KR20060094883A - 전력용 반도체 장치 - Google Patents

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모토노부 조우코우
마사노리 후쿠나가
노부타케 타니구치
타카히로 이노우에
노부야 니시다
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

병렬로 접속된 복수의 IPM을 구비한 전력용 반도체 장치에 있어서, 한쪽의 IPM의 보호 회로가 동작하여 그 동작을 차단했을 때, 다른 쪽의 IPM의 동작을 차단한다. IGBTTR1, TR2를 구동 제어하기 위한 IPM(3-1, 3-2)이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치에 있어서, 에러신호 통신회로(16-1)는, IPM3-1에 있어서 발생되는 보호 알람 신호 FO등에 의거하여 통신 에러 신호를 IPM3-2의 에러신호 통신회로(16-2)에 송신한다. 에러신호 통신회로(16-2)는, 에러신호 통신회로(16-1)로부터 송신된 통신 에러 신호를 수신하여, 수신된 통신 에러 신호에 의거하여 이 IPM3-2의 구동 제어동작을 정지시키도록 제어한다.
IPM, 통신 에러 신호, 구동 제어동작, 보호 알람 신호

Description

전력용 반도체 장치{POWER SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전력용 반도체 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 도 1의 에러신호 발생회로(15)의 상세구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 도 1의 에러신호 통신회로(16-1, 16-2)의 상세구성 및 이 에러신호 통신회로(16-1, 16-2)사이의 접속을 나타내는 블럭도,
도 4는 도 1의 에러신호 통신회로(16-1)의 단독동작시의 접속을 나타내는 블럭도,
도 5는 도 1의 전력용 반도체 장치에 있어서의 보호 에러 신호 FE1 내지 FE4와 에러 모드 신호 EM 사이의 관계를 나타내는 표,
도 6은 도 1의 전력용 반도체 장치에 있어서의 각 상태에 대한 통신 에러 신호 FA1, FA2 사이의 관계 및 통신 에러 신호 FB1, FB2 사이의 관계를 나타내는 표,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 에러신호 통신회로(16A-1, 16A-2)의 상세구성 및 이 에러신호 통신회로(16A-1, 16A-2)사이의 접속을 나타내는 블럭도,
도 8은 도 7의 전력용 반도체 장치에 있어서의 각 상태에 대한 통신 에러 신 호 FA1, FA2, FA3 사이의 관계 및 통신 에러 신호 FB1, FB2, FB3 사이의 관계를 나타내는 표,
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 IPM3A-1, I PM3A-2의 상세구성 및 이 IPM3A-1, IPM3A-2사이의 접속을 나타내는 블럭도,
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 전류 밸런스화용 인덕터 L1A와 스위치(27)를 포함하는 출력 회로의 상세구성을 나타내는 블럭도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 중앙연산 처리장치(CPU) 2-1, 2-2 : 인터페이스 회로
3, 3-1, 3-2, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2 : 인텔리전트·파워·모듈(IPM)
4 : 부하 장치 10 : 콘트롤러 회로
11 : 전원회로 12 : 반전 입력 단자가 있는 AND 게이트
13 : 검출 보호 회로 15 : 에러신호 발생회로
16-1, 16-2, 16A-1, 16A-2 : 에러신호 통신회로
20 : 전력구동회로 21 : 반전 입력 단자가 있는 AND 게이트
22 : 구동회로
23 : 센서 및 센서 회로 24 : 검출 보호 회로
26-1, 26-2 : FO신호통신회로 27 : 스위치
31, 32 : 포토 커플러 41, 45, 51, 55 : 전류원
42, 52 : 스위치
43,44,46,53,54,56 : 전류 검출기
CA1, CA2, CA3 : 케이블 L1, LA : 전류밸런스화용 인덕터
L2 : 전류검출용 인덕터 OR1, OR2, OR3 : OR게이트
RL : 부하 저항 RS : 전류검출용 저항
SG1 : 에러 모드신호 발생기 TR : IGBT
Di : 환류 다이오드 Vcc : 전원 전압
본 발명은, 예를 들면 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등의 전력 반도체소자를 구동 제어하기 위한, 예를 들면 인텔리전트 파워·모듈 (이하, IPM이라고 한다.)등의 복수의 전력제어용 반도체 모듈이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치에 관한 것이다.
예를 들면 MOSFET나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등의 전력 반도체소자를 구동 제어하기 위한, 예를 들면 IPM등의 복수의 전력제어용 반도체 모듈이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치에 관해 이하의 종래기술이 개시되고 있다.
특허문헌 1에 있어서는, 파워 소자에 게이트 구동회로 등을 설치하여 인텔리전트화한 IPM의 병렬접속 운전시에, 파워 소자의 스위칭시의 언밸런스에 의한 잘못된 과전류검출이나 열집중의 방지를 도모하기 위해, 이하의 해결 수단이 개시되어 있다. 즉, 특허문헌 1의 도 1에 있어서는, 예를 들면 2개의 IPM회로(2A, 2B)를 병렬접속하여 운전할 경우에, 동작 지령신호 L1를 지연시키는 지연회로 D1A, D2A의 출력 신호를 IPM회로(2B)에, 지연회로 D1B, D2B의 출력 신호를 IPM회로(2A)에 전달 함으로써, IPM회로(2A, 2B)의 각 파워 소자(3A, 3B)에 스위칭의 언밸런스가 생기지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 특허문헌 2에 있어서는, IPM의 병렬접속을 행할 때에, IPM을 구성하는 스위칭소자의 스위칭 특성에 의한 스위칭소자의 선별 기준을 완화하고, 병렬접속 된 각 IPM에 균등하게 전류를 흐르게 하기 위해, 이하의 해결 수단이 개시되고 있다. 즉, 특허문헌 2의 도 1에 있어서는, 각 스위칭소자의 주전류 입력측의 제1의 주전극끼리 및 주전류 출력측의 제2의 주전극끼리를 접속하는 동시에, 상기 각 제2의 주전극에 동일한 저항값의 저항을 접속하고, 이 저항으로부터 보조 단자를 통해 제1의 배선 도체에 의해, 상기 각 제2의 주전극을 접속하고, 상기 각 스위칭소자의 제어 전극을 소정의 주파수에서 높은 임피던스가 되는 임피던스 소자를 통해 제2의 배선 도체에 의해 접속하는 것을 특징으로 한다.
또한, 특허문헌 3에 있어서는, 병렬접속 되는 전력용 반도체소자의 전류분담의 불균일을 방지하고, 원하는 용량의 반도체전력 변환장치를 소형이고 저원가로 실현하기 위해서, 이하의 해결 수단이 개시되어 있다. 즉, 특허문헌 3의 도 1에 있어서는, 하나의 암내에 여러개의 전력용 반도체소자를 병렬접속하여 이루어지는 반도체전력 변환장치에 있어서, IGBTQ1, Q2의 양극을 서로 접속하고, 제어극을 서로 접속함과 동시에, 각 IGBTQ1, Q2의 음극을 각각 인덕턴스 성분L1, L2을 거쳐서 서로 접속하고, 이들의 인덕턴스 성분L1, L2의 상호 접속점과 상기 제어극의 상호 접속점과의 사이에 게이트 구동회로 GDU를 접속하며, 그 외, 각 제어극과 게이트 구동회로 GDU 사이에 저항을 접속하거나, 각 제어극과 음극 사이에 과전압 보호회로를 접속하는 등의 수단을 취하는 것을 특징으로 한다.
