JP6735900B2 - 半導体装置、および、電力変換システム - Google Patents
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Description
本願明細書に開示される技術の第2の態様は、半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子に流れる主電流から分流されたセンス電流をセンス電圧に変換するセンス抵抗と、前記センス電圧があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かに基づいて、前記半導体スイッチング素子のオン駆動およびオフ駆動を制御するための制御信号を出力する過電流保護回路と、前記センス電圧を、前記過電流保護回路から前記半導体スイッチング素子へオフ駆動時に出力される信号の電圧に順方向電圧を加えた電圧にクランプするダイオードとを備え、前記過電流保護回路は、前記センス電圧が前記しきい値を超えない場合、入力される信号に基づいて前記半導体スイッチング素子をオン駆動させる信号、または、オフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、前記センス電圧が前記しきい値を超える場合、前記半導体スイッチング素子をオフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、前記過電流保護回路から出力される前記制御信号に基づいて、前記半導体スイッチング素子を駆動させる駆動信号を出力するバッファ回路をさらに備え、前記ダイオードは、前記センス電圧を、前記駆動信号に順方向電圧を加えた電圧にクランプし、前記ダイオードと前記過電流保護回路との間に設けられるMOSFETをさらに備え、前記MOSFETのドレイン端子には前記ダイオードのカソードが接続され、前記MOSFETのゲート端子には前記過電流保護回路からの信号が入力され、前記MOSFETのソース端子はグラウンドに接続され、前記ダイオードは、前記センス電圧を順方向電圧にクランプする。
以下、本実施の形態に関する半導体装置について説明する。説明の便宜上、まず、半導体スイッチング素子のターンオフ直後のミラー期間におけるセンス電圧の上昇が問題となる場合について説明する。
図2は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。なお、構成を理解しやすくする観点から、図2においては、一部の構成要素が省略、または、簡略化されて示される場合がある。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図4は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図6は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図8は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図10は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図12は、本実施の形態に関する半導体装置を実現するための回路構成を概略的に例示する図である。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図13は、本実施の形態に関する半導体装置の動作を例示するタイミングチャートである。図13において、横軸が時間を表す。
本実施の形態に関する半導体装置について説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図14は、本実施の形態に関する半導体装置の動作を例示するタイミングチャートである。図14において、横軸が時間を表す。
本実施の形態に関する半導体装置、および、電力変換システムについて説明する。以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態では、以上に記載された実施の形態に関する半導体装置を電力変換装置に適用した場合について説明する。以下では、以上に記載された実施の形態に関する半導体装置を三相のインバータに適用する場合が説明されるが、以上に記載された実施の形態に関する半導体装置は、そのような用途に限定されるものではない。
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
Claims (9)
- 半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子に流れる主電流から分流されたセンス電流をセンス電圧に変換するセンス抵抗と、
前記センス電圧があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かに基づいて、前記半導体スイッチング素子のオン駆動およびオフ駆動を制御するための制御信号を出力する過電流保護回路と、
前記センス電圧を、前記過電流保護回路から前記半導体スイッチング素子へオフ駆動時に出力される信号の電圧に順方向電圧を加えた電圧にクランプするダイオードとを備え、
前記過電流保護回路は、
前記センス電圧が前記しきい値を超えない場合、入力される信号に基づいて前記半導体スイッチング素子をオン駆動させる信号、または、オフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、
