JPH0951068A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0951068A JPH0951068A JP20295095A JP20295095A JPH0951068A JP H0951068 A JPH0951068 A JP H0951068A JP 20295095 A JP20295095 A JP 20295095A JP 20295095 A JP20295095 A JP 20295095A JP H0951068 A JPH0951068 A JP H0951068A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control pin
- gate
- ipm
- semiconductor device
- circuit
- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】パッケージ外に付けた抵抗、コンデンサを調節
することで、各種半導体変換装置の要求に合わせて、Ｉ
ＰＭ内で発生するノイズとスイッチング損失の調整を図
る。 【構成】ＩＰＭ４１内には主回路を構成するＩＧＢＴ２
１とフリーホイールダイオード２２が逆並列に接続さ
れ、ＩＧＢＴ２１のゲートＧとパッケージに付いている
第５制御ピン５とが導線で接続され、エミッタＥと第１
制御ピン１が導線で接続され、ドライブ・保護回路３１
と第４制御ピン４が導線で接続され、第１制御ピン１と
第５制御ピン５との間に、第４制御ピン４と第５制御ピ
ン５の間に、コンデンサＣとゲート抵抗Ｒg がそれぞれ
接続される。
することで、各種半導体変換装置の要求に合わせて、Ｉ
ＰＭ内で発生するノイズとスイッチング損失の調整を図
る。 【構成】ＩＰＭ４１内には主回路を構成するＩＧＢＴ２
１とフリーホイールダイオード２２が逆並列に接続さ
れ、ＩＧＢＴ２１のゲートＧとパッケージに付いている
第５制御ピン５とが導線で接続され、エミッタＥと第１
制御ピン１が導線で接続され、ドライブ・保護回路３１
と第４制御ピン４が導線で接続され、第１制御ピン１と
第５制御ピン５との間に、第４制御ピン４と第５制御ピ
ン５の間に、コンデンサＣとゲート抵抗Ｒg がそれぞれ
接続される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、インバータ装置など
の電力変換装置に使用されるインテリジェントパワーモ
ジュール（以下ＩＰＭと略す）などの半導体装置に関す
る。
の電力変換装置に使用されるインテリジェントパワーモ
ジュール（以下ＩＰＭと略す）などの半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のＩＰＭの要部接続図を示
す。ＩＰＭ４１は過電流保護回路とゲートドライブ回路
とを含むドライブ・保護回路３１とフリーホイールダイ
オード２２とＩＧＢＴ２１（絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）からなるパワーデバイスおよび図示されな
い加熱防止回路などが内蔵され、外部の主回路電源の高
電位側端子Ｐ、低電位側端子Ｎおよび負荷端子Ｕ、Ｖ、
Ｗがパッケージに設けられ、さらにフォトカプラー、ト
ランジスタおよび制御電源（１５Ｖ程度）等で構成され
る外部制御回路と接続する多数の外付け用制御ピン（以
下制御ピンと略す）がパッケージに設けられている。こ
の制御ピンは図では点線で示したＩＰＭ４１の左側の１
４個の丸印で示し、例えば負荷端子Ｕに関連する制御ピ
ンとしては、第１、第２、第３の各制御ピン１、２、３
がある。
す。ＩＰＭ４１は過電流保護回路とゲートドライブ回路
とを含むドライブ・保護回路３１とフリーホイールダイ
オード２２とＩＧＢＴ２１（絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）からなるパワーデバイスおよび図示されな
い加熱防止回路などが内蔵され、外部の主回路電源の高
電位側端子Ｐ、低電位側端子Ｎおよび負荷端子Ｕ、Ｖ、
Ｗがパッケージに設けられ、さらにフォトカプラー、ト
ランジスタおよび制御電源（１５Ｖ程度）等で構成され
る外部制御回路と接続する多数の外付け用制御ピン（以
下制御ピンと略す）がパッケージに設けられている。こ
の制御ピンは図では点線で示したＩＰＭ４１の左側の１
４個の丸印で示し、例えば負荷端子Ｕに関連する制御ピ
ンとしては、第１、第２、第３の各制御ピン１、２、３
がある。
【０００３】図３は図２のＩＰＭ１相分に相当する要部
回路図を示す。ここでは負荷端子Ｕに関連するＩＰＭ１
相分を例として示す。ＩＰＭ４１と外部のインバータ装
置部とのインターフェースには、主回路電源の高電位側
端子Ｐ、低電位側端子Ｎ、負荷端子Ｕ、Ｖ、Ｗがあり、
図示されない外部制御回路と接続する第１、第２、第３
の各制御ピン１、２、３とがあり、第３制御ピン３は図
示されていない制御電源の高電位（１５Ｖ）側と、第１
制御ピン１は制御電源の低電位（０Ｖ）側および負荷端
子Ｕと、また第２制御ピン２はドライブ・保護回路３１
を駆動する図示されていない入力信号線と接続する。
尚、この他に図示していないアラーム出力ピンがある。
回路図を示す。ここでは負荷端子Ｕに関連するＩＰＭ１