또 또한, 특허문헌 4에 있어서는, 병렬 동작을 행하는 스위치 소자의 턴온 특성에 차이가 있는 경우에도 안정된 스위칭을 행하게 하기 위해서 이하의 해결 수단이 개시되고 있다. 즉, 특허문헌 4의 도 1에 있어서는, 병렬접속된 스위치 소자(2, 3)중 어느 한쪽의 스위치 소자가 빠르게 턴온 하면, 상기 스위치 소자의 이미터 주회로측의 배선의 부유 인덕턴스에 의해 발생하는 유기 전압에 의해 스위치 소자(2, 3)의 이미터 보조 단자 상호간을 접속하는 회로에 전류 △iE가 흐르고, 이 회로의 부유 인덕턴스에 상기 스위치 소자의 게이트 전압을 저하시키는 전압이 유기되지만, 변성기(12)의 인덕턴스에 의해 상기 전류 △iE가 작아져 게이트 전압을 저하시키는 전압이 억제되고, 턴온 도중에 있어서 턴오프 하는 현상이 방지된다.
또한 특허문헌 5에 있어서는, 파워 소자에 게이트 구동회로 등을 설치하여 인텔리전트화한 IPM의 병렬접속 운전시에, 파워 소자의 스위칭시의 언밸런스에 의한 잘못된 과전류검출이나 열집중의 방지를 도모하기 위해, 이하의 해결 수단이 개 시되고 있다. 즉, 특허문헌 5의 도 1에 있어서는, 예를 들면 2개의 IPM회로(2A, 2B)를 병렬접속 하여 운전할 경우에, 동작 지령신호 L1을 지연시키는 지연회로 D1A, D2A의 출력 신호를 IPM회로(2B)에, 지연회로 D1B, D2B의 출력 신호를 IPM회로(2A)에 전달함으로써, 회로(2A, 2B)의 각 파워 소자(3A, 3B)에 스위칭 언밸런스가 생기지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 특허문헌 6의 도 1에 있어서는, 파워 소자(3)에 게이트 구동회로 등을 설치하여 인텔리전트화한 IPM을 병렬접속하여 사용할 경우에, 파워 소자의 스위칭시의 언밸런스에 의한 잘못한 과전류검출이나 열집중의 방지를 도모하기 위해, 이하의 해결 수단이 개시되고 있다. 즉, 특허문헌 6의 도 1에 있어서는, IPM을 병렬접속 해서 사용할 경우에, 파워 소자(3)의 게이트간을 단락선(8)으로 단락함으로써, 회로A, B의 각 파워 소자(3)에 스위칭 언밸런스가 일어나지 않도록 한 것을 특징으로 한다.
또 또한, 특허문헌 7에 있어서는, 병렬접속 된 스위칭소자의 전류 불균형을 고밀도로 해소하기 위해서, 이하의 해결 수단이 개시되고 있다. 즉, 특허문헌 7의 도 12에 있어서는, 이하의 스텝이 실행된다.
(1)병렬접속 된 n（≥2)개의 IGBT의 주전류의 검출값인 전류 센스 전압 Vcs1∼Vcsn이, 디지털 형식으로 변환된 후에, 연산 처리하게 된다.
(2)전류 센스 전압 Vcs1∼Vcsn이, 정수G1∼Gn 및 오프셋 전압 VOFFSET1∼VOFFSETn을 이용하여, 컬렉터 전류 I1∼In로 환산된(스텝 103)후에, 컬렉터 전류 I1∼In의 평균 값 IAVG로부터의 편차 △I1∼△In가 산출된다(스텝 104, 105).
(3)편차 △I1∼△In에, 계수 Kij를 곱해서 얻어지는 변화량 △VD1∼△VDn만큼, 구동 제어 전압 VD1∼VDn이 갱신된다(스텝 106, 107).
(4)구동 제어 전압 VD1∼VDn은, 아날로그 형식으로 변환된 후, 게이트 전압 VGE 으로서 n개의 IGBT에 공급된다. 정수G1∼Gn, 오프셋 전압 VOFFSET1 ∼VOFFSETn 및 계수 Kij는, n개의 스위칭소자의 각각에, 개별적으로 작성된다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2002-369497호 공보.
[특허문헌 2] 국제출원 공개 WO01/089090호 공보.
[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개평10-042548호 공보.
[특허문헌 4] 일본국 공개특허공보 특개평10-014215호 공보.
[특허문헌 5] 일본국 공개특허공보 특개2002-369496호 공보.
[특허문헌 6] 일본국 공개특허공보 특개평08-213890호 공보.
[특허문헌 7] 일본국 공개특허공보 특개2000-092820호 공보.
상기의 종래기술에서는, 주로, 병렬로 접속된 각 IPM 또는 각 스위칭 소자에 흐르는 전류의 불균형을 해소하기 위한 구체적인 방지 수단이 개시되고 있다. 그러나 일반적으로, 각 IPM 또는 각 스위칭소자에는 각각 보호 회로가 접속되고 있으며, 한쪽의 IPM 또는 스위칭소자의 보호 회로가 동작하여 이 IPM 또는 스위칭소자 의 동작을 차단 할 수 있지만, 다른 쪽의 IPM 또는 스위칭소자는 계속해서 동작한다. 이에 따라 다른 쪽의 IPM 또는 스위칭소자가 파괴되거나, 또는 열화하여 수명의 단축을 초래한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이상의 문제점을 해결하고, 병렬로 접속된 복수의 IPM 또는 스위칭소자를 구비한 전력용 반도체 장치에 있어서, 한쪽의 IPM 또는 스위칭소자의 보호 회로가 동작하여 이 IPM 또는 스위칭소자의 동작을 차단했을 때, 다른 쪽의 IPM 또는 스위칭소자의 동작을 차단할 수 있는 전력용 반도체 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 전력용 반도체 장치는, 전력 반도체소자를 구동 제어하기 위한 복수의 전력제어용 반도체 모듈이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치에 있어서,
한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 발생되는 소정의 기동 신호에 의거하여 소정의 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하는 송신 수단과,
다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 상기 송신된 통신신호를 수신하고, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 제어하는 수신 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명에 따른 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 각 실시예에 있어서, 동일한 구성요소에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전력용 반도체 장치의 구성을 나타내는 블록 도이다. 도 1의 전력용 반도체 장치에 있어서는, 중앙연산 처리장치(이하, CPU라고 한다.)(1)는, 구동제어신호 CS를 인터페이스 회로(2-1, 2-2)를 통해 2개의 IPM3-1, 3-2에 전달함으로써, IPM3-1, 3-2의 각 IGBTTR1, TR2를 구동 제어한다. 여기에서, IPM3-1의 IGBTTR1의 컬렉터와 제1의 이미터와의 사이에 환류 다이오드 Di1이 접속되고, 1GBTTR1의 컬렉터는 전원전압 Vcc에 접속되는 한편, IGBTTR1의 제1의 이미터는 전류 밸런스화용 인덕터 L1을 거쳐서 부하 장치(4)의 제1의 단자에 접속된다. 또한 IPM3-2의 IGBTTR2의 컬렉터와 제1의 이미터와의 사이에 환류 다이오드 Di2가 접속되고, 1GBTTR2 의 컬렉터는 전원전압 Vcc에 접속되는 한편, IGBTTR2의 제1의 이미터는 전류 밸런스화용 인덕터 L1을 거쳐서 부하 장치(4)의 제1의 단자에 접속된다. 또한, 부하 장치(4)의 제2의 단자는 접지되어 있다. 이상의 접속에 의해, 각 IPM3-1, 3-2의 각 IGBTTR1, TR2는 서로 병렬로 접속되어 있다.