前記センス電圧が前記しきい値を超える場合、前記半導体スイッチング素子をオフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、
前記ダイオードは、前記センス電圧を、前記制御信号に順方向電圧を加えた電圧にクランプする、
半導体装置。 - 前記過電流保護回路から出力される前記制御信号に基づいて、前記半導体スイッチング素子を駆動させる駆動信号を出力するバッファ回路をさらに備え、
前記ダイオードは、前記センス電圧を、前記駆動信号に順方向電圧を加えた電圧にクランプする、
請求項1に記載の半導体装置。 - 半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子に流れる主電流から分流されたセンス電流をセンス電圧に変換するセンス抵抗と、
前記センス電圧があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かに基づいて、前記半導体スイッチング素子のオン駆動およびオフ駆動を制御するための制御信号を出力する過電流保護回路と、
前記センス電圧を、前記過電流保護回路から前記半導体スイッチング素子へオフ駆動時に出力される信号の電圧に順方向電圧を加えた電圧にクランプするダイオードとを備え、
前記過電流保護回路は、
前記センス電圧が前記しきい値を超えない場合、入力される信号に基づいて前記半導体スイッチング素子をオン駆動させる信号、または、オフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、
前記センス電圧が前記しきい値を超える場合、前記半導体スイッチング素子をオフ駆動させる信号を前記制御信号として出力し、
前記過電流保護回路から出力される前記制御信号に基づいて、前記半導体スイッチング素子を駆動させる駆動信号を出力するバッファ回路をさらに備え、
前記ダイオードは、前記センス電圧を、前記駆動信号に順方向電圧を加えた電圧にクランプし、
前記ダイオードと前記過電流保護回路との間に設けられるMOSFETをさらに備え、
前記MOSFETのドレイン端子には前記ダイオードのカソードが接続され、
前記MOSFETのゲート端子には前記過電流保護回路からの信号が入力され、
前記MOSFETのソース端子はグラウンドに接続され、
前記ダイオードは、前記センス電圧を順方向電圧にクランプする、
半導体装置。 - 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載された半導体装置を含む電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続される電源と、
前記電力変換装置に接続され、かつ、前記電源の出力が前記電力変換装置において変換されて入力される負荷とを備える、
電力変換システム。 - 半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子に流れる主電流から分流されたセンス電流をセンス電圧に変換するセンス抵抗と、
前記センス電圧をクランプするクランプ回路と、
前記センス電圧があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する判定回路と、
前記判定回路における判定結果に基づいて、前記半導体スイッチング素子のオン駆動およびオフ駆動、および、前記クランプ回路の駆動を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記センス電圧が前記しきい値を超えない場合、入力される信号に基づいて前記半導体スイッチング素子をオン駆動させ、または、オフ駆動させ、
前記センス電圧が前記しきい値を超える場合、前記半導体スイッチング素子をオフ駆動させ、
少なくとも前記半導体スイッチング素子がオフ駆動する期間および当該期間の後あらかじめ定められた期間の間、前記クランプ回路に前記センス電圧をクランプさせる、
半導体装置。 - 前記半導体スイッチング素子は、IGBTであり、
前記制御部は、
前記半導体スイッチング素子がオフ駆動する期間、および、当該期間の後前記半導体スイッチング素子のゲート−エミッタ間の電圧値が前記半導体スイッチング素子があらかじめ定められた電圧値以上になるまでの間、前記クランプ回路に前記センス電圧をクランプさせる、
請求項5に記載の半導体装置。 - 前記クランプ回路は、MOSFETであり、
前記クランプ回路のドレイン端子には前記センス電圧が入力され、
前記クランプ回路のゲート端子には前記制御部からの信号が入力され、
前記クランプ回路のソース端子はグラウンドに接続される、
請求項5または請求項6に記載の半導体装置。 - 前記センス電圧が入力されるローパスフィルターをさらに備え、
前記判定回路は、前記ローパスフィルターを介して入力された前記センス電圧が前記しきい値を超えるか否かを判定し、
前記クランプ回路は、前記ローパスフィルターを介して前記判定回路に入力される前記センス電圧をクランプする、
請求項5から請求項7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 請求項5から請求項8のうちのいずれか1項に記載された半導体装置を含む電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続される電源と、
前記電力変換装置に接続され、かつ、前記電源の出力が前記電力変換装置において変換されて入力される負荷とを備える、
電力変換システム。
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