JPH114150A - 半導体装置とこの半導体装置を用いた電力変換装置 - Google Patents
半導体装置とこの半導体装置を用いた電力変換装置Info
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- JPH114150A JPH114150A JP9153158A JP15315897A JPH114150A JP H114150 A JPH114150 A JP H114150A JP 9153158 A JP9153158 A JP 9153158A JP 15315897 A JP15315897 A JP 15315897A JP H114150 A JPH114150 A JP H114150A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、運転信頼性を向上させることがで
きる半導体装置と、この半導体装置を用いた電力変換装
置を提供する。 【解決手段】 本発明は、ＩＧＢＴ素子１７に流れる電
流要素に関連した自己保護手段として、過電流保護回路
２０や短絡電流保護回路２１を設け、これらが動作した
時には、ゲートドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７
に供給するゲート制御信号を停止させて保護動作を行な
うとともに、自己保持回路２７に動作信号を供給する。
そして、自己保持回路２７はリセット信号端子２７２の
入力信号によってリセットされるまで自己保護手段の動
作した保護動作を自己保持して、自己保持期間中はゲー
トドライブ回路２５にも信号を与える。
きる半導体装置と、この半導体装置を用いた電力変換装
置を提供する。 【解決手段】 本発明は、ＩＧＢＴ素子１７に流れる電
流要素に関連した自己保護手段として、過電流保護回路
２０や短絡電流保護回路２１を設け、これらが動作した
時には、ゲートドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７
に供給するゲート制御信号を停止させて保護動作を行な
うとともに、自己保持回路２７に動作信号を供給する。
そして、自己保持回路２７はリセット信号端子２７２の
入力信号によってリセットされるまで自己保護手段の動
作した保護動作を自己保持して、自己保持期間中はゲー
トドライブ回路２５にも信号を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流要素に対応し
た保護動作を行なう半導体装置と、この半導体装置を用
いた電力変換装置に関する。
た保護動作を行なう半導体装置と、この半導体装置を用
いた電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数個の半導体装置を等価的に並列接続
して構成する電力変換装置としては種々の方式が公知で
あるが、その代表例として良く知られているＰＷＭイン
バータ装置を図９に示す。図９は既に汎用インバータ装
置などに多く使用される電力変換装置である。
して構成する電力変換装置としては種々の方式が公知で
あるが、その代表例として良く知られているＰＷＭイン
バータ装置を図９に示す。図９は既に汎用インバータ装
置などに多く使用される電力変換装置である。
【０００３】図９に示す電力変換装置において、１１は
入力交流電源端子、１２は整流器、１３は直流フィルタ
コンデンサ、１４は３相ＰＷＭインバータ、１５はイン
バータを構成するスイッチング素子、１６は負荷であ
る。図９の電力変換装置では、入力交流電源端子１１よ
り交流電力を入力し、整流器１２でこれを直流電流に変
換して、直流フィルタコンデンサ１３で平滑化する。平
滑化された直流電力は６個のスイッチング素子１５で構
成される３相ＰＷＭインバータ１４で任意の周波数の交
流電力に変換して、負荷１６を駆動する。
入力交流電源端子、１２は整流器、１３は直流フィルタ
コンデンサ、１４は３相ＰＷＭインバータ、１５はイン
バータを構成するスイッチング素子、１６は負荷であ
る。図９の電力変換装置では、入力交流電源端子１１よ
り交流電力を入力し、整流器１２でこれを直流電流に変
換して、直流フィルタコンデンサ１３で平滑化する。平
滑化された直流電力は６個のスイッチング素子１５で構
成される３相ＰＷＭインバータ１４で任意の周波数の交
流電力に変換して、負荷１６を駆動する。
【０００４】図９の電力変換装置は３相ＰＷＭインバー
タ１４で任意の周波数の交流電力が得られるために、Ｐ
ＷＭインバータ装置として広く普及している。図９の構
成において、負荷１６の容量が一般に１００ｋＶＡ以下
の領域は、スイッチング素子１５は１個の半導体装置が
電流定格的に適用できるが、これを越える装置容量領域
では、電流容量的に半導体装置を並列接続して構成する
のが一般的である。
タ１４で任意の周波数の交流電力が得られるために、Ｐ
ＷＭインバータ装置として広く普及している。図９の構
成において、負荷１６の容量が一般に１００ｋＶＡ以下
の領域は、スイッチング素子１５は１個の半導体装置が
電流定格的に適用できるが、これを越える装置容量領域
では、電流容量的に半導体装置を並列接続して構成する
のが一般的である。
【０００５】図１０にスイッチング素子１５を半導体装
置を並列接続して構成する例を示す。図１０において、
１７は半導体装置としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transistor ）素子、１８はＩＧＢＴ素子１７に
逆並列接続されたダイオードである。
置を並列接続して構成する例を示す。図１０において、
１７は半導体装置としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transistor ）素子、１８はＩＧＢＴ素子１７に
逆並列接続されたダイオードである。
【０００６】図９において、電力変換装置容量が５００
〜６００ｋＶＡとすると、スイッチング素子１５は、図
１０に示すように、電流定格的にＩＧＢＴ素子１７は、
６個並列接続される。
〜６００ｋＶＡとすると、スイッチング素子１５は、図
１０に示すように、電流定格的にＩＧＢＴ素子１７は、
６個並列接続される。
【０００７】図９及び図１０に示すように、高速スイッ
チング動作が可能な最近の半導体装置であるＩＧＢＴ素
子やＭＯＳＦＥＴ素子は容量の大きな電力変換装置を構
成する場合に、スイッチング素子１５に半導体装置を並
列接続して使用するのが一般的であり、既にＰＷＭイン
バータ装置だけではなく種々の電力変換装置に適用され
ている。
チング動作が可能な最近の半導体装置であるＩＧＢＴ素
子やＭＯＳＦＥＴ素子は容量の大きな電力変換装置を構
成する場合に、スイッチング素子１５に半導体装置を並
列接続して使用するのが一般的であり、既にＰＷＭイン
バータ装置だけではなく種々の電力変換装置に適用され
ている。
【０００８】半導体装置としてＩＧＢＴ素子１７を例に
とると、ＩＧＢＴ素子１７とダイオード１８は、１つの
パッケージに複数個づつ並列接続して収納され、ＩＧＢ
Ｔモジュールと呼ばれるパッケージで使用される。従っ
て、図１０に示すような構成の場合には６個のＩＧＢＴ
モジュールを並列接続して構成することになるが、ここ
では、ＩＧＢＴ素子１７とダイオード１８を分離して図
示する。
とると、ＩＧＢＴ素子１７とダイオード１８は、１つの
パッケージに複数個づつ並列接続して収納され、ＩＧＢ
Ｔモジュールと呼ばれるパッケージで使用される。従っ
て、図１０に示すような構成の場合には６個のＩＧＢＴ
モジュールを並列接続して構成することになるが、ここ
では、ＩＧＢＴ素子１７とダイオード１８を分離して図
示する。
【０００９】他方、定格電流が３００〜６００Ａ程度の
ＩＧＢＴモジュールの故障率は、種々の適用回路によっ
て細かくは違ってくるが、一般的には５０〜１００ｆｉ
ｔ程度である。従って、スイッチング素子１５として、
図１０に示したＩＧＢＴモジュールを６個並列接続して
使用すると、この時のスイッチング素子１５の故障率は
３００〜６００ｆｉｔとなる。
ＩＧＢＴモジュールの故障率は、種々の適用回路によっ
て細かくは違ってくるが、一般的には５０〜１００ｆｉ
ｔ程度である。従って、スイッチング素子１５として、
図１０に示したＩＧＢＴモジュールを６個並列接続して
使用すると、この時のスイッチング素子１５の故障率は
３００〜６００ｆｉｔとなる。
【００１０】スイッチング素子１５に、従来より使用さ
れているＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor ）素子を電
力用半導体装置として適用するような場合には、ＧＴＯ
素子は１個の電力用半導体装置で大電流定格のものが製