相分を例として示す。ＩＰＭ４１と外部のインバータ装
置部とのインターフェースには、主回路電源の高電位側
端子Ｐ、低電位側端子Ｎ、負荷端子Ｕ、Ｖ、Ｗがあり、
図示されない外部制御回路と接続する第１、第２、第３
の各制御ピン１、２、３とがあり、第３制御ピン３は図
示されていない制御電源の高電位（１５Ｖ）側と、第１
制御ピン１は制御電源の低電位（０Ｖ）側および負荷端
子Ｕと、また第２制御ピン２はドライブ・保護回路３１
を駆動する図示されていない入力信号線と接続する。
尚、この他に図示していないアラーム出力ピンがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＩＰＭはドライ
ブ回路を構成するゲート抵抗Ｒｇなどの要素部品はすべ
てドライブ・保護回路３１内に収納されており、ＩＧＢ
Ｔに流れる電流と電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）、ＩＧＢＴ
に印加される電圧と電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）などの調
整は外部からはできない。ｄｉ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔはＩ
ＰＭからの発生ノイズのレベルに影響を与え、またパワ
ーデバイスであるＩＧＢＴ２１のスイッチング損失に影
響を与える。この発生ノイズとスイッチング損失とはト
レードオフの関係にある。電力変換装置にＩＰＭを適用
する場合、スイッチング損失が増加しても発生ノイズを
抑えたい要求やこの逆の要求など種々の要求があり、従
来のＩＰＭでは適用する装置毎にパッケージ内で調整
し、一旦調整すると、パッケージ外からの調整はできな
かった。
ブ回路を構成するゲート抵抗Ｒｇなどの要素部品はすべ
てドライブ・保護回路３１内に収納されており、ＩＧＢ
Ｔに流れる電流と電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）、ＩＧＢＴ
に印加される電圧と電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）などの調
整は外部からはできない。ｄｉ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔはＩ
ＰＭからの発生ノイズのレベルに影響を与え、またパワ
ーデバイスであるＩＧＢＴ２１のスイッチング損失に影
響を与える。この発生ノイズとスイッチング損失とはト
レードオフの関係にある。電力変換装置にＩＰＭを適用
する場合、スイッチング損失が増加しても発生ノイズを
抑えたい要求やこの逆の要求など種々の要求があり、従
来のＩＰＭでは適用する装置毎にパッケージ内で調整
し、一旦調整すると、パッケージ外からの調整はできな
かった。
【０００５】この発明の目的は、前記課題を解決して、
パッケージ外からも発生ノイズとスイッチング損失を調
整できる半導体装置を提供することにある。
パッケージ外からも発生ノイズとスイッチング損失を調
整できる半導体装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、半導体チップ、該半導体チップの駆動回路および
保護回路を内蔵した半導体装置において、半導体チップ
に加わる電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）および電流変化率
（ｄｉ／ｄｔ）を調整する部品を半導体装置外部で接続
するために、制御ピンを設けた構成とする。
めに、半導体チップ、該半導体チップの駆動回路および
保護回路を内蔵した半導体装置において、半導体チップ
に加わる電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）および電流変化率
（ｄｉ／ｄｔ）を調整する部品を半導体装置外部で接続
するために、制御ピンを設けた構成とする。
【０００７】半導体チップのゲート電極と駆動回路のゲ
ート端子間に挿入されるゲート抵抗を外部で接続するた
めの制御ピンを設けるとよい。半導体チップのゲート電
極とエミッタ電極間に挿入されるコンデンサを外部で接
続するための制御ピンを設けるとよい。
ート端子間に挿入されるゲート抵抗を外部で接続するた
めの制御ピンを設けるとよい。半導体チップのゲート電
極とエミッタ電極間に挿入されるコンデンサを外部で接
続するための制御ピンを設けるとよい。
【０００８】
【作用】前記ゲート抵抗Ｒｇ、コンデンサＣの容量を大
きくするとこのゲート抵抗Ｒgと素子のゲート容量また
はゲート容量＋コンデンサの容量による時定数が大きく
なり、素子のゲート電極に印加されるゲート電圧は制御
回路のゲート電圧に比べて立上がりと立ち下がりが遅く
なり、素子の電流上昇率（＋ｄｉ／ｄｔ）および電流減
少率（−ｄｉ／ｄｔ）が抑えられる。電圧変化率（ｄｖ
／ｄｔ）は±ｄｉ／ｄｔと主回路のインダクタンスの積
で決まるため、±ｄｉ／ｄｔが小さくなると±ｄｖ／ｄ
ｔは小さくなり、その結果ＩＰＭ内での発生ノイズが小
さくなる。一方±ｄｉ／ｄｔが小さくなると、ＩＰＭ内
のＩＧＢＴのスイッチング損失であるターンオン損失、
ターンオフ損失がともに大きくなる。このように、発生
ノイズが小さくなるとスイッチング損失が大きくなると
