the junction temperature monitor element 10 and the information on the current Ic detected by the current detection monitor element 11 are fed back to the drive circuit 9.

ドライブ回路9は、ジャンクション温度モニター素子10から入力されたジャンクション温度Tjの情報、または電流検出モニター素子11から入力された電流Icの情報に基づいて、パワーデバイス2でエラーが発生したか否かを判断する。そして、ドライブ回路9は、エラーが生じた場合はエラー信号端子14を介してエラー信号を外部に出力する。このとき、ドライブ回路9は、パワーデバイス2の駆動を停止してもよい。ここで、パワーデバイス2で発生するエラーとしては、例えばジャンクション温度Tjが予め定められた温度以上になること、または電流Icが予め定められた電流値以上になることをいう。   The drive circuit 9 determines whether or not an error has occurred in the power device 2 based on the information of the junction temperature Tj input from the junction temperature monitor element 10 or the information of the current Ic input from the current detection monitor element 11. to decide. Then, the drive circuit 9 outputs an error signal to the outside through the error signal terminal 14 when an error occurs. At this time, the drive circuit 9 may stop driving the power device 2. Here, the error that occurs in the power device 2 means, for example, that the junction temperature Tj is equal to or higher than a predetermined temperature, or that the current Ic is equal to or higher than a predetermined current value.

パワー半導体モジュールでエラーが発生して突然停止した場合に、駆動停止後においてパワー半導体モジュールがどのような状態で使用されていたのかを把握することは、エラーの原因を解明するために重要である。従って、エラーの原因を解明するために、パワー半導体モジュールの動作状態のワーストケースを把握することが必要となる。   When an error occurs in the power semiconductor module and it suddenly stops, it is important to understand what state the power semiconductor module was used in after the drive was stopped to clarify the cause of the error. .. Therefore, it is necessary to understand the worst case of the operating state of the power semiconductor module in order to clarify the cause of the error.

図11に示すパワー半導体モジュール25は、ケース温度Tcの信号をそのまま外部に出力しているため、パワー半導体モジュールの駆動停止後においてパワー半導体モジュールがどのような状態で使用されていたのかを把握することができない。また、図12に示すパワー半導体モジュール27は、ジャンクション温度Tjおよび電流Icの情報を外部に出力しないため、パワー半導体モジュールの駆動停止後においてパワー半導体モジュールがどのような状態で使用されていたのかを把握することができない。本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細に説明する。   Since the power semiconductor module 25 shown in FIG. 11 outputs the signal of the case temperature Tc to the outside as it is, it is possible to grasp in what state the power semiconductor module is used after the driving of the power semiconductor module is stopped. I can't. Further, since the power semiconductor module 27 shown in FIG. 12 does not output the information of the junction temperature Tj and the current Ic to the outside, it is possible to determine in what state the power semiconductor module was used after the driving of the power semiconductor module was stopped. I can't figure it out. The present invention has been made to solve such a problem, and will be described in detail below.

<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュール1の構成の一例を示す図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a power semiconductor module 1 according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、パワー半導体モジュール1は、ピークホールド回路4と、動作情報出力端子7とを備えることを特徴としている。その他の構成は、図11に示すパワー半導体モジュール25と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、図1では、パワーデバイス2としてIGBTを一例としているが、他のパワーデバイスであってもよい。   As shown in FIG. 1, the power semiconductor module 1 is characterized by including a peak hold circuit 4 and an operation information output terminal 7. Other configurations are the same as those of the power semiconductor module 25 shown in FIG. 11, and thus detailed description thereof will be omitted here. In FIG. 1, an IGBT is used as an example of the power device 2, but another power device may be used.

ケース温度モニター素子3が検知したケース温度Tcの情報は、ケース温度モニター素子3の信号としてピークホールド回路4に入力される。ピークホールド回路4は、入力されたケース温度モニター素子3の信号のうちの最大値、すなわちケース温度モニター素子3が検知したケース温度Tcの最大値を保持する。ピークホールド回路4は、予め定められたタイミングで、保持しているケース温度モニター素子3の信号の最大値を動作情報最大値として、動作情報出力端子7を介して外部に出力する。すなわち、動作情報出力端子7は、動作情報最大値を出力する出力部としての機能を有している。   Information on the case temperature Tc detected by the case temperature monitor element 3 is input to the peak hold circuit 4 as a signal of the case temperature monitor element 3. The peak hold circuit 4 holds the maximum value of the signals of the case temperature monitor element 3 input, that is, the maximum value of the case temperature Tc detected by the case temperature monitor element 3. The peak hold circuit 4 outputs the maximum value of the held signal of the case temperature monitor element 3 as the maximum operation information value to the outside through the operation information output terminal 7 at a predetermined timing. That is, the motion information output terminal 7 has a function as an output unit that outputs the maximum motion information value.

図2は、本発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュール8の構成の一例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the power semiconductor module 8 according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すように、パワー半導体モジュール8は、ピークホールド回路4と、動作情報出力端子7とを備えることを特徴としている。その他の構成は、図12に示すパワー半導体モジュール27と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the power semiconductor module 8 is characterized by including a peak hold circuit 4 and an operation information output terminal 7. Other configurations are similar to those of the power semiconductor module 27 shown in FIG. 12, and therefore detailed description thereof is omitted here.