또, IPM3-1, 3-2의 각 IGBTTR1, TR2의 제2의 이미터는, 각 IGBTTR1, TR2에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류검출용 저항 Rs을 거쳐서 접지되고, 전류검출용 저항 Rs의 비접지측 단자는 센서 및 센서 회로(23)에 접속되어 있다. 또한 각 IPM3-1, 3-2의 전류 밸런스화용 인덕터 L1에는, 인덕터 L1에 대하여 전자적으로 엉 성한 결합으로 결합하도록 설치된 전류검출용 인덕터 L2이 설치되고, 그 일단은 센서 및 센서 회로(23)에 접속되는 한편, 그 타단은 접지되고 있다. 본 실시예에 있어서는, 각 IPM3-1, 3-2의 전류 밸런스화용 인덕터 L1， L1(예를 들면 수 μH이상으로 충분히 크고, 실질적으로 동일값의 인덕턴스를 가진다.)를 각각 IPM3-1, 3-2에 내장하고 있고, 각 전류 밸런스화용 인덕터 L1, L1의 각 일단을 접속하여 부하 장치(4)에 접속함으로써, 공지의 전기회로기술을 이용하여, 각 IGBTTR1, TR2에 흐르는 각 컬렉터 전류를 균일화 할 수 있다.
도 1에 있어서, 인터페이스 회로(2-1)는, CPU(1)로부터의 구동제어신호 CS에 대하여, 소정의 신호변환이나 전기적인 절연 등의 인터페이스 처리를 행한 후, IPM3-1의 AND게이트(12) 및 전원회로(11)에 출력한다. 또한 인터페이스 회로(2-1)는, IPM3-1로부터의 에러 신호 ER, 2개의 에러 모드 신호 EM 및 4개의 아날로그 검출 신호 AS(이들신호에 관해서는 상세하게 후술한다.)를 수신하여, 이들의 신호 ER, EM, AS에 대하여, 소정의 신호변환이나 전기적인 절연 등의 인터페이스 처리를 행한 후, CPU(1)에 출력한다. 인터페이스 회로(2-2)는, CPU(1)로부터의 구동제어신호 CS에 대하여, 소정의 신호변환이나 전기적인 절연 등의 인터페이스 처리를 행한 후, IPM3-2의 AND게이트(12) 및 전원회로(11)에 출력한다. 또한 인터페이스 회로(2-2)는, IPM3-2로부터의 에러 신호 ER, 2개의 에러 모드 신호 EM 및 4개의 아날로그 검출 신호 AS를 수신하여, 이들의 신호 ER, EM, AS에 대하여, 소정의 신호변환이나 전기적인 절연 등의 인터페이스 처리를 행한 후, CPU(1)에 출력한다.
또한, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 IPM3-1의 접지 단자는, 인터페이스 회 로(2-1)의 접지 단자를 통해 CPU(1)의 접지 단자에 접속되고, 또한 IPM3-2의 접지 단자는, 인터페이스 회로(2-2)의 접지 단자를 통해 CPU(1)의 접지 단자에 접속된다. 즉, IPM3-1, 3-2의 각 접지 단자간을 직접적으로 접속하지 않기 때문에, 접지전위의 루프회로를 형성하고 있지 않다. 이에 따라 IPM3-1, 3-2등의 회로에서 잡음을 검출하는 것을 방지하고 있다.
다음에, IPM3-1, 3-2(총칭하여, 부호(3)를 붙인다. 또 인터페이스 회로(2-1, 2-2)에 관해서도 총칭하여 부호(2)를 붙인다.)의 구성 및 동작에 대해서 이하에 설명하지만, 이들 2개의 IPM3-1, 3-2는 서로 동일하게 구성되므로, 구별하여 설명할 필요가 있는 에러신호 통신회로(16-1, 16-2), IGBTTR1, TR2 및 환류 다이오드 Dil, Di2를 제외한 각 구성요소의 회로에 대하여 동일한 부호를 붙여, 주로 하나의 IPM3의 구성 및 동작에 관하여 설명한다. 도 1에 있어서, 각 IPM(3)은, 도 1의 좌측에 도시한 콘트롤러 회로(10)와, 도 1의 우측에 도시한 전력구동회로(20)로 구성되며, 각 회로(10, 20) 사이는, 전기적으로 절연하기 위해, 포토 커플러(31, 32)를 통해 접속되고 있다.
전원회로(11)는 인터페이스 회로(2)로부터의 구동제어신호 CS로부터 전기 에너지를 추출하여, IPM3내의 각 회로에 전원전압을 공급한다. 또한 인터페이스 회로(2)로부터의 구동제어신호 CS는 AND게이트(12), 포토 커플러(31) 및 AND게이트(21)를 거쳐서 구동회로(22)에 출력한다. 여기에서, 구동회로(22)는, 하이 레벨의 구동제어신호에 응답하여 IGBTTR1 또는 TR2가 온 하도록 구동한다. 에러신호 발생회로(15)로부터의 에러 신호 ED는 AND게이트(12)의 반전 입력 단자에 입력되고, AND게이트(12)는 하이 레벨의 에러 신호 ED를 수신 할때, 구동제어신호 CS를 차단한다. 또한 검출 보호 회로(24)로부터의 보호 알람 신호 FO(Fault Out)는 AND게이트(21)의 반전 입력 단자에 입력되고, AND게이트(21)는 하이 레벨의 보호 알람 신호 FO를 수신 할때, 구동제어신호 CS를 차단한다.
IPM3의 전력구동회로(20)에 있어서, 센서 및 센서 회로(23)는, 바람직하게는, 이 센서 및 센서 회로(23)에 접속되는 이하의 센서 및 이 회로(23)내에 포함되는 이하의 센서를 포함하고, 아래와 같이 검출 신호를 검출 보호 회로(13, 24)에 출력하여, 이에 응답하여, 검출 보호 회로(13, 24)는 아래와 같이 소정의 임계값과 비교하여 보호 알람 신호를 발생한다.