作されているから、装置容量が５００〜６００ｋＶＡで
あってもスイッチング素子１５は１個のＧＴＯ素子で構
成できる。このようなＧＴＯ素子など大電流定格の電力
用半導体装置の故障率も一般的に１００ｆｉｔ以下程度
である。
れているＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor ）素子を電
力用半導体装置として適用するような場合には、ＧＴＯ
素子は１個の電力用半導体装置で大電流定格のものが製
作されているから、装置容量が５００〜６００ｋＶＡで
あってもスイッチング素子１５は１個のＧＴＯ素子で構
成できる。このようなＧＴＯ素子など大電流定格の電力
用半導体装置の故障率も一般的に１００ｆｉｔ以下程度
である。
【００１１】ＧＴＯ素子に比較して、最近の電力用半導
体装置であるＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ素子を使用す
ると、高速スイッチング動作ができるため、負荷１６に
きれいな交流電力を供給することができ、全体システム
の運転効率の向上や、負荷１６の騒音低減ができるなど
の多くの長所が得られることが知られている。
体装置であるＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ素子を使用す
ると、高速スイッチング動作ができるため、負荷１６に
きれいな交流電力を供給することができ、全体システム
の運転効率の向上や、負荷１６の騒音低減ができるなど
の多くの長所が得られることが知られている。
【００１２】しかし、上述するように、新しい電力用半
導体装置であるＩＧＢＴ素子１７やＭＯＳＦＥＴ素子は
定格電流が小さいから、電力変換装置の容量に合せて並
列接続して使用する必要があり、図１０に示すように、
６個のＩＧＢＴ素子１７を並列接続してスイッチング素
子１４を構成する場合には、従来に比較して故障率が３
〜６倍に増加することになる。また、この故障率の増加
は電力変換装置の容量が増加すればするほど大きくなる
問題がある。即ち新しい電力用半導体装置を電力変換装
置に適用すると、運転信頼性が低下する傾向にあった。
導体装置であるＩＧＢＴ素子１７やＭＯＳＦＥＴ素子は
定格電流が小さいから、電力変換装置の容量に合せて並
列接続して使用する必要があり、図１０に示すように、
６個のＩＧＢＴ素子１７を並列接続してスイッチング素
子１４を構成する場合には、従来に比較して故障率が３
〜６倍に増加することになる。また、この故障率の増加
は電力変換装置の容量が増加すればするほど大きくなる
問題がある。即ち新しい電力用半導体装置を電力変換装
置に適用すると、運転信頼性が低下する傾向にあった。
【００１３】一方、本発明に関連する自己保護手段を有
する電力用半導体装置としては、ＩＰＭ（インテリジェ
ント・パワー・モジュール：IntelligentPower Module
）が知られている。
する電力用半導体装置としては、ＩＰＭ（インテリジェ
ント・パワー・モジュール：IntelligentPower Module
）が知られている。
【００１４】ＩＧＢＴ素子１７を電力用半導体装置とし
て使用したＩＰＭの構成図例を図１１に示す。図１１に
おいて、１９がＩＰＭ、２０が過電流保護回路、２１が
短絡保護回路、２２が制御電源電圧低下保護回路、２３
が加熱保護回路、２４が故障検出器、２５がゲートドラ
イブ回路である。ＩＰＭ１９の詳細動作については、例
えば「トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ ＮＯ．５４
特集「実践パワーエレクトロニクス入門」Ｐ９２〜Ｐ１
０２ＣＱ出版社」などの種々の文献で詳細が述べられて
いる。
て使用したＩＰＭの構成図例を図１１に示す。図１１に
おいて、１９がＩＰＭ、２０が過電流保護回路、２１が
短絡保護回路、２２が制御電源電圧低下保護回路、２３
が加熱保護回路、２４が故障検出器、２５がゲートドラ
イブ回路である。ＩＰＭ１９の詳細動作については、例
えば「トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ ＮＯ．５４
特集「実践パワーエレクトロニクス入門」Ｐ９２〜Ｐ１
０２ＣＱ出版社」などの種々の文献で詳細が述べられて
いる。
【００１５】ＩＰＭ１９では内部の保護回路が動作する
と、ゲートドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７に供
給するゲート制御信号を停止させ、この間に故障検出器
２４の故障検出信号によって電力変換装置を停止させる
とか、ＩＧＢＴ素子１７がノイズなどにより誤点弧した
時には、過電流保護回路２０か短絡保護回路２１を動作
させてゲート制御信号をタイマー設定時間だけ停止させ
て、再びタイマー設定時間後にはＩＰＭ１９を通電させ
るように動作する。
と、ゲートドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７に供
給するゲート制御信号を停止させ、この間に故障検出器
２４の故障検出信号によって電力変換装置を停止させる
とか、ＩＧＢＴ素子１７がノイズなどにより誤点弧した
時には、過電流保護回路２０か短絡保護回路２１を動作
させてゲート制御信号をタイマー設定時間だけ停止させ
て、再びタイマー設定時間後にはＩＰＭ１９を通電させ
るように動作する。
【００１６】ＩＰＭ１９の内部では、電力用半導体装置
としてＩＧＢＴ素子が並列接続して使用されており、前
記するノイズなどによる誤点弧などの一過性の異常に対
しては、電力変換装置は運転を継続することができる
が、並列接続されたＩＧＢＴ素子のどれかが過電流要因
などで破損すると故障検出器２４よりの故障検出信号に
よって電力変換装置を停止させなければならない。
としてＩＧＢＴ素子が並列接続して使用されており、前
記するノイズなどによる誤点弧などの一過性の異常に対
しては、電力変換装置は運転を継続することができる
が、並列接続されたＩＧＢＴ素子のどれかが過電流要因
などで破損すると故障検出器２４よりの故障検出信号に
よって電力変換装置を停止させなければならない。
【００１７】従ってＩＰＭ１９を使用しても、ＩＧＢＴ
素子１７の保護信頼性は向上するが、上述するように、
本質的な故障率は５０〜１００ｆｉｔであり、ＩＰＭ１
９を使用した電力変換装置であっても運転信頼性を向上
させることができなかった。
素子１７の保護信頼性は向上するが、上述するように、
本質的な故障率は５０〜１００ｆｉｔであり、ＩＰＭ１
９を使用した電力変換装置であっても運転信頼性を向上
させることができなかった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上概説したように、
最近の電力変換装置では、高速スイッチング動作ができ
るＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ素子などの電力用半導体
装置を使用して、３相ＰＷＭインバータの例では、高速
スイッチングによるＰＷＭ制御で、負荷に高調波成分の
少ないきれいな交流電力を供給して運転することができ
る。
最近の電力変換装置では、高速スイッチング動作ができ
るＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ素子などの電力用半導体
装置を使用して、３相ＰＷＭインバータの例では、高速
スイッチングによるＰＷＭ制御で、負荷に高調波成分の
少ないきれいな交流電力を供給して運転することができ
る。
【００１９】これらの高速スイッチング動作ができるパ
ワーデバイスは、定格電流が３００〜６００Ａ程度が上
限で、例えば装置定格が５００〜６００ｋＶＡの場合に
は、ＩＧＢＴ素子を６個並列接続して１個のスイッチン
グ素子を構成する必要があった。
ワーデバイスは、定格電流が３００〜６００Ａ程度が上
限で、例えば装置定格が５００〜６００ｋＶＡの場合に
は、ＩＧＢＴ素子を６個並列接続して１個のスイッチン
グ素子を構成する必要があった。
【００２０】電力変換装置の電流定格や電気性能の面で
は、ＩＧＢＴ素子を６個並列接続してスイッチング素子
を構成しても充分に機能を満足できており、３相ＰＷＭ
インバータなどが数多く製作されている。
は、ＩＧＢＴ素子を６個並列接続してスイッチング素子
を構成しても充分に機能を満足できており、３相ＰＷＭ
インバータなどが数多く製作されている。
【００２１】しかしながら、電力変換装置の運転信頼性
の面では、スイッチング素子１５を１個の電力用半導体
装置で構成した場合と比較して、１つのスイッチング素
子を複数個のＩＧＢＴ素子１７で構成するため、１個の
スイッチング素子１５と比較して、故障率が３〜６倍増
加する問題があった。
の面では、スイッチング素子１５を１個の電力用半導体