ジャンクション温度モニター素子10が検知したジャンクション温度Tjの情報は、ジャンクション温度モニター素子10の信号としてピークホールド回路4に入力される。ピークホールド回路4は、入力されたジャンクション温度モニター素子10の信号のうちの最大値、すなわちジャンクション温度モニター素子10が検知したジャンクション温度Tjの最大値を保持する。ピークホールド回路4は、予め定められたタイミングで、保持しているジャンクション温度モニター素子10の信号の最大値を動作情報最大値として、動作情報出力端子7を介して外部に出力する。すなわち、動作情報出力端子7は、動作情報最大値を出力する出力部としての機能を有している。   Information on the junction temperature Tj detected by the junction temperature monitor element 10 is input to the peak hold circuit 4 as a signal of the junction temperature monitor element 10. The peak hold circuit 4 holds the maximum value of the input signals of the junction temperature monitor element 10, that is, the maximum value of the junction temperature Tj detected by the junction temperature monitor element 10. The peak hold circuit 4 outputs the maximum value of the held signal of the junction temperature monitor element 10 as the maximum operation information value to the outside through the operation information output terminal 7 at a predetermined timing. That is, the motion information output terminal 7 has a function as an output unit that outputs the maximum motion information value.

なお、図2では、パワー半導体モジュール8がジャンクション温度モニター素子10および電流検出モニター素子11を備える場合について示しているが、これに限るものではない。パワー半導体モジュール8は、ジャンクション温度モニター素子10のみを備えてもよい。   Although FIG. 2 shows the case where the power semiconductor module 8 includes the junction temperature monitor element 10 and the current detection monitor element 11, the present invention is not limited to this. The power semiconductor module 8 may include only the junction temperature monitor element 10.

次に、ピークホールド回路4について説明する。ピークホールド回路4は、モニター素子の信号の最大値を一時的に保持する構成であればよく、例えばメモリーデバイス等で構成してもよい。また、費用対効果および耐ノイズ性を考慮して、例えば図3に示すような回路で構成してもよい。   Next, the peak hold circuit 4 will be described. The peak hold circuit 4 may be configured to temporarily hold the maximum value of the signal of the monitor element, and may be configured by a memory device or the like. Further, in consideration of cost efficiency and noise resistance, the circuit may be configured as shown in FIG. 3, for example.

図3に示すピークホールド回路は、比較素子16と、ピークスルー素子17と、ピーク保持素子18と、リセット素子19と、バッファ素子20とを備えている。比較素子16は、モニター素子の信号であるモニター素子信号と、現在保持中の動作情報最大値とを比較して大きい値を示す信号を後段に伝える。ピークスルー素子17は、比較素子16から出力された信号が現在保持中の動作情報最大値よりも大きい場合にその旨の信号を後段に伝える。ピーク保持素子18は、ピークスルー素子17の信号レベルを保持する。バッファ素子20は、ピークホールド回路の後段に接続される回路の影響を受けずにピーク保持素子18の信号を後段に伝える。リセット素子19は、ピーク保持素子18をリセットする。   The peak hold circuit shown in FIG. 3 includes a comparison element 16, a peak through element 17, a peak holding element 18, a reset element 19, and a buffer element 20. The comparison element 16 compares the monitor element signal, which is the signal of the monitor element, with the maximum value of the operation information currently held, and transmits a signal showing a large value to the subsequent stage. When the signal output from the comparison element 16 is larger than the maximum value of the operation information currently held, the peak through element 17 transmits a signal to that effect to the subsequent stage. The peak holding element 18 holds the signal level of the peak through element 17. The buffer element 20 transmits the signal of the peak hold element 18 to the subsequent stage without being affected by the circuit connected to the latter stage of the peak hold circuit. The reset element 19 resets the peak holding element 18.

なお、図3に示すピークホールド回路において、比較素子16を省略することもできるが、モニター素子の信号がピーク保持素子18で保持している信号レベルを長い時間超えないことが起こり得るため、ピーク保持素子18の信号レベルが自然放電等の要因で時間の経過とともに低下する場合には動作情報最大値の正確さが低下する。従って、図3に示すような比較素子16を設けて、随時、動作情報最大値を比較素子16にフィードバックした方がピークホールドとしての正確さを向上させることができる。   In the peak hold circuit shown in FIG. 3, the comparison element 16 may be omitted, but the signal of the monitor element may not exceed the signal level held by the peak holding element 18 for a long time. When the signal level of the holding element 18 decreases with the passage of time due to a factor such as spontaneous discharge, the accuracy of the maximum value of operation information decreases. Therefore, the accuracy as the peak hold can be improved by providing the comparison element 16 as shown in FIG. 3 and feeding back the maximum operation information value to the comparison element 16 at any time.

図3に示すようなリセット素子19を設けて、動作情報最大値を読み取り時に必ずリセットするようにし、定期的に動作情報最大値の読み取りおよびリセットを行うようにすることによって、特定期間中の動作情報最大値を繰り返し取り出せるようになる。   By providing the reset element 19 as shown in FIG. 3 so as to always reset the maximum value of the operation information at the time of reading, and to periodically read and reset the maximum value of the operation information, the operation during the specific period is performed. The maximum information value can be retrieved repeatedly.