(1)전류검출용 인덕터 L2 : 전류검출용 인덕터 L2는 IGBTTR1 또는 TR2의 컬렉터 전류의 전류값을 검출하여, 검출한 전류값을 센서 및 센서 회로(23)에 출력한다. 이것에 응답하여, 센서 및 센서 회로(23)는 이 검출한 전류값을 나타내는 검출 신호를 검출 보호 회로(13)에 출력한다. 검출 보호 회로(13)는, 과전류에 의한 IGBTTR1 또는 TR2의 열파괴를 방지하기 위해, 검출한 전류값을 소정의 과전류보호(OC)트립 레벨과 비교하여, 이 트립 레벨 이상이 되었을 때, OC용 보호 알람 신호 FE1을 발생한다. 또한 검출 보호 회로(13)는, 단락전류에 의한 IGBTTR1 또는 TR2의 파괴를 방지하기 위해서, 검출한 전류값을 소정의 단락 보호(SC)트립 레벨(이 트립 레벨은, 상기 과전류보호(OC)트립 레벨보다도 큰 레벨이다.)과 비교하여, 이 트립 레벨이상이 되었을 때, SC용 보호 알람 신호 FE2를 발생한다.
(2)전류검출용 저항 Rs : 전류검출용 저항 Rs는 IGBTTR1 또는 TR2의 제2의 이미터에 흐르는 이미터 전류로부터 컬렉터 전류의 전류값을 검출하고, 검출한 전류값을 센서 및 센서 회로(23)에 출력한다. 이에 응답하여, 센서 및 센서 회로(23)는 이 검출한 전류값을 나타내는 검출 신호를 검출 보호 회로(24)에 출력한다. 검출 보호 회로(24)는, 과전류에 의한 IGBTTR1 또는 TR2의 열파괴를 방지하기 위해, 검출한 전류값을 소정의 과전류보호(OC)트립 레벨과 비교하여, 이 트립 레벨이상이 되었을 때, OC용 보호 알람 신호 FE1을 발생한다. 또한 검출 보호 회로(24)는, 단락전류에 의한 IGBTTR1 또는 TR2의 파괴를 방지하기 위해, 검출한 전류값을 소정의 단락 보호(SC)트립 레벨과 비교하여, 이 트립 레벨이상이 되었을 때, SC용 보호 알람 신호 FE2를 발생한다.
(3)온도검출용 서미스터 : 온도검출용 서미스트(도시 생략)는 IGBT 칩을 접착하고 있는 동일 절연 파워 기판위에 설치되고, IGBTTR1 또는 TR2의 온도를 검출하여, 검출한 온도값을 센서 및 센서 회로(23)에 출력한다. 이것에 응답하여, 센서 및 센서 회로(23)는 이 검출한 온도값을 나타내는 검출 신호를 검출 보호 회로(13) 및 검출 보호 회로(24)에 출력한다. 각 검출 보호 회로(13, 24)는, 과열에 의한 IGBTTR1 또는 TR2의 열파괴를 방지하기 위해서, 검출한 온도값을 소정의 과열 보호(OT)트립 레벨과 비교하여, 이 트립 레벨이상이 되었을 때, OT용 보호 알람 신호 FE3을 발생한다.
(4)제어 전원전압 검출센서 : 제어 전원전압 검출센서(도시 생략)는 , IPM3내의 내부회로에서 IPM의 제어 전원전압을 검출하고, 검출한 전압값을 센서 및 센서 회로(23)에 출력한다. 이것에 응답하여, 센서 및 센서 회로(23)는 이 검출한 전압값을 나타내는 검출 신호를 검출 보호 회로(13) 및 검출 보호 회로(24)에 출력한다. 각 검출 보호 회로(13, 24)는, 제어전원전압의 저하에 대한 소자파괴의 보호를 위해, 검출한 IPM의 제어 전원전압을 소정의 제어 전원전압 저하 보호 회로(UV)트립 레벨과 비교하여, 이 트립 레벨이하가 되었을 때, UV용 보호 알람 신호 FE4를 발생한다.
검출 보호 회로(24)는, 상기 발생한 4개의 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4에 대하여 논리합 연산을 실행하고, 그 연산값을 나타내는 보호 알람 신호 FO를 발생하여, 이보호 알람 신호 FO를 AND게이트(21)의 반전 입력 단자에 출력하는 동시에, 포토 커플러(32)를 거쳐서 검출 보호 회로(13)에 출력한다. 검출 보호 회로(13)는, 입력되는 4개의 검출값을 각각 나타내는 4개의 아날로그 검출 신호를 발생하여 인터페이스 회로(2)를 통해 CPU(1)에 출력한다. 이에 따라 CPU(1)는, 4개의 아날로그 검출 신호에 의거하여 검출된 4개의 검출값을 확인할 수 있다. 또한 검출 보호 회로(13)는, 상기 발생한 4개의 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4 및 검출 보호 회로(24)로부터의 보호 알람 신호 FO를 에러신호 발생회로(15)에 출력한다.
도 2는 도 1의 에러신호 발생회로(15)의 상세구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 있어서, 에러신호 발생회로(15)는, 3개의 OR게이트 OR1, OR2, OR3과, 에러신호 발생기 SG1를 구비하여 구성된다. 검출 보호 회로(13)로부터의 5개의 보호 알람 신호 FO, FE1 내지 FE4는 OR게이트 OR1에 입력되고, OR게이트 OR1은 입력되는 5개의 보호 알람 신호 FO, FE1 내지 FE4에 대하여 논리합 연산을 실행하며, 그 연산값을 나타내는 에러 신호 EC를 발생하여 에러신호 통신회로16-1 또는 16-2 및 OR 게이트 OR2 및 OR3에 출력한다. 또한 에러신호 통신회로16-1 또는 16-2로부터의 통신 에러 신호 FA1 또는 FB1은 OR게이트 OR2 및 OR3에 입력되고, 에러신호 통신회로16-1 또는 16-2로부터의 통신 에러 신호 FA2 또는 FB2는 OR게이트 OR3에 입력된다. 또한, OR게이트 OR2는 입력되는 2개의 신호(에러 신호 EC와 통신 에러 신호 FA1 혹은 에러 신호 EC와 통신 에러 신호 FA2)에 대하여 논리합 연산을 실행하고, 그 연산값을 나타내는 에러 신호 ER를 발생하여 인터페이스 회로(2)를 통해 CPU(1)에 출력한다. OR게이트 OR3은 입력되는 3개의 에러 신호 EC， FA1 또는 FB1, FA2 또는FB2에 대하여 논리합 연산을 실행하고, 그 연산값을 나타내는 에러 신호 ED를 발생하여 AND게이트(12)의 반전 입력 단자에 출력한다.