装置で構成した場合と比較して、１つのスイッチング素
子を複数個のＩＧＢＴ素子１７で構成するため、１個の
スイッチング素子１５と比較して、故障率が３〜６倍増
加する問題があった。
【００２２】３相ＰＷＭインバータ１４は、上記する高
速スイッチング動作できるＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ
素子の出現によって、適用分野が拡大し、今日ではあら
ゆる分野に適用されるようになっているが、スイッチン
グ素子を構成する電力用半導体装置の並列接続数の増加
によって運転信頼性が大容量装置では低下する可能性が
あった。
速スイッチング動作できるＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ
素子の出現によって、適用分野が拡大し、今日ではあら
ゆる分野に適用されるようになっているが、スイッチン
グ素子を構成する電力用半導体装置の並列接続数の増加
によって運転信頼性が大容量装置では低下する可能性が
あった。
【００２３】スイッチング素子にＩＰＭを並列接続して
適用しても、ＩＰＭ内部のＩＧＢＴ素子が破損すると、
電力変換装置は運転停止をさせなければならず、大幅な
運転信頼性の向上が実現できなかった。
適用しても、ＩＰＭ内部のＩＧＢＴ素子が破損すると、
電力変換装置は運転停止をさせなければならず、大幅な
運転信頼性の向上が実現できなかった。
【００２４】最近の３相ＰＷＭインバータ装置などの電
力変換装置は、単独の装置として運転停止が行われる用
途よりも、全体のシステムの中に組込まれて運転される
用途が増加している。このような用途では、３相ＰＷＭ
インバータ装置が数十台から数百台使用されており、１
台でも装置故障で停止すると、システム全体の運転を停
止しなければならない例が増加している。このため、上
記するようなシステムの中に適用される３相ＰＷＭイン
バータ装置などの電力変換装置は、万一故障停止すると
非常に大きな被害をシステム全体で発生するから、運転
を如何に継続させてシステムの稼働率をどう向上させる
かが、高速スイッチング動作できる電力用半導体装置の
出現とともに大きな技術課題となってきている。従っ
て、本発明は、運転信頼性を向上させることができる半
導体装置と、この半導体装置を用いた電力変換装置を提
供することを目的とする。
力変換装置は、単独の装置として運転停止が行われる用
途よりも、全体のシステムの中に組込まれて運転される
用途が増加している。このような用途では、３相ＰＷＭ
インバータ装置が数十台から数百台使用されており、１
台でも装置故障で停止すると、システム全体の運転を停
止しなければならない例が増加している。このため、上
記するようなシステムの中に適用される３相ＰＷＭイン
バータ装置などの電力変換装置は、万一故障停止すると
非常に大きな被害をシステム全体で発生するから、運転
を如何に継続させてシステムの稼働率をどう向上させる
かが、高速スイッチング動作できる電力用半導体装置の
出現とともに大きな技術課題となってきている。従っ
て、本発明は、運転信頼性を向上させることができる半
導体装置と、この半導体装置を用いた電力変換装置を提
供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、チップと、このチップを駆
動制御する駆動回路とを有する半導体装置において、電
流要素に対応した保護動作を行なう自己保護手段と、こ
の自己保護手段が動作した時にその保護動作を保持する
自己保持手段と、外部信号により上記自己保持手段の保
護動作保持をリセットするリセット手段とを備えたこと
を特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、チップと、このチップを駆
動制御する駆動回路とを有する半導体装置において、電
流要素に対応した保護動作を行なう自己保護手段と、こ
の自己保護手段が動作した時にその保護動作を保持する
自己保持手段と、外部信号により上記自己保持手段の保
護動作保持をリセットするリセット手段とを備えたこと
を特徴とする。
【００２６】従って、自己保護手段が動作すると自己保
持手段によりその保護動作が保持され、外部信号によっ
てその保護動作保持がリセットされるため、どの自己保
護手段が動作したかなどの判別が可能であり、この判別
によって応用装置での保守を容易にするなど運転信頼性
を向上できる。
持手段によりその保護動作が保持され、外部信号によっ
てその保護動作保持がリセットされるため、どの自己保
護手段が動作したかなどの判別が可能であり、この判別
によって応用装置での保守を容易にするなど運転信頼性
を向上できる。
【００２７】請求項２記載の発明は、チップと、このチ
ップを駆動制御する駆動回路とを有する半導体装置にお
いて、電流要素に対応した保護動作を行なう自己保護手
段と、この自己保護手段が動作した時にその保護動作を
保持する自己保持手段と、上記自己保護手段の所定の動
作回数或いは所定の動作時間幅以内では内部信号、上記
自己保護手段の所定の動作回数或いは所定の動作時間幅
を越える動作に対しては外部信号により、上記自己保持
手段の保護動作保持をリセットするリセット手段とを備
えたことを特徴とする。
ップを駆動制御する駆動回路とを有する半導体装置にお
いて、電流要素に対応した保護動作を行なう自己保護手
段と、この自己保護手段が動作した時にその保護動作を
保持する自己保持手段と、上記自己保護手段の所定の動
作回数或いは所定の動作時間幅以内では内部信号、上記
自己保護手段の所定の動作回数或いは所定の動作時間幅
を越える動作に対しては外部信号により、上記自己保持
手段の保護動作保持をリセットするリセット手段とを備
えたことを特徴とする。
【００２８】従って、短期間の駆動制御回路からの出力
信号のノイズ混入によるチップの誤点弧などが発生して
も、一過性の事象の場合には自己保持手段の不要動作を
阻止できるとともに、自己保持手段が動作すべき事象に
対しては、どのチップが異常かどうかの判別ができるな
ど運転信頼性を向上できる。
信号のノイズ混入によるチップの誤点弧などが発生して
も、一過性の事象の場合には自己保持手段の不要動作を
阻止できるとともに、自己保持手段が動作すべき事象に
対しては、どのチップが異常かどうかの判別ができるな
ど運転信頼性を向上できる。
【００２９】また、請求項３記載の発明は、並列接続し
た複数個のチップと、このチップを駆動制御する駆動回
路とを有する半導体装置において、上記並列接続される
チップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流要素に
対応した保護動作を行なう自己保護手段を備えたことを
特徴とする。
た複数個のチップと、このチップを駆動制御する駆動回
路とを有する半導体装置において、上記並列接続される
チップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流要素に
対応した保護動作を行なう自己保護手段を備えたことを
特徴とする。
【００３０】従って、半導体装置内部で並列接続された
複数個のチップは、電流要素に関連して瞬時に同時に破
損することは非常に確率的に少なく、一部のチップが劣
化することが多い。よって、半導体装置内部に自己保護
手段を複数個設け、きめ細かい保護を行なうことによっ
て、半導体装置内部の全てのチップへ破損などの劣化が
波及するのを軽減することができる。
複数個のチップは、電流要素に関連して瞬時に同時に破
損することは非常に確率的に少なく、一部のチップが劣
化することが多い。よって、半導体装置内部に自己保護
手段を複数個設け、きめ細かい保護を行なうことによっ
て、半導体装置内部の全てのチップへ破損などの劣化が
波及するのを軽減することができる。
【００３１】更に、請求項４記載の発明は、並列接続し
た複数個のチップと、このチップを駆動制御する駆動回
路とを有する半導体装置において、上記並列接続される
チップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流要素に
対応した保護動作を行なう自己保護手段と、この自己保
護手段が動作した時にその保護動作を保持する自己保持
手段と、外部信号により上記自己保持手段の保護動作保
持をリセットするリセット手段とを備えたことを特徴と
する。
た複数個のチップと、このチップを駆動制御する駆動回
路とを有する半導体装置において、上記並列接続される
チップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流要素に
対応した保護動作を行なう自己保護手段と、この自己保
護手段が動作した時にその保護動作を保持する自己保持
手段と、外部信号により上記自己保持手段の保護動作保
