KR20140064322A - Apparatus for measuring temperature of power semiconductor device and module - Google Patents

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KR20140064322A KR1020120131526A KR20120131526A KR20140064322A KR 20140064322 A KR20140064322 A KR 20140064322A KR 1020120131526 A KR1020120131526 A KR 1020120131526A KR 20120131526 A KR20120131526 A KR 20120131526A KR 20140064322 A KR20140064322 A KR 20140064322A
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조원진
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삼성전기주식회사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus to measure the temperature of a power semiconductor module and a power semiconductor device. According to the present invention, the apparatus to measure the temperature of a power semiconductor module may include a power semiconductor module which includes power semiconductor devices which are switched by switching the control signals; a voltage/current detection part which detects the output current and output voltage of at least one power semiconductor device among the power semiconductor devices; a temperature calculation part which calculates the measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with the previously stored data table; and a switching control part which outputs the switching control signal according to the measured temperature.

Description

전력 반도체 소자 및 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING TEMPERATURE OF POWER SEMICONDUCTOR DEVICE AND MODULE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power semiconductor device and a temperature measurement device for a power semiconductor module,

본 발명은 복수의 전력 반도체 소자 및 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a plurality of power semiconductor devices and a temperature measuring device for power semiconductor modules.

전력 반도체 소자로서 IGBT, BJT, MOSFET, FRD, 싸이리스터, 트라이악 등과 같은 다양한 것들이 사용되고 있다. 전력 반도체 소자는 일반적으로 동작 중에 큰 전류를 통전하면서 많은 열을 발생하게 된다. 이렇게 발생된 열은 반도체의 접합부 온도(Tj; junction temperature)를 과다하게 상승시켜 전력 반도체 소자가 파괴되고 나아가 전력 반도체 소자를 주요부품으로 한 시스템을 파괴시킬 수 있다. A variety of power semiconductor devices such as IGBTs, BJTs, MOSFETs, FRDs, thyristors, triacs, and the like are used. Power semiconductor devices typically generate a lot of heat while energizing large currents during operation. The generated heat excessively increases the junction temperature (Tj) of the semiconductor, so that the power semiconductor device is destroyed, and further, the system including the power semiconductor device as a main component can be destroyed.

따라서, 전력 반도체 소자의 온도를 정확히 검출함으로써 전력 반도체 소자가 한계온도에 이르기 이전에 스위칭 듀티를 조절하거나 전류량을 낮추는 기술이 필요하다.
Therefore, there is a need for a technique that accurately detects the temperature of a power semiconductor device to adjust the switching duty or lower the current amount before the power semiconductor device reaches the critical temperature.

하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은 반도체 스위치 소자의 온도를 온도 검출부로부터 측정하여 반도체 스위치 소자가 비이상적으로 발열하는 경우, 반도체 소자의 온 듀티비를 줄이는 내용을 개시하고 있으나, 온도 측정하는 방법에 관한 구체적인 내용을 개시하고 있지 못하며, 특히, 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출하여 이로부터 측정온도를 산출하는 내용을 개시하고 있지 못하다.
Among the following prior art documents, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the temperature of a semiconductor switch element from a temperature detector to reduce the on-duty ratio of the semiconductor element when the semiconductor switch element generates unreasonably heat. However, And does not disclose the details of detecting the output voltage and output current of a power semiconductor device and calculating the measured temperature therefrom.

일본 공개특허공보 JP 1997-301060Japanese Patent Application Laid-Open No. 1997-301060

본 발명의 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전력 반도체 소자의 온도를 정확히 측정하기 위하여 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류을 검출하고, 검출된 출력전압 및 출력전류로부터 측정온도를 산출하는 전력 반도체 소자 및 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제공한다.
In order to accurately measure the temperature of a power semiconductor device, the present invention provides a power semiconductor device that detects an output voltage and an output current of a power semiconductor device, A power semiconductor device for calculating a measured temperature and a temperature measuring device for a power semiconductor module are provided.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 복수의 전력 반도체 소자를 포함하는 전력 반도체 모듈; 상기 복수의 전력 반도체 소자 중 적어도 하나의 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출하는 전압/전류 검출부; 상기 출력전압 및 상기 출력전류의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 온도 산출부; 및 상기 측정온도에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.According to a first technical aspect of the present invention, there is provided a power semiconductor module comprising: a power semiconductor module including a plurality of power semiconductor devices switching by a switching control signal; A voltage / current detector for detecting an output voltage and an output current of at least one power semiconductor device among the plurality of power semiconductor devices; A temperature calculation unit for calculating a measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with a pre-stored data table; And a switching controller for outputting the switching control signal according to the measured temperature.

또한, 상기 복수의 전력 반도체 소자 각각은, 상기 스위칭 제어신호가 인가되는 베이스, 구동전원이 인가되는 컬렉터 및 출력단과 연결되는 이미터를 구비하는 바이폴라 접합 트랜지스터를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.Each of the plurality of power semiconductor devices includes a bipolar junction transistor having a base to which the switching control signal is applied, a collector to which driving power is applied, and an emitter connected to an output terminal, I suggest.

또한, 상기 전력 반도체 모듈은, 상기 복수의 전력 반도체 소자 각각의 역전류를 각각 방지하는 복수의 역전류 방지 다이오드를 더 포함하는 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.The power semiconductor module further includes a plurality of reverse current prevention diodes for preventing reverse current of each of the plurality of power semiconductor elements, respectively.

또한, 상기 역전류 방지 다이오드 각각은, 상기 컬렉터와 연결되는 캐소드 및 상기 이미터와 연결되는 애노드를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다. Each of the reverse current blocking diodes includes a cathode connected to the collector, and an anode connected to the emitter.