또한 도 2에 있어서, 검출 보호 회로(13)로부터의 4개의 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4는 에러 모드 신호발생기 SG1에 입력되고, 에러 모드 신호발생기 SG1은, 도 5에 나타내는 바와 같이 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4에 대하여, 2비트의 에러 모드 신호 EM(em1, em2)을 발생하여 인터페이스 회로(2)를 통해 CPU(1)에 출력한다. 또, 도 5에 있어서, 「발진 신호」라 함은 소정의 주파수에서 반복되는, 예를 들면 사각형 펄스 신호이다. CPU(1)에서는, 입력되는 2비트의 에러 모드 신호 EM(em1, em2)에 의거하여 어느 보호 알람 신호가 발생하고 있는 지를 확인할 수 있다.
또, 본 실시예에 있어서는, 각 에러 신호 및 각 보호 알람 신호는, no 에러가 검출되는 통상시에 있어서, 로 레벨 또는 0이 되고, 보호가 필요한 에러 시에 있어서는, 하이 레벨 또는 1이 된다.
도 3은 도 1의 에러신호 통신회로(16-1, 16-2)의 상세구성 및 이 에러 신호통신 회로(16-1, 16-2)사이의 접속을 나타내는 블럭도이다. 이하, 도 3을 참조하여, 에러신호 통신회로(16-1, 16-2)의 구성 및 동작에 관하여 설명한다.
도 3에 있어서, 에러신호 통신회로(16-1)는, 전류원(41)과, 스위치(42)와, 부하 저항 RL과, 2개의 전류 검출기(43, 44)를 구비하여 구성된다. 또한 에러신호 통신회로(16-2)는, 전류원(51)과, 스위치(52)와, 부하 저항 RL과, 2개의 전류 검출기(53, 54)를 구비하여 구성된다. 전류원(41)은 소정의 전류값 IA를 가지는 직류전류를 스위치(42)의 접점 a를 거쳐서 전류 검출기(43)에 출력하는 동시에, 단자 T1과, 케이블 CA1과, 에러신호 통신회로(16-2)의 단자 T4를 거쳐서, 에러신호 통신회로(16-2)의 전류검출기(54)에 출력한다. 또한 전류원(51)은 소정의 전류값 IB를 가지는 직류전류를 스위치(52)의 접점 a를 거쳐서 전류 검출기(53)에 출력하는 동시에, 단자 T3과, 케이블 CA2과, 에러신호 통신회로(16-1)의 단자 T2를 통해 에러신호 통신회로(16-1)의 전류 검출기(44)에 출력한다.
IPM3-1에 있어서, 에러신호 발생회로(15)로부터의 에러 신호 EC가 로레벨일 때, 스위치(42)는 접점 a측으로 바뀌게 된다. 한편, 에러 신호 EC가 하이 레벨일 때, 스위치(42)는 접점 b측으로 변환되며, 이 때, 상기 전류값 IA를 가지는 직류전류가 흐르지 않도록 스위치(42)에 의해 차단된다. 전류 검출기(43)는, 입력되는 직류전류값 I를 검출하여, 상기 전류값 IA보다도 약간 작은(실시예에 있어서, 약간 작게 설정하는 것은, 편차 마진을 설정하고 있기 때문이며, 이하 동일하다.) 임계값 전류값 IAth와 비교하여, 상기 스위치(42)에 의한 차단시에, 상기 검출한 직류전류값 I가 임계값 전류값 IAth이하가 되었을 때, 통신 에러 신호 FA1을 에러신호 발생회로(15)에 출력한다. 또한 전류 검출기(54)는, 단자 T4를 통해 입력되는 직류전류값 I를 검출하여, 상기 임계값 전류값 IAth와 비교하고, 상기 스위치(42)에 의한 차단시 혹은 케이블 CA1의 단선 또는 미접속시에, 상기 검출한 직류전류값 I가 임계값 전류값 IAth이하가 되었을 때, 에러 신호 FB2를 에러신호 발생회로(15)에 출력한다.
이상과 같이 구성된 회로에 있어서, 도 2의 에러신호 발생회로(15)로부터 알 수 있는 바와 같이, 통신 에러 신호 FA1에 의거하여 하이 레벨의 에러 신호 ER 및 ED가 발생되어 IPM3-1내의 IGBTTR1에 대한 구동 제어가 정지되는 한편, 에러 신호 FB2에 의거하여 IPM3-2에서 하이 레벨의 에러 신호 ED가 발생되어 IPM3-2내의 IGBTTR2에 대한 구동 제어가 정지된다. 즉, 각 IPM3-1, 3-2에서 에러 신호를 공유할 수 있고, 한 쪽의 IPM3에서 에러 신호에 근거해서 그 동작을 정지했을 때에, 다른 쪽의 IPM3에서 에러 신호에 근거해서 그 동작을 정지할 수 있다.
IPM3-2에 있어서, 에러신호 발생회로(15)로부터의 에러 신호 EC가 로 레벨일 때, 스위치(52)는 접점 a측으로 바뀌게 된다. 한편, 에러 신호 EC가 하이 레벨일 때, 스위치(52)는 접점 b측으로 변환되고, 이 때, 상기 전류값 IB를 가지는 직류전류가 흐르지 않도록 스위치(52)에 의해 차단된다. 전류 검출기(53)는, 입력되는 직류전류값 I를 검출하여, 상기 전류값 IB보다도 약간 작은 임계값 전류값 IBth와 비교하고, 상기 스위치(52)에 의한 차단시에, 상기 검출한 직류전류값 I가 임계값 전류값 IBth이하가 되었을 때, 에러 신호 FB1을 에러신호 발생회로(15)에 출력한다. 또한 전류 검출기(44)는, 단자 T2를 거쳐서 입력되는 직류전류값 I를 검출하여, 상기 임계값 전류값 IBth와 비교하고, 상기 스위치(52)에 의한 차단시 혹은 케이블 CA2의 단선 또는 미접속시에, 상기 검출한 직류전류값 I가 임계값 전류값 IBth이하가 되었을 때, 통신 에러 신호 FA2를 에러신호 발생회로(15)에 출력한다.
이상과 같이 구성된 회로에 있어서, 도 2의 에러신호 발생회로(15)로부터 알 수 있는 바와 같이, 에러 신호 FB1에 의거하여 에러 신호 ER 및 ED가 발생되어 IPM3-2내의 IGBTTR2에 대한 구동 제어가 정지되는 한편, 에러 신호 FB1에 의거하여 IPM3-1에서 에러 신호 ED가 발생되어 IPM3-1내의 IGBTTR1에 대한 구동 제어가 정지된다. 즉, 각 IPM3-1, 3-2에서 에러 신호를 공유할 수 있고, 한 쪽의 IPM3에서 에러 신호에 근거하여 그 동작을 정지했을 때, 다른 쪽의 IPM3에서 에러 신호에 근거하여 그 동작을 정지할 수 있다.