いう、所謂、発生ノイズとスイッチング損失はトレード
オフの関係にある。これらの調整を任意に行える。
きくするとこのゲート抵抗Ｒgと素子のゲート容量また
はゲート容量＋コンデンサの容量による時定数が大きく
なり、素子のゲート電極に印加されるゲート電圧は制御
回路のゲート電圧に比べて立上がりと立ち下がりが遅く
なり、素子の電流上昇率（＋ｄｉ／ｄｔ）および電流減
少率（−ｄｉ／ｄｔ）が抑えられる。電圧変化率（ｄｖ
／ｄｔ）は±ｄｉ／ｄｔと主回路のインダクタンスの積
で決まるため、±ｄｉ／ｄｔが小さくなると±ｄｖ／ｄ
ｔは小さくなり、その結果ＩＰＭ内での発生ノイズが小
さくなる。一方±ｄｉ／ｄｔが小さくなると、ＩＰＭ内
のＩＧＢＴのスイッチング損失であるターンオン損失、
ターンオフ損失がともに大きくなる。このように、発生
ノイズが小さくなるとスイッチング損失が大きくなると
いう、所謂、発生ノイズとスイッチング損失はトレード
オフの関係にある。これらの調整を任意に行える。
【０００９】
【実施例】図１は一実施例のＩＰＭ１相分の接続図を示
す。全体の要部接続図は前記図２に相当し、ここではパ
ワーデバイス１素子分に相当する回路の主要部を示す。
ＩＰＭ４１内には主回路を構成するパワーデバイスとし
てＩＧＢＴ２１とこれと逆並列にフリーホイールダイオ
ード２２が接続され、ＩＧＢＴ２１のゲートＧとパッケ
ージに付いている第５制御ピン５とが導線で接続され、
エミッタＥと第１制御ピン１および負荷端子Ｕとが導線
で接続され、コレクタＣo と主回路電源の高電位側端子
Ｐとが導線で接続され、ドライブ・保護回路３１と第４
制御ピン４が導線で接続される。またドライブ・保護回
路３１と第２、第３制御ピン２、３が導線でそれぞれ接
続される。第１制御ピン１と第５制御ピン５との間にコ
ンデンサＣが接続され、第４制御ピン４と第５制御ピン
５の間にゲート抵抗Ｒg が接続される。また第２制御ピ
ン２は外部からの入力信号をドライブ・保護回路３１に
伝達するための制御ピンであり、第３制御ピン３は図示
されていない１５Ｖ程度の制御電源からドライブ．保護
回路３１に電圧を印加するための高電位側の制御ピンで
ある。パッケージ外にゲート抵抗Ｒg とコンデンサＣと
を設置することで、この抵抗値およびコンデンサ容量を
容易に調整して、電力変換装置で要求される所定のレベ
ルに発生ノイズとスイッチング損失とを低減することが
できる。またゲート抵抗Ｒｇのみを接続する場合は第５
制御ピン５と第１制御ピン１を短絡する。コンデンサＣ
のみを接続する場合は第５制御ピン５と第４制御ピン４
とを短絡するか、またはＩＧＢＴ２１のゲートＧとドラ
イブ保護回路３１とをＩＰＭ内で直接接続し、第４制御
ピン４をパッケージに設けなくてもよい。尚、前記導線
の代わりに導体で接続してもよい。
す。全体の要部接続図は前記図２に相当し、ここではパ
ワーデバイス１素子分に相当する回路の主要部を示す。
ＩＰＭ４１内には主回路を構成するパワーデバイスとし
てＩＧＢＴ２１とこれと逆並列にフリーホイールダイオ
ード２２が接続され、ＩＧＢＴ２１のゲートＧとパッケ
ージに付いている第５制御ピン５とが導線で接続され、
エミッタＥと第１制御ピン１および負荷端子Ｕとが導線
で接続され、コレクタＣo と主回路電源の高電位側端子
Ｐとが導線で接続され、ドライブ・保護回路３１と第４
制御ピン４が導線で接続される。またドライブ・保護回
路３１と第２、第３制御ピン２、３が導線でそれぞれ接
続される。第１制御ピン１と第５制御ピン５との間にコ
ンデンサＣが接続され、第４制御ピン４と第５制御ピン
５の間にゲート抵抗Ｒg が接続される。また第２制御ピ
ン２は外部からの入力信号をドライブ・保護回路３１に
伝達するための制御ピンであり、第３制御ピン３は図示
されていない１５Ｖ程度の制御電源からドライブ．保護
回路３１に電圧を印加するための高電位側の制御ピンで
ある。パッケージ外にゲート抵抗Ｒg とコンデンサＣと
を設置することで、この抵抗値およびコンデンサ容量を
容易に調整して、電力変換装置で要求される所定のレベ
ルに発生ノイズとスイッチング損失とを低減することが
できる。またゲート抵抗Ｒｇのみを接続する場合は第５
制御ピン５と第１制御ピン１を短絡する。コンデンサＣ
のみを接続する場合は第５制御ピン５と第４制御ピン４
とを短絡するか、またはＩＧＢＴ２１のゲートＧとドラ
イブ保護回路３１とをＩＰＭ内で直接接続し、第４制御
ピン４をパッケージに設けなくてもよい。尚、前記導線
の代わりに導体で接続してもよい。
【００１０】
【発明の効果】この発明により、パッケージの外部に接
続した抵抗やコンデンサの調節でＩＧＢＴのｄｉ／ｄ
ｔ、ｄｖ／ｄｔを調整し、ＩＰＭからの発生ノイズおよ
びＩＧＢＴのスイッチング損失の低減を図ることができ
る。
続した抵抗やコンデンサの調節でＩＧＢＴのｄｉ／ｄ
ｔ、ｄｖ／ｄｔを調整し、ＩＰＭからの発生ノイズおよ
びＩＧＢＴのスイッチング損失の低減を図ることができ
る。
【図１】この発明の一実施例のＩＰＭ１相分の要部回路
図
図
【図２】従来のＩＰＭの要部接続図
【図３】従来のＩＰＭ１相分の要部回路図
１ 第１制御ピン ２ 第２制御ピン ３ 第３制御ピン ４ 第４制御ピン ５ 第５制御ピン ２１ ＩＧＢＴ ２２ フリーホイールダイオード ３１ ドライブ・保護回路 ４１ ＩＰＭ Ｐ 主回路電源の高電位側端子 Ｎ 主回路電源の低電位側端子 Ｕ 負荷端子 Ｖ 負荷端子 Ｗ 負荷端子 Ｇ ゲート Ｅ エミッタ Ｃo コレクタ