上記で説明したモニター素子は、動作状態が激しくなるほど信号レベルが高くなるものを想定しているが、動作状態が激しくなるほど信号レベルが低くなるような傾向を示すものである場合は、図示しないが、その信号を反転およびレベルシフトすることによって本実施の形態に適用することができる。   The monitor element described above is assumed to have a higher signal level as the operating state becomes more intense, but if the operating state becomes more severe as the signal level becomes lower, it is not shown. The signal can be applied to this embodiment by inverting and level shifting the signal.

モニター素子は、図1に示すようなパワー半導体モジュール1の内部のケース温度Tc、または図2に示すようなパワーデバイス2自体のジャンクション温度Tjを検知する。そして、検知された情報の最大値が、動作情報最大値として外部に読み取られる。外部では、読み取った動作情報最大値の履歴を保持し、当該履歴を分析することによって、パワー半導体モジュールの劣化を把握することができ、パワー半導体モジュールのメンテナンス時期の最適化、または不意な故障の回避を実現することができる。パワー半導体モジュールでは、電流の通電制御の観点から、キーパーツはパワーデバイスであるため、ケース温度Tcよりもジャンクション温度Tjの情報を用いた方がより直接的な効果が得られる。   The monitor element detects the case temperature Tc inside the power semiconductor module 1 as shown in FIG. 1 or the junction temperature Tj of the power device 2 itself as shown in FIG. Then, the maximum value of the detected information is externally read as the maximum value of the motion information. Externally, the history of the read maximum value of operation information can be retained and by analyzing the history, deterioration of the power semiconductor module can be grasped, optimization of the maintenance time of the power semiconductor module, or occurrence of an unexpected failure. Avoidance can be realized. In the power semiconductor module, since the key parts are power devices from the viewpoint of current energization control, using the information of the junction temperature Tj rather than the case temperature Tc has a more direct effect.

例えば、一日の始まりに電源を投入してから一日の最後に電源を遮断するまでの間、毎日同じ動作を一日中連続して動作する工場のオートフォーメーション機器であるFA(Factory Automation)機器にパワー半導体モジュールが用いられている場合を想定する。この場合、FA機器が同一動作であるにも関わらず、前々日、前日、当日と日を追うごとにジャンクション温度Tjの最大値、すなわち動作情報最大値が上昇しているようであれば、パワー半導体モジュールの内部のはんだ疲労等の構造的な劣化、またはパワーデバイスの特性悪化など、パワー半導体モジュールにおいて何らからの劣化が進行していると推定することができる。従って、FA機器のシステムの動作条件の変更またはメンテナンスのタイミングの最適化を図り、不意な故障によるFA機器のシステムの停止を回避することができる。   For example, a factory automation (FA) device that is a factory automation device that continuously performs the same operation every day from the time the power is turned on at the beginning of the day until the power is turned off at the end of the day. Assume that a power semiconductor module is used. In this case, if it seems that the maximum value of the junction temperature Tj, that is, the maximum value of the operation information, rises day after day, the day before, and the current day, even though the FA devices perform the same operation, It can be estimated that some kind of deterioration is progressing in the power semiconductor module, such as structural deterioration such as solder fatigue inside the power semiconductor module or deterioration of the characteristics of the power device. Therefore, it is possible to change the operating condition of the FA device system or optimize the timing of maintenance, and to prevent the FA device system from being stopped due to an unexpected failure.

特許文献2に記載のように、随時処理してパワー半導体モジュールの寿命を推定する方法もあるが、パワー半導体モジュールの寿命に最も影響を及ぼす激しい重負荷動作時において電気ノイズの発生量が多くなっており、パワー半導体モジュールの外部で随時モニタリングする場合にはノイズ対策やノウハウが必要となるため、信号伝達の正確さを向上させることが困難となる。   As described in Patent Document 2, there is also a method of estimating the life of the power semiconductor module by performing processing as needed, but the amount of electrical noise generated increases during heavy load operation that most affects the life of the power semiconductor module. Therefore, it is difficult to improve the accuracy of signal transmission because noise countermeasures and know-how are required when monitoring outside the power semiconductor module as needed.

本実施の形態によれば、パワー半導体モジュールが通電制御を停止した後、または電気ノイズの発生量が少なくなった軽負荷動作時でも、動作情報最大値は消失することなく保持されている。従って、パワー半導体モジュールの外部でのモニタリングは、電気ノイズの発生量が少ないタイミングで行えばよいため、信号伝達の正確さを向上させることができる。   According to the present embodiment, the maximum operation information is retained without disappearing even after the power semiconductor module has stopped the energization control or during the light load operation in which the amount of generated electrical noise has decreased. Therefore, since monitoring outside the power semiconductor module may be performed at a timing when the amount of electrical noise generated is small, the accuracy of signal transmission can be improved.