도 3의 회로에서는, 정전류를 송수신함으로써, 에러 신호 EC의 발생 또는 케이블 CA1, CA2의 단선을 검출하고 있으므로, 각 IPM3-1, 3-2상호간의 접지 레벨의 변동에 영향을 미치지 않는다. 또, IPM3-1에 있어서 에러 신호가 발생했을 때에, IPM3-1은 그 자체의 검출 보호 회로(13, 24)에 의해 구동제어신호가 차단되어, 그 동작이 정지되므로, 전류 검출기(43)로부터의 통신 에러 신호 FA1을 출력하지 않아 도 된다. 또한 IPM3-2에 있어서 에러 신호가 발생했을 때, IPM3-2는 그 자체의 검출 보호 회로(13, 24)에 의해 구동제어신호가 차단되어, 그 동작이 정지되므로, 전류 검출기(53)로부터의 에러 신호 FB1을 출력하지 않아도 된다.
또한 도 3의 회로에서는, 정전류의 온·오프로 에러 신호를 송신하거나 또는 송신을 정지하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 정전류의 전류값의 증감으로 에러 신호를 송신하거나 또는 송신을 정지해도 된다.
또한, 케이블 CA1 또는 CA2에 있어서, 단선 또는 미접속등의 트러블이 발생했을 경우에 있어서, 케이블 CA1 또는 CA2를 거쳐서 직류전류가 흐르지 않게 되므로, 전류 검출기(54)로부터의 에러 신호 FB2 혹은 전류 검출기(44)로부터의 통신 에러 신호 FA2에 의거하여 케이블 CA1, CA2의 트러블 상태를 검출할 수 있다. 즉, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 IPM3-1 또는 3-2에 있어서 에러 신호 EC가 발생했을 때,혹은 케이블 CA1 또는 CA2가 단선했을 때의 각 상태에 따라, 통신 에러 신호 FA1, FA2 간의 관계 및 통신 에러 신호 FB1, FB2사이의 관계가 변화되므로, 상기 각 상태를 확인할 수 있다. 또, 도 6에 있어서, 에러 신호 EC의 발생과, 케이블 CA1 또는 CA2의 단선이 동시에 발생한 경우를 고려하고 있지 않다.
도 4는 도 1의 에러신호 통신회로(16-1)의 단독동작시의 접속을 나타내는 블럭도이다. 도 4에 있어서, 예를 들면 IPM3-1의 에러신호 통신회로(16-1)의 단자 T1과 단자 T2를 단락 케이블 CA3를 이용하여 단락한다. 도 4에 나타나 있는 바와 같이 에러신호 통신회로(16-1)의 내부구성은 바뀌지 않는다. 또한 단락 케이블 CA3을 거쳐서 전류가 흐르므로, 단독동작시에서도 동작할 수 있다. 또한, 단락 케 이블 CA3을 접속하지 않으면, 이 에러신호 통신회로(16-1)는 동작하지 않으므로, 단락 케이블 CA가 에러신호 통신회로(16-1)에 접속되지 않는 그러한 실패를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예 1에 의하면, 에러신호 통신회로(16-1, 16-2)를 이용하여 IPM3-1, 3-2사이에서 통신 에러 신호 FA1, FA2 및 FB1, FB2를 발생하여 통신을 함으로써, 한쪽의 IPM에 있어서 에러 신호 EC가 발생했을 때는, 다른 쪽의 IPM에 있어서 통신 에러 신호 FB2 또는 FB1을 발생하여 에러 신호 ED등을 발생함으로써, 양쪽의 IPM의 구동제어신호 CS를 차단할 수 있고, 이에 따라 양쪽의 IGBTTR1 및 TR2의 동작을 확실하게 정지시킬 수 있다. 이에 따라 이 전력용 반도체 장치에 있어서 안전한 동작을 실현할 수 있다.
이상의 실시예에 있어서는, 유선의 케이블 CA1, CA2를 이용하여 에러 신호를 송수신하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 소정의 네트워크 회선 또는 무선통신회선을 통해 에러 신호를 송수신 해도 좋다.
이상의 실시예에 있어서는, IPM3-1, 3-2사이에서 쌍방향에서 통신 에러 신호를 송수신하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 에러 신호 또는 보호 알람 신호가 발생한 IPM3에서 다른 쪽의 IPM3에 대하여 한쪽 방향에서 통신 에러 신호를 송신하도록 해도 좋다.
이상의 실시예에 있어서는, 한쪽의 IPM3에 있어서 발생되고, 전력 반도체소자인 IGBTTR1을 보호하기 위한 보호 알람 신호에 의거하여 통신 에러 신호를 다른 쪽의 IPM3에 송신하고, 다른 쪽의 IPM3에 있어서 상기 송신된 통신 에러 신호를 수 신하여, 상기 수신된 통신 에러 신호에 의거하여 이 다른쪽 IPM3의 구동 제어동작을 정지시키고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 한쪽의 IPM3에 있어서 발생되는 소정의 기동 신호에 의거하여 소정의 통신신호를 다른 쪽의 IPM3에 송신하고, 다른 쪽의 IPM3에 있어서,상기 송신된 통신신호를 수신하여, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른쪽의 IPM3의 구동 제어동작을 제어하도록 구성 해도 좋다.
실시예 2
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 에러신호 통신회로(16A-1, 16A-2)의 상세구성 및 이 에러신호 통신회로(16A-1, 16A-2)사이의 접속을 나타내는 블럭도이다. 실시예 1에 있어서, 각 IPM3-1, 3-2에서 각각 2개의 통신 에러 신호 FA1, FA2;FB1.FB2를 사용했을 때는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 이하의 문제점이 있다.
(1)IPM3-2에서 에러 신호 EC가 발생했을 때와, 케이블 CA2가 단선했을 때 동일한 신호값이 된다. 이 때, 어느 경우인지 판단할 수 없다.
(2)IPM3-1에서 에러 신호 EC가 발생했을 때와, 케이블 CA1이 단선했을 때 동일한 신호값이 된다. 이 때, 어느 경우인지 판단할 수 없다.
이상의 문제점을 해결하기 위해서, 실시예 1의 도 3의 회로에 비교하여, 이하의 점이 다르다.
(1)에러신호 통신회로(16A-1)에 있어서, 전류원(45)과, 전류 검출기(46)를 더 구비했다.
(2)에러신호 통신회로(16A-2)에 있어서, 전류원(55)과, 전류 검출기(56)를 더 구비했다.
(3)하이 레벨의 에러 신호 EC에 응답하여, 각 스위치(42, 52)를 접점 b측에서 접점 a측으로 변환한다.
(4)각 전류원(41, 45, 51, 55)의 전류값을 각각 IA1, IA2, IB1, IB2로 하고, 각 전류 검출기(43, 44, 46, 53, 54, 56)에서의 전류검출 또는 전류미검출을 위해 임계값을 각각 IA12th, IB12th, IB1th, IB12th, 1A12th, IAlth로 변경했다. 여기에서, 임계값 IAlth는 전류값 IA1을 검출하기 위해, 이 전류값 IAl보다도 약간 작은 값이고, 임계값 IA12th는 합전류값(IA1+IA2)을 검출하기 위해, 이 합전류값(IA1+IA2)보다도 약간 작은 값이다. 또한 임계값 IB1th는 전류값 IB1을 검출하기 위해, 이 전류값 IB1보다도 약간 작은 값이고, 임계값 IB12th는 합전류값(IBl+IB2)을 검출하기 위해, 이 합전류값(IB1+1B2)보다도 약간 작은 값이다.