持をリセットするリセット手段とを備えたことを特徴と
する。
【００３２】従って、半導体装置内に複数個設けた自己
保護手段にそれぞれ自己保持手段を設けることによっ
て、半導体装置内部での劣化の波及を防止するととも
に、運転信頼性を向上できる。
保護手段にそれぞれ自己保持手段を設けることによっ
て、半導体装置内部での劣化の波及を防止するととも
に、運転信頼性を向上できる。
【００３３】また、更に、請求項５記載の発明は、並列
接続した複数個のチップと、このチップを駆動制御する
駆動回路とを有する半導体装置において、上記並列接続
されるチップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流
要素に対応した保護動作を行なう自己保護手段と、この
自己保護手段が動作した時にその保護動作を保持する自
己保持手段と、上記自己保護手段の所定の動作回数或い
は所定の動作時間幅以内では内部信号、上記所定の動作
回数或いは所定の動作時間幅を越える動作に対しては外
部信号により、上記自己保持手段の保護動作保持をリセ
ットするリセット手段とを備えたことを特徴とする。
接続した複数個のチップと、このチップを駆動制御する
駆動回路とを有する半導体装置において、上記並列接続
されるチップの所定の並列単位で複数個設けられ、電流
要素に対応した保護動作を行なう自己保護手段と、この
自己保護手段が動作した時にその保護動作を保持する自
己保持手段と、上記自己保護手段の所定の動作回数或い
は所定の動作時間幅以内では内部信号、上記所定の動作
回数或いは所定の動作時間幅を越える動作に対しては外
部信号により、上記自己保持手段の保護動作保持をリセ
ットするリセット手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】従って、自己保護手段が動作すると自己保
持手段によりその保護動作が保持され、外部信号によっ
てその保護動作保持がリセットされるため、どの自己保
護手段が動作したかなどの判別が可能であり、この判別
によって応用装置での保守を容易にするなど運転信頼性
を向上できる。
持手段によりその保護動作が保持され、外部信号によっ
てその保護動作保持がリセットされるため、どの自己保
護手段が動作したかなどの判別が可能であり、この判別
によって応用装置での保守を容易にするなど運転信頼性
を向上できる。
【００３５】請求項６記載の発明は、上記自己保護手段
の保護動作に伴ない上記自己保持手段が動作している期
間には、所定のチップに対し、上記駆動回路から信号を
供給しないようにしたことを特徴とする。
の保護動作に伴ない上記自己保持手段が動作している期
間には、所定のチップに対し、上記駆動回路から信号を
供給しないようにしたことを特徴とする。
【００３６】従って、自己保護手段が動作して自己保持
手段が保持しているチップの所定の並列単位に対して、
駆動制御手段からの出力信号を停止させることによっ
て、並列接続された他の健全なチップの並列単位に対し
ての駆動制御手段からの出力信号に影響を与えないよう
にし、運転信頼性を向上できる。
手段が保持しているチップの所定の並列単位に対して、
駆動制御手段からの出力信号を停止させることによっ
て、並列接続された他の健全なチップの並列単位に対し
ての駆動制御手段からの出力信号に影響を与えないよう
にし、運転信頼性を向上できる。
【００３７】また、請求項７記載の発明は、電力変換装
置において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の
半導体装置を適用し、少なくとも所定の半導体装置で自
己保護手段が動作した場合、動作した自己保護手段に対
応した自己保持手段を作動させ、自己保護手段が動作し
なかった半導体装置を使用して運転を継続することを特
徴とする。
置において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の
半導体装置を適用し、少なくとも所定の半導体装置で自
己保護手段が動作した場合、動作した自己保護手段に対
応した自己保持手段を作動させ、自己保護手段が動作し
なかった半導体装置を使用して運転を継続することを特
徴とする。
【００３８】従って、従来半導体装置或いはチップの劣
化に伴なう電力変換装置の故障停止に対して、故障停止
の頻度を大幅に軽減させて運転信頼性を大幅に向上でき
る。更に、請求項８記載の発明は、電力変換装置におい
て、動作している自己保持手段を監視検出する監視検出
手段と、この監視検出手段からの検出信号に応じて、電
流制限レベルを可変する可変制御手段とを備えたことを
特徴とする。
化に伴なう電力変換装置の故障停止に対して、故障停止
の頻度を大幅に軽減させて運転信頼性を大幅に向上でき
る。更に、請求項８記載の発明は、電力変換装置におい
て、動作している自己保持手段を監視検出する監視検出
手段と、この監視検出手段からの検出信号に応じて、電
流制限レベルを可変する可変制御手段とを備えたことを
特徴とする。
【００３９】従って、自己保持手段を監視し、自己保持
手段が動作した個数を判別して、自己保持手段の動作個
数に対応して、電力変換装置の電流を制限することによ
って、自己保持手段が動作している半導体装置と並列接
続された他の健全な半導体装置の電流負担を軽減させ
て、電力変換装置として運転を継続できるので、運転信
頼性を一層向上することができる。
手段が動作した個数を判別して、自己保持手段の動作個
数に対応して、電力変換装置の電流を制限することによ
って、自己保持手段が動作している半導体装置と並列接
続された他の健全な半導体装置の電流負担を軽減させ
て、電力変換装置として運転を継続できるので、運転信
頼性を一層向上することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 （第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。尚、図１において、図１１の回路構
成要素と同一番号を付した回路構成要素は同一機能を有
する。
て、図面を用いて説明する。 （第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。尚、図１において、図１１の回路構
成要素と同一番号を付した回路構成要素は同一機能を有
する。
【００４１】図１において、２６は半導体装置であるＩ
ＰＭ、２７は自己保持回路、２７１は自己保持回路の出
力信号端子、２７２は自己保持回路のリセット信号端子
である。
ＰＭ、２７は自己保持回路、２７１は自己保持回路の出
力信号端子、２７２は自己保持回路のリセット信号端子
である。
【００４２】ＩＧＢＴ素子１７に流れる電流要素に関連
した自己保護手段として、過電流保護回路２０や短絡電
流保護回路２１を設け、これらが動作した時には、ゲー
トドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７に供給するゲ
ート制御信号を停止させて保護動作を行なうとともに、
自己保持回路２７に動作信号を供給する。故障検出器２
４では、これらの保護回路の動作を検出させても良く、
または自己保持回路２７の出力信号端子２７１の信号を
使用しても良い。自己保持回路２７はリセット信号端子
２７２の入力信号によってリセットされるまで自己保護
回路の動作した保護動作を自己保持して、自己保持期間
中はゲートドライブ回路にも信号を与える。
した自己保護手段として、過電流保護回路２０や短絡電
流保護回路２１を設け、これらが動作した時には、ゲー
トドライブ回路２５よりＩＧＢＴ素子１７に供給するゲ
ート制御信号を停止させて保護動作を行なうとともに、
自己保持回路２７に動作信号を供給する。故障検出器２
４では、これらの保護回路の動作を検出させても良く、
または自己保持回路２７の出力信号端子２７１の信号を
使用しても良い。自己保持回路２７はリセット信号端子
２７２の入力信号によってリセットされるまで自己保護
回路の動作した保護動作を自己保持して、自己保持期間
中はゲートドライブ回路にも信号を与える。
【００４３】図１での電流要素に関連した自己保護手段
としての過電流保護回路２０や短絡電流保護回路２１の
動作と自己保持回路の動作との関連を図２および図３で
説明する。
としての過電流保護回路２０や短絡電流保護回路２１の
動作と自己保持回路の動作との関連を図２および図３で
説明する。
【００４４】図２において（ａ）はゲートドライブ回路
２５を介してＩＧＢＴ素子１７に供給されるゲート制御
信号、（ｂ）は短絡電流保護回路２１の保護出力信号、
（ｃ）は自己保持回路２７の出力信号、（ｄ）はリセッ
ト信号端子２７２より自己保持回路２７に与えられるリ
セット信号を示す。
２５を介してＩＧＢＴ素子１７に供給されるゲート制御