上述のFA機器を例にすると、ピークホールド回路をリセットするタイミングは、一日一回だけでもよいが、リセットする回数を増やすほど動作情報最大値の履歴推移を細かく把握することができるようになる。ただし、リセットする回数が極度に多い場合には制御負荷が増大してFA機器のシステムのコストアップにつながるため、適用するFA機器のシステムの特長および費用対効果を考慮してリセットする回数を設定することが望ましい。   Taking the above FA device as an example, the timing of resetting the peak hold circuit may be only once a day, but as the number of times of resetting is increased, the history transition of the maximum operation information value can be grasped more finely. .. However, if the number of resets is extremely large, the control load will increase and the cost of the FA equipment system will increase. Therefore, set the number of resets in consideration of the features and cost-effectiveness of the FA equipment system to be applied. It is desirable to do.

なお、例えば図11,12に示すパワー半導体モジュールにおいて、パワー半導体モジュールの外部にピークホールド回路またはモニター素子を設けて本実施の形態と同様の効果を得ようとすることも考えられるが、パワー半導体モジュールは電気ノイズが多い環境で使用され、ノイズ対策または小型の構成にすることは経験によるところが大きく、十分な効果を得ることができない。一方、本実施の形態によるパワー半導体モジュールは、ピークホールド回路を有しているため、コストおよびサイズアップを最小限に抑えることができる。   Note that, for example, in the power semiconductor module shown in FIGS. 11 and 12, it is possible to provide a peak hold circuit or a monitor element outside the power semiconductor module to obtain the same effect as that of the present embodiment. The module is used in an environment where there is a lot of electrical noise, and it is largely empirical to take measures against noise or to make it small in size, and it is not possible to obtain a sufficient effect. On the other hand, since the power semiconductor module according to the present embodiment has the peak hold circuit, cost and size increase can be suppressed to the minimum.

上記では、モニター素子の信号をジャンクション温度Tjおよびケース温度Tcとする場合について説明したが、パワーデバイスの動作状態を表す信号であれば本実施の形態に適用することができる。例えば、図4に示すように、モニター素子の信号としては、パワーデバイス2を通電する電流Ic、パワーデバイス2に印加される電圧Vce、パワーデバイス2の駆動端子に印加される電圧Vge、およびパワー半導体モジュールに供給されるDCバス電圧である主電源電圧Vccが挙げられ、これらのうちの少なくとも1つを本実施の形態に適用することによって、様々な応用例へと発展させることができる。また、構成は複雑化するが、特定のモニター素子の信号を対象とするピークホールド回路を設けるとともに、別のモニター素子の信号をサンプルホールドし、ピークホールド回路における動作情報最大値のタイミングに対応する他の信号情報を一時記憶するよう構成することによって、よりトラブルシューティングを行いやすくする、または応用機器の高度な制御につなげることも考えられる。   The case where the signals of the monitor elements are the junction temperature Tj and the case temperature Tc has been described above, but any signal representing the operating state of the power device can be applied to this embodiment. For example, as shown in FIG. 4, as the signal of the monitor element, the current Ic that energizes the power device 2, the voltage Vce applied to the power device 2, the voltage Vge applied to the drive terminal of the power device 2, and the power A main power supply voltage Vcc, which is a DC bus voltage supplied to the semiconductor module, can be cited, and by applying at least one of them to the present embodiment, it can be developed into various application examples. Further, although the configuration becomes complicated, a peak hold circuit for the signal of a specific monitor element is provided, and the signal of another monitor element is sampled and held to correspond to the timing of the maximum operation information value in the peak hold circuit. It may be possible to make it easier to troubleshoot or to achieve advanced control of applied equipment by temporarily storing other signal information.

パワー半導体モジュールの破壊要因としては、主に過熱、過電流、過電圧が挙げられる。このうちの過熱に対してはジャンクション温度Tjまたはケース温度Tcで検知可能であり、過電流に対しては電流Icで検知可能であり、過電圧に対しては電圧Vce、電圧Vcc、または電圧Vgeで検知可能であり、これらを組み合わせることによって不測のエラー発生時のトラブルシューティングに寄与することができる。   Main causes of destruction of the power semiconductor module are overheating, overcurrent, and overvoltage. Of these, overheat can be detected by the junction temperature Tj or the case temperature Tc, overcurrent can be detected by the current Ic, and overvoltage can be detected by the voltage Vce, the voltage Vcc, or the voltage Vge. It is possible to detect, and by combining these, it is possible to contribute to troubleshooting when an unexpected error occurs.

パワー半導体モジュールの寿命の要因としては熱疲労が挙げられ、その代表としてパワーサイクル寿命およびサーマルサイクル寿命があるが、本実施の形態によるジャンクション温度またはケース温度等の長期間のデータ推移に基づいて熱疲労の劣化状況を推測することができ、システムのメンテナンスの最適化を図ることができる。   Thermal fatigue is mentioned as a factor of the life of the power semiconductor module, and its representative examples are the power cycle life and the thermal cycle life. It is possible to estimate the deterioration state of fatigue and optimize the maintenance of the system.

図5は、本実施の形態によるパワー半導体モジュール21の構成の一例を示す図である。   FIG. 5: is a figure which shows an example of a structure of the power semiconductor module 21 by this Embodiment.