Claims (3)
- 【請求項１】半導体チップ、該半導体チップの駆動回路
および保護回路を内蔵した半導体装置において、半導体
チップに加わる電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）および電流変
化率（ｄｉ／ｄｔ）を調整する部品を半導体装置外部で
接続するために、外付け用制御ピンが設けられることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】半導体チップのゲート電極と駆動回路のゲ
ート端子間に挿入されるゲート抵抗を外部で接続するた
めの外付け用制御ピンが設けられることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】半導体チップのゲート電極とエミッタ電極
間に挿入されるコンデンサを外部で接続するための外付
け用制御ピンが設けられることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20295095A JPH0951068A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20295095A JPH0951068A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951068A true JPH0951068A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16465854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20295095A Pending JPH0951068A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0951068A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137705A (en) * | 1999-05-28 | 2000-10-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Drive control and protection circuit for a car power inverter |
| US6232734B1 (en) | 1999-06-01 | 2001-05-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power module |
| WO2002099972A1 (en) * | 2001-06-02 | 2002-12-12 | Korea Railroad Research Institute | Electrical inertial load controlling apparatus having gate drive for protecting igbt |
| JP2008538692A (ja) * | 2005-07-06 | 2008-10-30 | 松下電器産業株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP20295095A patent/JPH0951068A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137705A (en) * | 1999-05-28 | 2000-10-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Drive control and protection circuit for a car power inverter |
| US6232734B1 (en) | 1999-06-01 | 2001-05-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power module |
| WO2002099972A1 (en) * | 2001-06-02 | 2002-12-12 | Korea Railroad Research Institute | Electrical inertial load controlling apparatus having gate drive for protecting igbt |
| JP2008538692A (ja) * | 2005-07-06 | 2008-10-30 | 松下電器産業株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
| JP4682985B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2011-05-11 | パナソニック株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
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