信号、（ｂ）は短絡電流保護回路２１の保護出力信号、
（ｃ）は自己保持回路２７の出力信号、（ｄ）はリセッ
ト信号端子２７２より自己保持回路２７に与えられるリ
セット信号を示す。
【００４５】図２において、時刻ｔ１までＩＧＢＴ素子
１７がゲート制御信号を受けて正常動作していて、時刻
ｔ１で短絡電流保護回路２１が動作すると、保護回路動
作とともに自己保持回路２７も動作して自己保持を継続
して、時刻ｔ２でリセット信号端子２７２よりリセット
信号を供給することによって、自己保持回路がリセット
され、ゲート制御信号も正常にＩＧＢＴ素子１７に供給
されるようになる。このように図１に図示する半導体装
置であるＩＰＭ２６は自己保護回路の動作を自己保持回
路２７によって、ＩＰＭ２６の外部よりリセット信号を
供給するまで、自己保持させることができる。
１７がゲート制御信号を受けて正常動作していて、時刻
ｔ１で短絡電流保護回路２１が動作すると、保護回路動
作とともに自己保持回路２７も動作して自己保持を継続
して、時刻ｔ２でリセット信号端子２７２よりリセット
信号を供給することによって、自己保持回路がリセット
され、ゲート制御信号も正常にＩＧＢＴ素子１７に供給
されるようになる。このように図１に図示する半導体装
置であるＩＰＭ２６は自己保護回路の動作を自己保持回
路２７によって、ＩＰＭ２６の外部よりリセット信号を
供給するまで、自己保持させることができる。
【００４６】他方、図３においては、（ａ）はゲートド
ライブ回路２５を介してＩＧＢＴ素子１７に供給される
ゲート制御信号、（ｂ）は短絡電流保護回路２１の保護
出力信号、（ｃ）は自己保持回路２７の出力信号であ
る。図２では、短絡電流保護回路２１の保護出力信号の
発生とともに自己保持回路２７が自己保持動作したが、
図３では保護出力信号の発生が所定の複数回動作するま
で、あるいは保護出力信号の発生している時間幅が所定
値以上となるまで待って、時刻ｔ６で自己保持回路２７
が自己保持を行なって、自己保持を継続する。
ライブ回路２５を介してＩＧＢＴ素子１７に供給される
ゲート制御信号、（ｂ）は短絡電流保護回路２１の保護
出力信号、（ｃ）は自己保持回路２７の出力信号であ
る。図２では、短絡電流保護回路２１の保護出力信号の
発生とともに自己保持回路２７が自己保持動作したが、
図３では保護出力信号の発生が所定の複数回動作するま
で、あるいは保護出力信号の発生している時間幅が所定
値以上となるまで待って、時刻ｔ６で自己保持回路２７
が自己保持を行なって、自己保持を継続する。
【００４７】図３に示すように、作動する図１に図示す
る半導体装置であるＩＰＭ２６は、ゲート制御信号への
ノイズの混入などによる一過性のＩＧＢＴ素子１７の誤
点弧に対しては自己保護を行なうのみで、これらのくり
返しなどによるＩＧＢＴ素子１７の劣化など本来の自己
保護すべき時刻ｔ６以降の事象に対しては自己保持回路
２７を作動させて、ＩＰＭ２６の外部よりリセット信号
を供給するまで、自己保持させることができる。
る半導体装置であるＩＰＭ２６は、ゲート制御信号への
ノイズの混入などによる一過性のＩＧＢＴ素子１７の誤
点弧に対しては自己保護を行なうのみで、これらのくり
返しなどによるＩＧＢＴ素子１７の劣化など本来の自己
保護すべき時刻ｔ６以降の事象に対しては自己保持回路
２７を作動させて、ＩＰＭ２６の外部よりリセット信号
を供給するまで、自己保持させることができる。
【００４８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について、図４を用いて説明する。図４におい
て、２８はゲートドライブ回路、２９はゲート抵抗器、
２７３は自己保持回路の出力信号端子で、その他の回路
構成要素は図１や図１１で説明した回路構成要素を同一
の回路構成素子として作用する。
の形態について、図４を用いて説明する。図４におい
て、２８はゲートドライブ回路、２９はゲート抵抗器、
２７３は自己保持回路の出力信号端子で、その他の回路
構成要素は図１や図１１で説明した回路構成要素を同一
の回路構成素子として作用する。
【００４９】半導体装置であるＩＰＭ２６では、デバイ
スのパッケージ内にチップとしてのＩＧＢＴ素子１７を
４個、ダイオード４個を等価的に並列接続した場合を示
している。パッケージ内に並列接続するチップの数を特
に限定するものではないが、例として図示するＩＧＢＴ
素子１７は４個収納して、２個づつを並列接続して、ゲ
ートドライブ回路２８よりゲート抵抗器２９を介して共
通のゲート制御信号を供給し、この単位を２組等価的に
パッケージ内で並列接続して、ＩＧＢＴ素子１７の４個
並列を構成している。共通のゲートドライブ回路２８に
より制御される並列接続単位で、電流要素に関連した自
己保護機能として、過電流保護回路２０や短絡電流保護
回路２１を設ける。
スのパッケージ内にチップとしてのＩＧＢＴ素子１７を
４個、ダイオード４個を等価的に並列接続した場合を示
している。パッケージ内に並列接続するチップの数を特
に限定するものではないが、例として図示するＩＧＢＴ
素子１７は４個収納して、２個づつを並列接続して、ゲ
ートドライブ回路２８よりゲート抵抗器２９を介して共
通のゲート制御信号を供給し、この単位を２組等価的に
パッケージ内で並列接続して、ＩＧＢＴ素子１７の４個
並列を構成している。共通のゲートドライブ回路２８に
より制御される並列接続単位で、電流要素に関連した自
己保護機能として、過電流保護回路２０や短絡電流保護
回路２１を設ける。
【００５０】半導体装置のパッケージ内で、等価的に並
列接続するチップの数を特に限定するものではなく、並
列接続された所定の並列接続単位ごとに自己保護機能を
設けることによって、チップが劣化した並列接続単位の
みを自己保護動作させることができる。
列接続するチップの数を特に限定するものではなく、並
列接続された所定の並列接続単位ごとに自己保護機能を
設けることによって、チップが劣化した並列接続単位の
みを自己保護動作させることができる。
【００５１】また並列接続単位ごとに自己保持回路２７
を半導体装置のパッケージ内に図４に示すように複数個
設けることによって、半導体装置のパッケージ内のチッ
プ全部が同時に劣化する確率は低いから、自己保護動作
した並列接続単位のみを自己保持動作させて、他の並列
接続単位はゲートドライブ回路２８より正常にゲート制
御信号を供給して、半導体装置としてのスイッチング動
作を継続させることができる。このようにＩＰＭ２６を
運転継続させていても、自己保持回路２７のそれぞれの
出力信号端子２７１や２７３の出力信号によって、自己
保持回路２７の動作状態は判別することができる。
を半導体装置のパッケージ内に図４に示すように複数個
設けることによって、半導体装置のパッケージ内のチッ
プ全部が同時に劣化する確率は低いから、自己保護動作
した並列接続単位のみを自己保持動作させて、他の並列
接続単位はゲートドライブ回路２８より正常にゲート制
御信号を供給して、半導体装置としてのスイッチング動
作を継続させることができる。このようにＩＰＭ２６を
運転継続させていても、自己保持回路２７のそれぞれの
出力信号端子２７１や２７３の出力信号によって、自己
保持回路２７の動作状態は判別することができる。
【００５２】ゲートドライブ回路２８は、自己保護動作
したＩＧＢＴ素子１７でゲート端子が劣化のために低イ
ンピーダンスの入力インピーダンスになってしまう可能
性がＩＧＢＴ素子１７等のＭＯＳゲート構造の半導体装
置では高い。このようにゲート端子が低インピーダンス
となってしまうと、ゲートドライブ回路２８の入力側の
信号レベルに影響を与えて、自己保護動作していないＩ
ＧＢＴ素子１７の他の並列接続単位のゲート制御信号を
低下させるなどの影響が出るのを防止する必要がある。
このため自己保護動作した並列接続単位の自己保持回路
２７が自己保持している期間は、対応するゲートドライ
ブ回路２８からゲート制御信号を供給しないようにゲー
トドライブ回路２８にスイッチ機能を設けることができ
る。これによって健全な並列接続単位、あるいは外部的
に並列接続された健全なＩＰＭ２６のゲート制御信号に
外乱を与えることなく、自己保持させておくことができ
る。ゲートドライブ回路２８のスイッチ機能を動作させ
て、ゲート制御信号を供給しないようにした並列接続単
位は、この期間だけＩＧＢＴ素子１７のゲート端子とエ
シッタ端子が等価的に短絡されるように、ゲートドライ
ブ回路２８で操作しても良い。
したＩＧＢＴ素子１７でゲート端子が劣化のために低イ
ンピーダンスの入力インピーダンスになってしまう可能
性がＩＧＢＴ素子１７等のＭＯＳゲート構造の半導体装
置では高い。このようにゲート端子が低インピーダンス
となってしまうと、ゲートドライブ回路２８の入力側の
信号レベルに影響を与えて、自己保護動作していないＩ