図5に示すように、パワー半導体モジュール21は、複数のモニター素子の各々に対応して複数のピークホールド回路を備えることを特徴としている。その他の構成は、図2に示すパワー半導体モジュール8と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   As shown in FIG. 5, the power semiconductor module 21 is characterized by including a plurality of peak hold circuits corresponding to the plurality of monitor elements. Other configurations are similar to those of the power semiconductor module 8 shown in FIG. 2, and therefore detailed description thereof is omitted here.

ジャンクション温度モニター素子10が検知したジャンクション温度Tjの情報は、ジャンクション温度モニター素子10の信号としてピークホールド回路41に入力される。ピークホールド回路41は、入力されたジャンクション温度モニター素子10の信号のうちの最大値、すなわちジャンクション温度モニター素子10が検知したジャンクション温度Tjの最大値を保持する。ピークホールド回路41は、予め定められたタイミングで、保持しているジャンクション温度モニター素子10の信号の最大値を動作情報最大値として、動作情報出力端子71を介して外部に出力する。   Information on the junction temperature Tj detected by the junction temperature monitor element 10 is input to the peak hold circuit 41 as a signal of the junction temperature monitor element 10. The peak hold circuit 41 holds the maximum value of the signals of the input junction temperature monitor element 10, that is, the maximum value of the junction temperature Tj detected by the junction temperature monitor element 10. The peak hold circuit 41 outputs the maximum value of the held signal of the junction temperature monitor element 10 as the maximum operation information value to the outside via the operation information output terminal 71 at a predetermined timing.

電流検出モニター素子11が検知した電流Icの情報は、電流検出モニター素子11の信号としてピークホールド回路42に入力される。ピークホールド回路42は、入力された電流検出モニター素子11の信号のうちの最大値、すなわち電流検出モニター素子11が検知した電流Icの最大値を保持する。ピークホールド回路42は、予め定められたタイミングで、保持している電流検出モニター素子11の信号の最大値を動作情報最大値として、動作情報出力端子72を介して外部に出力する。   Information on the current Ic detected by the current detection monitor element 11 is input to the peak hold circuit 42 as a signal of the current detection monitor element 11. The peak hold circuit 42 holds the maximum value of the signals of the input current detection monitor element 11, that is, the maximum value of the current Ic detected by the current detection monitor element 11. The peak hold circuit 42 outputs the maximum value of the held signal of the current detection monitor element 11 as the maximum operation information value to the outside via the operation information output terminal 72 at a predetermined timing.

図5に示すようなパワー半導体モジュールでは、ピークホールド回路の数だけ動作情報出力端子の数が増えるため、パワー半導体モジュールの内外の構成を複雑化させてコストアップの要因にもなる。このような問題を回避するために、図6に示すパワー半導体モジュール22のような構成にしてもよい。   In the power semiconductor module as shown in FIG. 5, the number of operation information output terminals is increased by the number of peak hold circuits, which complicates the internal and external configurations of the power semiconductor module and causes a cost increase. In order to avoid such a problem, the power semiconductor module 22 shown in FIG. 6 may be used.

図6に示すように、パワー半導体モジュール22は、切替出力部23を備えることを特徴としている。その他の構成は、図5に示すパワー半導体モジュール21と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   As shown in FIG. 6, the power semiconductor module 22 is characterized by including a switching output unit 23. Other configurations are the same as those of the power semiconductor module 21 shown in FIG. 5, and therefore detailed description thereof is omitted here.

切替出力部23は、ピークホールド回路41が保持している動作情報最大値と、ピークホールド回路42が保持している動作情報最大値とを切り替えながら順次出力することができる。切替出力部23は、半導体スイッチまたはリレー素子を用いて構成されている。パワー半導体モジュール22は、切替出力部23を備えることによって、動作情報出力端子の数を増やすことなく複数の動作情報最大値を外部に出力することができる。このように、切替出力部23は、動作情報最大値を外部に出力する出力部としての機能を有している。   The switching output unit 23 can sequentially output while switching between the maximum operation information value held by the peak hold circuit 41 and the maximum operation information value held by the peak hold circuit 42. The switching output unit 23 is configured by using a semiconductor switch or a relay element. Since the power semiconductor module 22 includes the switching output unit 23, it is possible to output a plurality of operation information maximum values to the outside without increasing the number of operation information output terminals. In this way, the switching output unit 23 has a function as an output unit that outputs the maximum operation information value to the outside.

また、図7に示すように、切替出力部23は無線通信機能を有していてもよい。図7に示すパワー半導体モジュール24のような構成としても、動作情報出力端子の数を増やすことなく複数の動作情報最大値を外部に出力することができる。   Further, as shown in FIG. 7, the switching output unit 23 may have a wireless communication function. Even with a configuration such as the power semiconductor module 24 shown in FIG. 7, it is possible to output a plurality of maximum operation information values to the outside without increasing the number of operation information output terminals.