IPM3-1의 에러신호 통신회로(16A-1)에 있어서, 전류원(45)은 전류값 IA1의 직류전류를 전류 검출기(43)에 출력하는 동시에, 단자 T1, 케이블 CA1 및 단자 T4를 거쳐서 에러신호 통신회로(16A-2)의 전류 검출기(54, 56)에 출력한다. 또한 에러신호 발생회로(15)로부터의 에러 신호 EC가 로 레벨일 때, 스위치(42)는 접점 b측으로 바뀌게 된다. 한편, 에러 신호 EC가 하이 레벨일 때, 스위치(42)는 접점 a측으로 변환되고, 전류원(41)은 전류값 IA2를 가지는 직류전류를 전류 검출기(43)에 출력하는 동시에, 단자 T1, 케이블 CA1 및 단자 T4를 거쳐서 에러신호 통신회로 (16A-2)의 전류 검출기(54, 56)에 출력한다. 전류 검출기(43)는 입력되는 직류전류값이 임계값 IA12th 이상으로 되었을 때, 통신 에러 신호 FA1을 출력하고, 에러신호 통신회로(16A-2)의 전류 검출기(54)는 입력되는 직류전류값이 임계값 IA12th 이상으로 되었을 때, 통신 에러 신호 FB2를 출력한다. 또한, 전류 검출기(56)는 단자 T4에 입력되는 직류전류값이 임계값 IAlth이하로 되었을 때, 통신 에러 신호 FB3을 출력한다. 즉, 예를 들면 케이블 CA1이 단선했을 때, 단자 T4에 입력되는 직류전류값은 0이 되므로, 전류 검출기(56)는 통신 에러 신호 FB3을 출력한다.
이상의 경우에 있어서, 케이블 CA1이 단선하지 않고, IPM3-1에서 에러 신호 EC가 발생했을 때에만, 통신 에러 신호 FA1, FB2가 하이레벨이 되는 한편, 케이블 CA1가 단선했을 때, 통신 에러 신호 FB3만이 하이 레벨이 된다. 따라서, 케이블 CA1이 단선했을 때와, IPM3-1에서 에러 신호 EC가 발생했을 때를 통신 에러 신호로 구별할 수 있어 상기 도 3의 회로의 문제점을 해결할 수 있다.
또한 IPM3-2의 에러신호 통신회로(16A-2)에 있어서, 전류원(55)은 전류값 IB1의 직류전류를 전류 검출기(53)에 출력하는 동시에, 단자 T3, 케이블 CA2 및 단자 T2를 거쳐서 에러신호 통신회로(16A-1)의 전류 검출기(44, 46)에 출력한다. 또한 에러신호 발생회로(15)로부터의 에러 신호 EC가 로 레벨일 때, 스위치(52)는 접점 b측으로 바뀌게 된다. 한편, 에러신호 EC가 하이레벨일 때, 스위치(52)는 접점 a측으로 바뀌게 되고, 전류원(51)은 전류값 IB2를 가지는 직류 전류를 전류검출기(53)에 출력함과 동시에, 단자 T3, 케이블 CA2 및 단자 T2를 거쳐 에러신호 통신회 로(16A-1)의 전류 검출기(44, 46)에 출력한다. 전류 검출기(53)는 입력되는 직류전류값이 임계값 IB12th 이상이 되었을 때, 통신 에러 신호 FB1을 출력하고, 에러신호 통신회로(16A-1)의 전류 검출기(44)는 입력되는 직류전류값이 임계값 IB12th 이상이 되었을 때, 통신 에러 신호 FA2를 출력한다. 또한, 전류 검출기(46)는 단자 T2에 입력되는 직류전류값이 임계값 IB1th이하가 되었을 때, 통신 에러 신호 FA3을 출력한다. 즉, 예를 들면 케이블 CA2가 단선했을 때, 단자 T2에 입력되는 직류전류값은 0이 되므로, 전류 검출기(46)는 통신 에러 신호 FA3을 출력한다.
이상의 경우에 있어서, 케이블 CA2이 단선하지 않고, IPM3-2에서 에러 신호 EC가 발생했을 때에만, 통신 에러 신호 FB1, FA2가 하이 레벨이 되는 한편, 케이블 CA2에서 단선했을 때, 통신 에러 신호 FA3만 하이 레벨이 된다. 따라서, 케이블 CA2가 단선했을 때와, IPM3-2에서 에러 신호 EC가 발생했을 때를 통신 에러 신호로 구별할 수 있고, 상기의 도 3의 회로의 문제점을 해결할 수 있다.
도 8은 도 7의 전력용 반도체 장치에 있어서의 각 상태에 대한 통신 에러 신호 FA1, FA2, FA3 사이의 관계 및 통신 에러 신호 FB1, FB2, FB3 사이의 관계를 나타내는 표이다. 또, 도 8에 있어서, 에러 신호 EC의 발생과, 케이블 CA1 또는 CA2의 단선이 동시에 발생했을 경우를 고려하지 않고 있다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 6개의 통신 에러 신호에 의거하여 각 상태를 구별해서 확인할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 실시예 1과 마찬가지로, 한쪽의 IPM3의 에러 신호의 발생에 의거하여 다른 쪽의 IPM3의 동작을 정지시킬 수 있음과 동시에, 6개의 통신 에러 신호에 의거하여 각 IPM3에서의 에러 신호의 발생 및 각 케이블 CA1, CA2의 단선을 구별해서 확인할 수 있다.
이상의 실시예에 있어서는, 예를 들면 에러신호 통신회로(16A-1)에 있어서, 에러 신호 EC에 의거하여 단자 T1에 흐르는 전류를 IA1에서 (IA1+IA2)로 증가하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 단자 T1에 흐르는 전류를 IA1에서 (IA1-IA2)로 감소시킴으로써, 에러 신호를 송신해도 좋다. 또한 에러신호 통신회로(16-2)에 있어서도 동일하다.
실시예 3
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 IPM3A-1, IPM3A-2의 상세구성 및 이 IPM3A-1, IPM3A-2사이의 접속을 나타내는 블럭도이다. 본 실시예에서는, 도 9에 나타나 있는 바와 같이 실시예 1에 있어서, FO신호 통신회로(26-1, 26-2)를 각각 IPM3A-1, IPM3A-2에 더 구비한 것을 특징으로 한다.