ＧＢＴ素子１７の他の並列接続単位のゲート制御信号を
低下させるなどの影響が出るのを防止する必要がある。
このため自己保護動作した並列接続単位の自己保持回路
２７が自己保持している期間は、対応するゲートドライ
ブ回路２８からゲート制御信号を供給しないようにゲー
トドライブ回路２８にスイッチ機能を設けることができ
る。これによって健全な並列接続単位、あるいは外部的
に並列接続された健全なＩＰＭ２６のゲート制御信号に
外乱を与えることなく、自己保持させておくことができ
る。ゲートドライブ回路２８のスイッチ機能を動作させ
て、ゲート制御信号を供給しないようにした並列接続単
位は、この期間だけＩＧＢＴ素子１７のゲート端子とエ
シッタ端子が等価的に短絡されるように、ゲートドライ
ブ回路２８で操作しても良い。
【００５３】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態について、図５を用いて説明する。図５は、従来
技術を示す図９に対応するものであり、スイッチング素
子１５として半導体装置であるＩＰＭ２６を適用した場
合の回路構成を示している。
の形態について、図５を用いて説明する。図５は、従来
技術を示す図９に対応するものであり、スイッチング素
子１５として半導体装置であるＩＰＭ２６を適用した場
合の回路構成を示している。
【００５４】図５において、３０は自己保護監視回路、
３１は制御回路である。スイッチング素子１５を構成す
るＩＰＭ２６の内部で、自己保護手段が動作して自己保
持手段が作動すると、これを自己保護監視回路３０で検
出して、制御回路３１に伝達する。しかし、制御回路３
１は所定の自己保持手段の作動範囲までは、ゲート制御
信号をスイッチング素子１５（ＩＰＭ２６）に与え続け
るように動作するから、半導体装置を用いた電力変換装
置として運転を継続することができる。
３１は制御回路である。スイッチング素子１５を構成す
るＩＰＭ２６の内部で、自己保護手段が動作して自己保
持手段が作動すると、これを自己保護監視回路３０で検
出して、制御回路３１に伝達する。しかし、制御回路３
１は所定の自己保持手段の作動範囲までは、ゲート制御
信号をスイッチング素子１５（ＩＰＭ２６）に与え続け
るように動作するから、半導体装置を用いた電力変換装
置として運転を継続することができる。
【００５５】従って、従来の電力変換装置の如く、チッ
プが１個でも劣化すると、すぐに電力変換装置が停止す
るのに比較して、大幅に電力変換装置の運転信頼性を向
上させることができる。
プが１個でも劣化すると、すぐに電力変換装置が停止す
るのに比較して、大幅に電力変換装置の運転信頼性を向
上させることができる。
【００５６】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態について、図６を用いて説明する。図６は、図５
に示したスイッチング素子１５を、半導体装置であるＩ
ＰＭ２６を３個並列接続して、構成する場合の回路構成
で、半導体装置を並列接続して１個のスイッチング素子
１５と等価に動作させることができる。
の形態について、図６を用いて説明する。図６は、図５
に示したスイッチング素子１５を、半導体装置であるＩ
ＰＭ２６を３個並列接続して、構成する場合の回路構成
で、半導体装置を並列接続して１個のスイッチング素子
１５と等価に動作させることができる。
【００５７】図６に示すように、ＩＰＭ２６を並列接続
して、図５に示すような電力変換装置のスイッチング素
子１５として適用しても、並列接続されたＩＰＭ２６の
内部で自己保護手段が動作して自己保持手段が作動する
と、これを自己保護監視回路３０で検出して、自己保持
手段の動作状況を把握しながら、半導体装置を用いた電
力変換装置の運転を継続することができる。
して、図５に示すような電力変換装置のスイッチング素
子１５として適用しても、並列接続されたＩＰＭ２６の
内部で自己保護手段が動作して自己保持手段が作動する
と、これを自己保護監視回路３０で検出して、自己保持
手段の動作状況を把握しながら、半導体装置を用いた電
力変換装置の運転を継続することができる。
【００５８】また自己保護監視回路３０では、自己保持
手段の動作状況を把握できているから、この自己保持手
段の動作状況に対応して、制御回路３１に信号を出力し
て、電力変換装置の電流を制限させる。
手段の動作状況を把握できているから、この自己保持手
段の動作状況に対応して、制御回路３１に信号を出力し
て、電力変換装置の電流を制限させる。
【００５９】自己保持手段の動作状況に対応して、電力
変換装置の電流を制限すると、他の並列接続されたＩＰ
Ｍ２６の電流負担が軽減されるから、電流余裕的に運転
信頼性を向上させながら、電力変換装置の運転を継続さ
せることができる。
変換装置の電流を制限すると、他の並列接続されたＩＰ
Ｍ２６の電流負担が軽減されるから、電流余裕的に運転
信頼性を向上させながら、電力変換装置の運転を継続さ
せることができる。
【００６０】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態について、図７を用いて説明する。図７におい
て、（ａ）は図５に示したスイッチング素子１５に対応
した６個のスイッチング素子１５で、自己保持手段が動
作している個数を示す。（ｂ）は電力変換装置の電流の
制限値を示す。また、同図において、ＵとＸ、ＶとＹ、
ＷとＺは直流母線間に直列に接続された２個ずつのスイ
ッチング素子１５の組み合せを示す。
の形態について、図７を用いて説明する。図７におい
て、（ａ）は図５に示したスイッチング素子１５に対応
した６個のスイッチング素子１５で、自己保持手段が動
作している個数を示す。（ｂ）は電力変換装置の電流の
制限値を示す。また、同図において、ＵとＸ、ＶとＹ、
ＷとＺは直流母線間に直列に接続された２個ずつのスイ
ッチング素子１５の組み合せを示す。
【００６１】時刻ｔａまでは自己保持手段の動作がない
が、時刻ｔａ以降は上記する２個直列接続されたスイッ
チング素子１５の３組の比較で、最も多い自己保持機能
の動作個数を自己保持監視回路３０で判別して制御回路
３１を介して電力変換装置の電流を制限させる。電流の
制限値は時刻ｔａ、ｔｂ、ｔｃで順次変更し、図７では
時刻ｔｄで自己保持機能が同一スイッチング素子１５
（ｚ）で合計４個作動したため電力変換装置の運転を停
止させる。
が、時刻ｔａ以降は上記する２個直列接続されたスイッ
チング素子１５の３組の比較で、最も多い自己保持機能
の動作個数を自己保持監視回路３０で判別して制御回路
３１を介して電力変換装置の電流を制限させる。電流の
制限値は時刻ｔａ、ｔｂ、ｔｃで順次変更し、図７では
時刻ｔｄで自己保持機能が同一スイッチング素子１５
（ｚ）で合計４個作動したため電力変換装置の運転を停
止させる。
【００６２】このように電力変換装置のスイッチング素
子１５で、どの回路部分で自己保持手段が作動したかを
判別しながら、自己保持監視回路３０で判別しながら電
力変換装置の電流を制限して運転継続させると、従来の
電力変換装置に比べ、大幅に運転信頼性を向上させるこ
とができる。即ち、従来の電力変換装置は自己保持手段
が１個でも作動すると運転停止していたが、本実施の形
態では自己保持手段が合計９個動作するまで運転を継続
することができ、この比だけ停止しない電力変換装置と
しての運転信頼性が向上できる。
子１５で、どの回路部分で自己保持手段が作動したかを
判別しながら、自己保持監視回路３０で判別しながら電
力変換装置の電流を制限して運転継続させると、従来の
電力変換装置に比べ、大幅に運転信頼性を向上させるこ
とができる。即ち、従来の電力変換装置は自己保持手段
が１個でも作動すると運転停止していたが、本実施の形
態では自己保持手段が合計９個動作するまで運転を継続
することができ、この比だけ停止しない電力変換装置と
しての運転信頼性が向上できる。
【００６３】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態について、図８を用いて説明する。図８におい
て、（ａ）、（ｂ）は図７と同一であるが、（ｃ）はＩ
ＰＭのリセット信号端子２７２に入力する信号を示す。
自己保持監視回路３０で自己保持手段の作動状況を把握
して、時刻ｔａや時刻ｔｂで電力変換装置の電流を制限
することは図７と同様であるが、時刻ｔｅで半導体装置
であるＩＰＭ２６のリセット信号端子２７２に制御回路
３１よりリセット信号を入力する。
の形態について、図８を用いて説明する。図８におい
て、（ａ）、（ｂ）は図７と同一であるが、（ｃ）はＩ
ＰＭのリセット信号端子２７２に入力する信号を示す。
自己保持監視回路３０で自己保持手段の作動状況を把握
して、時刻ｔａや時刻ｔｂで電力変換装置の電流を制限