以上のことから、本実施の形態1によれば、パワー半導体モジュールの内部で動作情報最大値を一時的に記憶し、電気ノイズの発生量が少ないタイミングで外部に信号伝達することが可能となる。すなわち、モニター素子の信号の最大値を駆動停止した後も信号精度の悪化およびノイズの影響を抑制した状態で保持することが可能となる。また、ノイズ耐量が低い無線通信を用いることができる。さらに、パワー半導体モジュールから動作情報最大値を取得した応用機器側ではハードウェアを変更する必要がないため、導入時の業務負荷や時間を大幅に削減することが可能となる。   From the above, according to the first embodiment, it becomes possible to temporarily store the maximum value of the operation information inside the power semiconductor module and to transmit the signal to the outside at the timing when the generation amount of the electrical noise is small. .. That is, even after the driving of the maximum value of the signal of the monitor element is stopped, it is possible to maintain the deterioration of the signal accuracy and the influence of noise. Further, wireless communication with low noise tolerance can be used. Furthermore, since it is not necessary to change the hardware on the application device side that has acquired the maximum value of operation information from the power semiconductor module, it is possible to significantly reduce the work load and time at the time of introduction.

なお、図5〜7では、動作情報最大値の出力対象となるモニター素子が2つの場合を一例として説明したが、これに限るものではなく、対象となるモニター素子の数だけピークホールド回路を設ければよい。   In addition, in FIGS. 5 to 7, the case where the number of the monitor elements to which the maximum value of the operation information is output is two has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and as many peak hold circuits as the number of target monitor elements are provided. Just do it.

図6において、ピークホールド回路41,42および切替出力部23の電源は、パワー半導体モジュール22に供給される制御電源を遮断した後も長く機能を保持するように構成することによって、瞬時電力停止または突発的な電源供給トラブル等が生じた際にも本実施の形態1の効果を得ることができる。ここで、ピークホールド回路41,42および切替出力部23の電源を長く保持する構成としては、例えば、対象回路の電源を安定化させるために使用されるコンデンサの容量を十分に大きくする構成としてもよい。あるいは、パワー半導体モジュール22の制御電源とは別に、充電機能を有する双方向電池を設け、パワー半導体モジュール22の制御電源が供給されている場合は、当該制御電源から双方向電池、ピークホールド回路41,42、および切替出力部23に電源供給を行い、パワー半導体モジュール22の制御電源が遮断された場合は、双方向電池からピークホールド回路41,42および切替出力部23に電源供給を行う構成としてもよい。すなわち、ピークホールド回路41,42および切替出力部23の電源は、パワー半導体モジュール22に供給される制御電源とは異なるようにすればよい。なお、図7に示すパワー半導体モジュール24についても同様である。   In FIG. 6, the power sources of the peak hold circuits 41 and 42 and the switching output unit 23 are configured to retain their functions for a long time even after the control power source supplied to the power semiconductor module 22 is cut off. The effects of the first embodiment can be obtained even when a sudden power supply trouble or the like occurs. Here, as the configuration for holding the power sources of the peak hold circuits 41 and 42 and the switching output unit 23 for a long time, for example, a configuration in which the capacity of the capacitor used for stabilizing the power source of the target circuit is made sufficiently large is also possible. Good. Alternatively, a bidirectional battery having a charging function is provided separately from the control power source of the power semiconductor module 22, and when the control power source of the power semiconductor module 22 is supplied, the bidirectional battery and the peak hold circuit 41 are supplied from the control power source. , 42, and the switching output unit 23, and when the control power supply of the power semiconductor module 22 is cut off, the bidirectional battery supplies power to the peak hold circuits 41, 42 and the switching output unit 23. Good. That is, the power supplies of the peak hold circuits 41 and 42 and the switching output unit 23 may be different from the control power supply supplied to the power semiconductor module 22. The same applies to the power semiconductor module 24 shown in FIG. 7.

上記では、パワーデバイス2を1つ有する1in1タイプのパワー半導体モジュールに主眼を置いて説明したが、パワーデバイス2を2つ有する2in1タイプ(図4参照)、パワーデバイス2を4つ有する4in1タイプ、パワーデバイス2を6つ有する6in1タイプ、またはそれ以外の構成のパワー半導体モジュールの場合にも同様の効果を得ることができる。   In the above description, the main focus is on a 1 in 1 type power semiconductor module having one power device 2, but a 2 in 1 type having two power devices 2 (see FIG. 4), a 4 in 1 type having four power devices 2, The same effect can be obtained in the case of a 6-in-1 type having six power devices 2 or a power semiconductor module having another configuration.

<実施の形態2>
本発明の実施の形態2では、実施の形態1で説明したパワー半導体モジュールを搭載した応用機器であるパワーエレクトロニクス機器について説明する。ここで、パワーエレクトロニクス機器とは、パワー半導体モジュールにより大電力に対し処理を行う機器全般をいう。
<Second Embodiment>
In a second embodiment of the present invention, a power electronic device which is an application device equipped with the power semiconductor module described in the first embodiment will be described. Here, the power electronics device refers to all devices that process large power with a power semiconductor module.

図8は、本実施の形態2によるパワーエレクトロニクス機器の動作の一例を示すシーケンス図である。図8において、パワー半導体モジュール外部動作とは、パワーエレクトロニクス機器におけるパワー半導体モジュール以外の外部処理部が行う動作を示している。また、パワー半導体モジュール挙動とは、パワー半導体モジュールの動作を示している。   FIG. 8 is a sequence diagram showing an example of the operation of the power electronic device according to the second embodiment. In FIG. 8, the external operation of the power semiconductor module indicates an operation performed by an external processing unit other than the power semiconductor module in the power electronic equipment. Further, the power semiconductor module behavior indicates the operation of the power semiconductor module.