도 9에 있어서, IPM3A-1의 검출 보호 회로(24)로부터의 보호 알람 신호 FO는 FO 신호 통신회로(26-1)에 입력되어, FO 신호 통신회로(26-1)는 이 보호 알람 신호 F0을 보호 알람 신호 FOA로서 IPM3A-2의 FO신호통신회로(26-2)를 거쳐서 검출 보호 회로(24)에 출력한다. 이 검출 보호 회로(24)는, 다른 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4와, 수신된 보호 알람 신호 FOA에 대하여 논리합 연산을 실행하고, 그 연산값을 나타내는 신호를 보호 알람 신호 FO로서 이 IPM3A-2내의 AND게이트(21) 및 검출 보 호 회로(13)에 출력함과 동시에, FO신호 통신회로(26-2)에 출력한다.
또한 IPM3A-2의 검출 보호 회로(24)로부터의 보호 알람 신호 FO는 FO신호통신 회로(26-2)에 입력되고, FO신호 통신회로(26-2)는 이 보호 알람 신호 FO를 보호 알람 신호 FOB로서 IPM3-1의 FO신호 통신회로(26-1)를 거쳐서 검출 보호 회로(24)에 출력한다. 이 검출 보호 회로(24)는, 다른 보호 알람 신호 FE1 내지 FE4와, 수신된 보호 알람 신호 FOB에 대하여 논리합 연산을 실행하고, 그 연산값을 나타내는 신호를 보호 알람 신호 FO로서 이 IPM3A-1내의 AND게이트(21) 및 검출 보호 회로(13)에 출력함과 동시에, FO신호 통신회로(26-1)에 출력한다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 각 IPM3-1, 3-2의 콘트롤러 회로(10)사이에서 통신 에러 신호를 송수신 하는 것에 더해서, 실시예 3에 있어서의 각 IPM3A-1, 3A-2의 전력구동회로(20)사이에서 보호 알람 신호 FO를 송수신함으로써, 더 확실하게 양쪽의 IPM3A-1, 3A-2에 있어서 동작을 정지시킬 수 있다.
실시예 4
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 전력용 반도체 장치에 있어서의 전류 밸런스화용 인덕터 L1A와 스위치(27)를 포함하는 출력 회로의 상세구성을 나타내는 블럭도이다. 본 실시예에서는, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 실시예 1에 있어서의 전류 밸런스화용 인덕터 L1, L1대신에, 중간 탭을 가지는 전류 밸런스화용 인덕터 L1A, L1A 및 변환 스위치(27)를 IPM3B-1, 3B-2에 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 도 10에 있어서, 스위치(27)를 아래와 같이 각 접점으로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스 값을 변화시킬 수 있다.
(1)스위치(27)를 접점 a로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을. 예를 들면 10μH로 설정할 수 있다.
(2)스위치(27)를 접점 b로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을 예를 들면 5μH로 설정할 수 있다.
(3)스위치(27)를 접점 c로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을 예를 들면 3μH로 설정할 수 있다.
(4)스위치(27)를 접점 d로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을 예를 들면 2μH로 설정할 수 있다.
(5)스위치(27)를 접점 a로 바꾸었을 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을 예를 들면 0μH(인덕터 L1A를 미접속)로 설정할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 각 인덕터 L1A의 인덕턴스값은 전술한 바와 같이, 각 I CBTTR1, TR2의 컬렉터 전류의 밸런스화를 유지하기 위해, 실질적으로 동일하게 되도록 , 각 스위치(27)를 바꾸는 것이 바람직하다. 또한 단독으로 IPM3을 사용할 때는, 전기 에너지 손실의 관점으로부터 인덕터 L1A를 접속하지 않는 것이 바람직하다. 본 실시예에 의하면, IPM3을 단독으로 동작시킬 때와, 병렬로 접속해서 동작시킬 때, 인덕터 L1A의 인덕턴스값을 변화시킬 수 있으므로, 별도의 IPM3을 제조할 필요는 없어진다는 특유한 효과를 가진다.
변형예
이상의 실시예에 있어서는, 2개의 IPM3을 병렬로 접속했을 경우에 관하여 설명하고 있지만, 3개 이상의 복수의 IPM3을 병렬로 접속해도 좋다.
[산업상의 이용 가능성]
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력용 반도체 장치에 의하면, 전력 반도체소자를 구동 제어하기 위한 복수의 전력제어용 반도체 모듈이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치에 있어서, 한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 발생되는 소정의 기동 신호에 의거하여 소정의 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하는 송신 수단과, 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서, 상기 송신된 통신신호를 수신하고, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동제어동작을 제어하는 수신 수단을 구비한다. 구체적으로는, 상기 기동 신호는, 상기 전력 반도체소자를 보호하기 위한 보호 알람 신호이며, 상기 송신 수단은, 한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 발생되는 보호 알람 신호에 의거하여 상기 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하고, 상기 수신 수단은, 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 상기 송신된 통신신호를 수신하고, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 정지시킨다. 그 때문에, 양쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 확실하게 정지시킬 수 있다. 이에 따라 이 전력용 반도체 장치에 있어서 안전한 동작을 실현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전력용 반도체 장치에 의하면, 예를 들면 상기 기동신호는, 상기 전력 반도체소자를 보호하기 위한 보호 알람 신호이며, 상기 송신 수 단은, 한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 발생되는 보호 알람 신호에 의거하여, 상기 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하고, 상기 수신 수단은, 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 있어서 상기 송신된 통신신호를 수신하고, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 정지시킨다. 그 때문에, 양쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 확실하게 정지시킬 수 있다. 이에 따라 이 전력용 반도체 장치에 있어서 안전한 동작을 실현할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전력 반도체소자를 구동 제어하기 위한 복수의 전력제어용 반도체 모듈이 병렬로 접속되어 이루어지는 전력용 반도체 장치로서,
    한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 발생되는 소정의 기동 신호에 의거하여 소정의 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하는 송신 수단과,
    다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 상기 송신된 통신신호를 수신하여, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 제어하는 수신 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기동 신호는, 상기 전력 반도체소자를 보호하기 위한 보호 알람 신호이며,
    상기 송신 수단은, 한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 발생되는 보호 알람 신호에 의거하여, 상기 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하고,
    상기 수신 수단은, 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 상기 송신된 통신신호를 수신하여, 상기 수신된 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 송신 수단은, 전류원에 의해 발생되는 전류를 온·오프함으로써, 상기 통신신호를 발생하여 송신하고,
    상기 수신 수단은, 상기 전류의 온·오프를 검출함으로써, 상기 통신신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 송신 수단은, 전류원에 의해 발생되는 전류를 증감함으로써, 상기 통신신호를 발생하여 송신하고,
    상기 수신 수단은, 상기 전류의 증감을 검출함으로써 상기 통신신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 수신 수단은, 상기 전류를 검출하지 않을 때, 상기 송신 수단과 상기 수신 수단 사이의 회선단을 검출하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    한쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 발생되는 별도의 보호 알람 신호에 의거하여, 상기 별도의 통신신호를 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에 송신하는 별도의 송신수단과,
    다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈에서 상기 송신된 별도의 통신신호를 수신하여, 상기 수신된 별도의 통신신호에 의거하여 이 다른 쪽의 전력제어용 반도체 모듈의 구동 제어동작을 정지시키는 별도의 수신 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 장치.
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