することは図７と同様であるが、時刻ｔｅで半導体装置
であるＩＰＭ２６のリセット信号端子２７２に制御回路
３１よりリセット信号を入力する。
【００６４】時刻ｔｅでＩＰＭ２６のリセット信号端子
２７２にリセット信号を入力することにより、ＩＰＭ２
６自身の要因でない一時的な負荷側要因による過負荷で
の自己保持手段の動作などに対しては、自己保持手段の
作動をリセットすることができるので、自己保持手段を
リセットできるとリセット信号を入力した時刻ｔｄ以降
は電力変換装置の電流の制限値を変更して、電力変換装
置の運転信頼性を向上させることができる。
２７２にリセット信号を入力することにより、ＩＰＭ２
６自身の要因でない一時的な負荷側要因による過負荷で
の自己保持手段の動作などに対しては、自己保持手段の
作動をリセットすることができるので、自己保持手段を
リセットできるとリセット信号を入力した時刻ｔｄ以降
は電力変換装置の電流の制限値を変更して、電力変換装
置の運転信頼性を向上させることができる。
【００６５】以上述べた第１乃至第８の実施の形態で
は、半導体装置としてＩＧＢＴ素子１７を使用したＩＰ
Ｍ２６を引用したが、その種類や数などを限定するもの
ではない。また、半導体装置内に設ける自己保護手段の
種類を特に限定するものではなく、少なくとも電流要素
に対応した自己保護手段であれば良く、半導体装置内に
自己保護手段と自己保持手段を設ける個数を特に限定す
るものではない。
は、半導体装置としてＩＧＢＴ素子１７を使用したＩＰ
Ｍ２６を引用したが、その種類や数などを限定するもの
ではない。また、半導体装置内に設ける自己保護手段の
種類を特に限定するものではなく、少なくとも電流要素
に対応した自己保護手段であれば良く、半導体装置内に
自己保護手段と自己保持手段を設ける個数を特に限定す
るものではない。
【００６６】更に、半導体装置を用いた電力変換装置
は、その回路方式や電流制限方法などを特に限定するも
のではない。また更に、本発明の要旨を変更しない範囲
において、種々の半導体装置を応用した電力変換装置を
構成することが明らかである。
は、その回路方式や電流制限方法などを特に限定するも
のではない。また更に、本発明の要旨を変更しない範囲
において、種々の半導体装置を応用した電力変換装置を
構成することが明らかである。
【００６７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の効果を有する半導体装置及び半導体装置を用いた電力
変換装置を提供することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、自己保護手段が動
作すると自己保持手段によりその保護動作が保持され、
外部信号によってその保護動作保持がリセットされるた
め、どの自己保護手段が動作したかなどの判別が可能で
あり、この判別によって応用装置での保守を容易にする
など運転信頼性を向上できる。
の効果を有する半導体装置及び半導体装置を用いた電力
変換装置を提供することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、自己保護手段が動
作すると自己保持手段によりその保護動作が保持され、
外部信号によってその保護動作保持がリセットされるた
め、どの自己保護手段が動作したかなどの判別が可能で
あり、この判別によって応用装置での保守を容易にする
など運転信頼性を向上できる。
【００６８】（２）請求項２記載の発明によれば、短期
間の駆動制御回路からの出力信号のノイズ混入によるチ
ップの誤点弧などが発生しても、一過性の事象の場合に
は自己保持手段の不要動作を阻止できるとともに、自己
保持手段が動作すべき事象に対しては、どのチップが異
常かどうかの判別ができるなど運転信頼性を向上でき
る。
間の駆動制御回路からの出力信号のノイズ混入によるチ
ップの誤点弧などが発生しても、一過性の事象の場合に
は自己保持手段の不要動作を阻止できるとともに、自己
保持手段が動作すべき事象に対しては、どのチップが異
常かどうかの判別ができるなど運転信頼性を向上でき
る。
【００６９】（３）請求項３記載の発明によれば、半導
体装置内部で並列接続された複数個のチップは、電流要
素に関連して瞬時に同時に破損することは非常に確率的
に少なく、一部のチップが劣化することが多い。よっ
て、半導体装置内部に自己保護手段を複数個設け、きめ
細かい保護を行なうことによって、半導体装置内部の全
てのチップへ破損などの劣化が波及するのを軽減するこ
とができる。
体装置内部で並列接続された複数個のチップは、電流要
素に関連して瞬時に同時に破損することは非常に確率的
に少なく、一部のチップが劣化することが多い。よっ
て、半導体装置内部に自己保護手段を複数個設け、きめ
細かい保護を行なうことによって、半導体装置内部の全
てのチップへ破損などの劣化が波及するのを軽減するこ
とができる。
【００７０】（４）請求項４記載の発明によれば、半導
体装置内に複数個設けた自己保護手段にそれぞれ自己保
持手段を設けることによって、半導体装置内部での劣化
の波及を防止するとともに、運転自己保持手段の保護動
作保持は外部信号によってリセットされるので、どの半
導体装置が自己保護手段を動作させたかの判別が容易と
なり、応用した電力変換装置での保守が容易になるなど
運転信頼性を向上できる。
体装置内に複数個設けた自己保護手段にそれぞれ自己保
持手段を設けることによって、半導体装置内部での劣化
の波及を防止するとともに、運転自己保持手段の保護動
作保持は外部信号によってリセットされるので、どの半
導体装置が自己保護手段を動作させたかの判別が容易と
なり、応用した電力変換装置での保守が容易になるなど
運転信頼性を向上できる。
【００７１】（５）請求項５記載の発明によれば、自己
保護手段が動作すると自己保持手段によりその保護動作
が保持され、外部信号によってその保護動作保持がリセ
ットされるため、どの自己保護手段が動作したかなどの
判別が可能であり、この判別によって応用装置での保守
を容易にするなど運転信頼性を向上できる。
保護手段が動作すると自己保持手段によりその保護動作
が保持され、外部信号によってその保護動作保持がリセ
ットされるため、どの自己保護手段が動作したかなどの
判別が可能であり、この判別によって応用装置での保守
を容易にするなど運転信頼性を向上できる。
【００７２】（６）請求項６記載の発明によれば、自己
保護手段が動作して自己保持手段が保持しているチップ
の所定の並列単位に対して、駆動制御手段からの出力信
号を停止させることによって、並列接続された他の健全
なチップの並列単位に対しての駆動制御手段からの出力
信号に影響を与えないようにし、運転信頼性を向上でき
る。
保護手段が動作して自己保持手段が保持しているチップ
の所定の並列単位に対して、駆動制御手段からの出力信
号を停止させることによって、並列接続された他の健全
なチップの並列単位に対しての駆動制御手段からの出力
信号に影響を与えないようにし、運転信頼性を向上でき
る。
【００７３】（７）請求項７記載の発明によれば、従来
半導体装置或いはチップの劣化に伴なう電力変換装置の
故障停止に対して、故障停止の頻度を大幅に軽減させて
運転信頼性を大幅に向上できる。
半導体装置或いはチップの劣化に伴なう電力変換装置の
故障停止に対して、故障停止の頻度を大幅に軽減させて
運転信頼性を大幅に向上できる。
【００７４】（８）請求項８記載の発明によれば、自己
保持手段を監視し、自己保持手段が動作した個数を判別
して、自己保持手段の動作個数に対応して、電力変換装
置の電流を制限することによって、自己保持手段が動作
している半導体装置と並列接続された他の健全な半導体
装置の電流負担を軽減させて、電力変換装置として運転
を継続できるので、運転信頼性を一層向上することがで
きる。
保持手段を監視し、自己保持手段が動作した個数を判別
して、自己保持手段の動作個数に対応して、電力変換装
置の電流を制限することによって、自己保持手段が動作
している半導体装置と並列接続された他の健全な半導体
装置の電流負担を軽減させて、電力変換装置として運転
を継続できるので、運転信頼性を一層向上することがで
きる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図２】 図１に示した自己保護手段及び自己保持手
段の動作を示す動作波形図。
段の動作を示す動作波形図。
【図３】 図１に示した自己保護手段及び自己保持手
段の動作を示す動作波形図。
段の動作を示す動作波形図。
【図４】 本発明の第２の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図５】 本発明の第３の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図６】 本発明の第４の実施の形態における電力変