ステップS1において、外部処理部は、パワー半導体モジュールに対して制御電源を供給する。ステップS2において、外部処理部は、パワー半導体モジュールに対してDCバス電圧である主電源電圧Vccを供給する。   In step S1, the external processing unit supplies control power to the power semiconductor module. In step S2, the external processing unit supplies the power semiconductor module with the main power supply voltage Vcc, which is a DC bus voltage.

ステップS3において、外部処理部は、パワー半導体モジュールに対して駆動制御を行う。具体的には、外部処理部は、パワー半導体モジュールに対して駆動信号Vinを入力する。また、必要に応じてパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取る。   In step S3, the external processing unit performs drive control on the power semiconductor module. Specifically, the external processing unit inputs the drive signal Vin to the power semiconductor module. Further, the operation information maximum value is read from the power semiconductor module as required.

ステップS4において、パワー半導体モジュールは、モニター素子の信号をピークホールド回路に出力する。また、パワー半導体モジュールは、必要に応じてエラー信号Foを出力する。さらに、パワー半導体モジュールは、外部処理部から要求があれば動作情報最大値を出力する。   In step S4, the power semiconductor module outputs the signal of the monitor element to the peak hold circuit. Further, the power semiconductor module outputs an error signal Fo as needed. Furthermore, the power semiconductor module outputs the maximum value of operation information when requested by the external processing unit.

ステップS5において、外部処理部は、駆動信号Vinの入力を停止する。ステップS6において、パワー半導体モジュールは、通電動作を停止し、動作情報最大値を保持する。ステップS7,8において、外部処理部は、一定時間経過後、パワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取る。なお、通電動作停止後から動作情報最大値を読み取るまでの一定時間は、外部処理部で任意に設定することができる。これにより、パワーエレクトロニクス機器の用途に応じて、通電動作停止後に動作情報最大値を自動的に読み取るタイミングの最適化を図ることができる。   In step S5, the external processing unit stops the input of the drive signal Vin. In step S6, the power semiconductor module stops the energization operation and holds the operation information maximum value. In steps S7 and S8, the external processing unit reads the maximum value of operation information from the power semiconductor module after a certain period of time has elapsed. It should be noted that the fixed time from the stop of the energization operation to the reading of the maximum operation information value can be arbitrarily set by the external processing unit. As a result, it is possible to optimize the timing of automatically reading the maximum operation information value after stopping the energization operation according to the application of the power electronic device.

図9は、通常動作時において、外部処理部がパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取るタイミングの一例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing an example of the timing at which the external processing unit reads the maximum operation information value from the power semiconductor module during normal operation.

図9に示すように、通電動作中において、外部処理部は、パワーエレクトロニクス機器の仕様に応じて、適宜、パワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取る。そして、外部処理部は、通電停止してから一定時間経過後に、必ずパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取る。また、外部処理部は、パワー半導体モジュールの制御電源が予め設定した制御電源の低下閾値に到達した場合は、必ずパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取る。   As shown in FIG. 9, during the energization operation, the external processing unit appropriately reads the maximum operation information value from the power semiconductor module according to the specifications of the power electronic device. Then, the external processing unit always reads the maximum value of operation information from the power semiconductor module after a lapse of a certain time after the power supply is stopped. The external processing unit always reads the maximum operation information value from the power semiconductor module when the control power supply of the power semiconductor module reaches a preset threshold value of the control power supply decrease.

図10は、電源低下に関連する異常発生時において、外部処理部がパワー半導体モジュールから動作情報最大値を読み取るタイミングの一例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the timing at which the external processing unit reads the maximum value of the operation information from the power semiconductor module when the abnormality related to the power drop occurs.

図10に示すように、通電動作中において、瞬時電力停止またはパワー半導体モジュールの接続ケーブルが抜けたり切断したりして、突発的に制御電源の低下を伴うシステム異常が発生した場合であっても、動作情報最大値を読み取る。これにより、システムの信頼性を向上させることができる。   As shown in FIG. 10, even during the energization operation, even when the system power is suddenly stopped or the connection cable of the power semiconductor module is pulled out or disconnected, and a system abnormality suddenly occurs with a decrease in the control power supply, , Read the maximum value of motion information. As a result, the reliability of the system can be improved.

以上のことから、本実施の形態2によれば、パワーエレクトロニクス機器は、通電動作停止時には必ず、その直前の一連の動作におけるワーストケースである動作情報最大値を把握することができる。   From the above, according to the second embodiment, the power electronic device can always grasp the worst operation information maximum value in the series of operations immediately before the energization operation stop.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that in the present invention, the respective embodiments can be freely combined, or the respective embodiments can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.