換装置のスイッチング素子を示す概要構成図。
換装置のスイッチング素子を示す概要構成図。
【図７】 本発明の第５の実施の形態における電力変
換装置の自己保持手段の動作と電流制限の関係図。
換装置の自己保持手段の動作と電流制限の関係図。
【図８】 本発明の第６の実施の形態における電力変
換装置の自己保持機能の動作と電流制限の関係図。
換装置の自己保持機能の動作と電流制限の関係図。
【図９】 従来の電力変換装置を示す概要構成図。
【図１０】 従来の電力変換装置のスイッチング素子を
示す概要構成図。
示す概要構成図。
【図１１】 従来の半導体装置を示す概要構成図。
１４…３相ＰＷＭインバータ、１５…スイッチング素子 １７…ＩＧＢＴ素子、１９…ＩＰＭ ２０…過電流保護回路、２１…短絡保護回路 ２２…制御電源電圧低下保護回路、２３…加熱保護回
路、２４…故障検出器 ２５，２８…ゲートドライブ回路、２６…ＩＰＭ、２７
…自己保持回路 ３０…自己保護監視回路、３１…制御回路。
路、２４…故障検出器 ２５，２８…ゲートドライブ回路、２６…ＩＰＭ、２７
…自己保持回路 ３０…自己保護監視回路、３１…制御回路。
Claims (8)
- 【請求項１】 チップと、このチップを駆動制御する駆
動回路とを有する半導体装置において、電流要素に対応
した保護動作を行なう自己保護手段と、この自己保護手
段が動作した時にその保護動作を保持する自己保持手段
と、外部信号により前記自己保持手段の保護動作保持を
リセットするリセット手段とを具備したことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 チップと、このチップを駆動制御する駆
動回路とを有する半導体装置において、電流要素に対応
した保護動作を行なう自己保護手段と、この自己保護手
段が動作した時にその保護動作を保持する自己保持手段
と、前記自己保護手段の所定の動作回数或いは所定の動
作時間幅以内では内部信号、前記自己保護手段の所定の
動作回数或いは所定の動作時間幅を越える動作に対して
は外部信号により、前記自己保持手段の保護動作保持を
リセットするリセット手段とを具備したことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項３】 並列接続した複数個のチップと、このチ
ップを駆動制御する駆動回路とを有する半導体装置にお
いて、前記並列接続されるチップの所定の並列単位で複
数個設けられ、電流要素に対応した保護動作を行なう自
己保護手段を具備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 並列接続した複数個のチップと、このチ
ップを駆動制御する駆動回路とを有する半導体装置にお
いて、前記並列接続されるチップの所定の並列単位で複
数個設けられ、電流要素に対応した保護動作を行なう自
己保護手段と、この自己保護手段が動作した時にその保
護動作を保持する自己保持手段と、外部信号により前記
自己保持手段の保護動作保持をリセットするリセット手
段とを具備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 並列接続した複数個のチップと、このチ
ップを駆動制御する駆動回路とを有する半導体装置にお
いて、前記並列接続されるチップの所定の並列単位で複
数個設けられ、電流要素に対応した保護動作を行なう自
己保護手段と、この自己保護手段が動作した時にその保
護動作を保持する自己保持手段と、前記自己保護手段の
所定の動作回数或いは所定の動作時間幅以内では内部信
号、前記所定の動作回数或いは所定の動作時間幅を越え
る動作に対しては外部信号により、前記自己保持手段の
保護動作保持をリセットするリセット手段とを具備した
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 前記自己保護手段の保護動作に伴ない前
記自己保持手段が動作している期間には、所定のチップ
に対し、前記駆動回路から信号を供給しないようにした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載の半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
の半導体装置を適用し、少なくとも所定の半導体装置で
自己保護手段が動作した場合、動作した自己保護手段に
対応した自己保持手段を作動させ、自己保護手段が動作
しなかった半導体装置を使用して運転を継続することを
特徴とする電力変換装置。 - 【請求項８】 動作している前記自己保持手段を監視検
出する監視検出手段と、この監視検出手段からの検出信
号に応じて、電流制限レベルを可変する可変制御手段と
を具備したことを特徴とする請求項７記載の電力変換装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9153158A JPH114150A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 半導体装置とこの半導体装置を用いた電力変換装置 |
| CA002232199A CA2232199C (en) | 1997-04-22 | 1998-03-16 | Power converter with voltage drive switching element |
| US09/042,576 US5929665A (en) | 1997-04-22 | 1998-03-17 | Power converter with voltage drive switching device monitored by device parameters and electric parameters |
| AU58436/98A AU712126B2 (en) | 1997-04-22 | 1998-03-17 | Power converter with voltage drive switching device monitored by device parameters and electric parameters |
| CN98115111A CN1065990C (zh) | 1997-04-22 | 1998-04-22 | 具有电压驱动开关元件的功率转换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9153158A JPH114150A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 半導体装置とこの半導体装置を用いた電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114150A true JPH114150A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15556310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9153158A Pending JPH114150A (ja) | 1997-04-22 | 1997-06-11 | 半導体装置とこの半導体装置を用いた電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH114150A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002369496A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Fuji Electric Co Ltd | Ｉｐｍ回路 |
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| WO2023286464A1 (ja) * | 2021-07-12 | 2023-01-19 | 富士電機株式会社 | 制御装置およびスイッチング装置 |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP9153158A patent/JPH114150A/ja active Pending
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| KR101006806B1 (ko) | 2002-11-29 | 2011-01-10 | 로무 가부시키가이샤 | 직류-교류 변환 장치 및 그의 컨트롤러 ｉｃ |
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