1 パワー半導体モジュール、2 パワーデバイス、3 ケース温度モニター素子、4 ピークホールド回路、5 ゲート端子、6 エミッタ端子、7 動作情報出力端子、8 パワー半導体モジュール、9 ドライブ回路、10 ジャンクション温度モニター素子、11 電流検出モニター素子、12 制御電源端子、13 駆動信号端子、14 エラー信号端子、15 基準電位端子、16 比較素子、17 ピークスルー素子、18 ピーク保持素子、19 リセット素子、20 バッファ素子、21,22 パワー半導体モジュール、23 切替出力部、24,25 パワー半導体モジュール、26 ケース温度信号出力端子、27 パワー半導体モジュール、41,42 ピークホールド回路、71,72 動作情報出力端子。   1 power semiconductor module, 2 power device, 3 case temperature monitoring element, 4 peak hold circuit, 5 gate terminal, 6 emitter terminal, 7 operation information output terminal, 8 power semiconductor module, 9 drive circuit, 10 junction temperature monitoring element, 11 Current detection monitor element, 12 control power supply terminal, 13 drive signal terminal, 14 error signal terminal, 15 reference potential terminal, 16 comparison element, 17 peak through element, 18 peak holding element, 19 reset element, 20 buffer element, 21, 22 Power semiconductor module, 23 switching output section, 24, 25 power semiconductor module, 26 case temperature signal output terminal, 27 power semiconductor module, 41, 42 peak hold circuit, 71, 72 operation information output terminal.

Claims (10)

パワー半導体モジュールであって、
パワーデバイスと、
前記パワーデバイスの動作状態を検知する少なくとも1つのモニター素子と、
前記モニター素子が検知した前記動作状態を示す信号の最大値を保持する少なくとも1つのピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路が保持する前記信号の最大値を外部に出力する出力部と、
を備え、
前記ピークホールド回路に供給される電源は、前記パワー半導体モジュールに供給される制御電源とは異なる、パワー半導体モジュール。
A power semiconductor module,
Power device,
At least one monitor element for detecting an operating state of the power device;
At least one peak hold circuit for holding the maximum value of the signal indicating the operating state detected by the monitor element;
An output unit that outputs the maximum value of the signal held by the peak hold circuit to the outside,
Equipped with
The power semiconductor module, wherein the power supplied to the peak hold circuit is different from the control power supplied to the power semiconductor module.
前記信号は、前記パワーデバイスのジャンクション温度、前記パワー半導体モジュールのケース温度、前記パワーデバイスを通電する電流、前記パワーデバイスに印加される電圧、前記パワーデバイスの駆動端子に印加される電圧、および前記パワー半導体モジュールに供給される主電源電圧のうちの少なくとも1つであることを特徴とする、請求項1に記載のパワー半導体モジュール。   The signal is a junction temperature of the power device, a case temperature of the power semiconductor module, a current flowing through the power device, a voltage applied to the power device, a voltage applied to a drive terminal of the power device, and the The power semiconductor module according to claim 1, wherein the power semiconductor module is at least one of main power supply voltages supplied to the power semiconductor module. 前記モニター素子および前記ピークホールド回路は、複数存在し、
各前記ピークホールド回路は、各前記モニター素子に対応して設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載のパワー半導体モジュール。
There are a plurality of the monitor elements and the peak hold circuits,
The power semiconductor module according to claim 1, wherein each of the peak hold circuits is provided corresponding to each of the monitor elements.
前記出力部は、各前記ピークホールド回路が保持する前記信号の最大値を切り替えて出力する切替出力部であることを特徴とする、請求項3に記載のパワー半導体モジュール。   The power semiconductor module according to claim 3, wherein the output unit is a switching output unit that switches and outputs the maximum value of the signal held by each of the peak hold circuits. 前記切替出力部は、前記信号の最大値を無線通信によって前記外部に出力することを特徴とする、請求項4に記載のパワー半導体モジュール。   The power semiconductor module according to claim 4, wherein the switching output unit outputs the maximum value of the signal to the outside by wireless communication. 前記切替出力部に供給される電源は、前記パワー半導体モジュールに供給される制御電源とは異なることを特徴とする、請求項4または5に記載のパワー半導体モジュール。   The power semiconductor module according to claim 4, wherein the power supplied to the switching output unit is different from the control power supplied to the power semiconductor module. 請求項1から6のいずれか1項に記載のパワー半導体モジュールを搭載した、パワーエレクトロニクス機器。   A power electronic device equipped with the power semiconductor module according to claim 1. 前記パワー半導体モジュールの通電動作が停止してから予め定められた時間が経過した後に、前記パワー半導体モジュールから前記信号の最大値を読み取ることを特徴とする、請求項7に記載のパワーエレクトロニクス機器。   8. The power electronic device according to claim 7, wherein the maximum value of the signal is read from the power semiconductor module after a predetermined time has elapsed after the energization operation of the power semiconductor module was stopped. 前記予め定められた時間は、任意に設定可能であることを特徴とする、請求項8に記載のパワーエレクトロニクス機器。   The power electronics device according to claim 8, wherein the predetermined time can be set arbitrarily. 前記パワー半導体モジュールに供給される制御電源が予め定められた閾値以下になると、前記パワー半導体モジュールから前記信号の最大値を読み取ることを特徴とする、請求項7から9のいずれか1項に記載のパワーエレクトロニクス機器。   10. The maximum value of the signal is read from the power semiconductor module when the control power supplied to the power semiconductor module falls below a predetermined threshold value, The maximum value of the signal is read from the power semiconductor module. Power electronics equipment.
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