또한, 상기 전압/전류 검출부는, 상기 컬렉터 및 상기 이미터 간 전압에 따라 상기 출력전압을 검출하고, 상기 출력단과 전기적으로 연결되는 보조권선에 유기되는 유도전류로부터 상기 출력전류를 검출하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.The voltage / current detection unit detects the output voltage according to the voltage between the collector and the emitter, and detects the output current from an induced current induced in an auxiliary winding electrically connected to the output terminal. Temperature measurement device.

또한, 상기 온도 산출부는, 상기 데이터 세트 중 상기 출력전압이 로우레벨이고, 상기 출력전류가 0보다 큰 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.The temperature calculating unit may further include a temperature measuring device of a semiconductor module for calculating a measured temperature by comparing a data set in the case where the output voltage is low level and the output current is greater than 0, do.

또한, 상기 온도 산출부는, 상기 데이터 세트 중 상기 역전류 방지 다이오드에 흐르는 상기 출력전류가 없는 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 연산하는 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.The temperature calculating unit compares a data set in the absence of the output current flowing in the reverse current prevention diode among the data sets with the data table to calculate a measured temperature.

또한, 상기 스위칭 제어부는, 상기 측정온도를 사전에 설정된 기준온도와 비교하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 제안한다.
The switching control unit may compare the measured temperature with a predetermined reference temperature to output the switching control signal.

본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 전력 반도체 소자; 상기 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출하는 전압/전류 검출부; 상기 출력전압 및 상기 출력전류의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 온도 산출부; 및 상기 측정온도에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.According to a second technical aspect of the present invention, there is provided a power semiconductor device comprising: a power semiconductor device that performs switching operation by a switching control signal; A voltage / current detector for detecting an output voltage and an output current of the power semiconductor device; A temperature calculation unit for calculating a measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with a pre-stored data table; And a switching controller for outputting the switching control signal according to the measured temperature. A temperature measuring device for measuring the temperature of the power semiconductor device.

또한, 상기 전력 반도체 소자는, 상기 스위칭 제어신호가 인가되는 베이스, 구동전원이 인가되는 컬렉터 및 출력단과 연결되는 이미터를 구비하는 바이폴라 접합 트랜지스터를 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.The power semiconductor device further includes a bipolar junction transistor having a base to which the switching control signal is applied, a collector to which driving power is applied, and an emitter connected to an output terminal.

또한, 상기 바이폴라 접합 트랜지스터의 역전류를 방지하는 역전류 방지 다이오드를 더 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.Further, the present invention proposes a temperature measuring device for a power semiconductor device, further comprising a reverse current prevention diode for preventing a reverse current of the bipolar junction transistor.

또한, 상기 역전류 방지 다이오드는, 상기 컬렉터와 연결되는 캐소드 및 상기 이미터와 연결되는 애노드를 구비하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.The reverse current blocking diode further includes a cathode connected to the collector and an anode connected to the emitter.

또한, 상기 전압/전류 검출부는, 상기 컬렉터 및 상기 이미터 간 전압에 따라 상기 출력전압을 검출하고, 상기 출력단과 전기적으로 연결되는 보조권선에 유기되는 유도전류로부터 상기 출력전류를 검출하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다. The voltage / current detecting unit detects the output voltage according to the voltage between the collector and the emitter, and detects the output current from an induced current induced in an auxiliary winding electrically connected to the output terminal. Temperature measurement device.

또한, 상기 온도 산출부는, 상기 데이터 세트 중 상기 출력전압이 로우레벨이고, 상기 출력전류가 0보다 큰 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.The temperature calculating unit may further include a temperature measuring device for a semiconductor device for calculating a measured temperature by comparing the data set in the case where the output voltage is low level and the output current is greater than 0, do.

또한, 상기 온도 산출부는, 상기 데이터 세트 중 상기 역전류 방지 다이오드에 흐르는 상기 출력전류가 없는 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 연산하는 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다. The temperature calculating unit compares a data set in the absence of the output current flowing in the reverse current prevention diode among the data sets with the data table to calculate a measured temperature.

또한, 상기 스위칭 제어부는, 상기 측정온도를 사전에 설정된 기준온도와 비교하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치를 제안한다.
Further, the switching control unit compares the measured temperature with a preset reference temperature and outputs the switching control signal.

본 발명에 따르면, 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류을 검출하고, 검출된 출력전압 및 출력전류로부터 측정온도를 산출함으로써 전력 반도체 소자의 온도를 정확히 측정할 수 있다.
According to the present invention, the temperature of the power semiconductor device can be accurately measured by detecting the output voltage and the output current of the power semiconductor device, and calculating the measured temperature from the detected output voltage and output current.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 데이터 테이블을 출력전압에 따른 출력전류에 관한 그래프로 도시한 것이다.
도 3는 도 1의 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치를 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4은 본 발명의 전압/전류 검출부에서 검출되는 출력전압 및 출력전류의 그래프이다.1 is a block diagram showing an apparatus for measuring a temperature of a power semiconductor module according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a graph showing the output current according to the output voltage of the data table of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the temperature measuring device of the power semiconductor module of FIG. 1 in more detail.
4 is a graph of an output voltage and an output current detected by the voltage / current detecting unit of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 반도체 모듈(100)의 온도 측정 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a temperature measuring apparatus of a power semiconductor module 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 반도체 모듈(100)의 온도 측정 장치는 전력 반도체 모듈(100), 전압/전류 검출부(200), 온도 산출부(300) 및 스위칭 제어부(400)를 포함할 수 있다.1, a temperature measuring apparatus of a power semiconductor module 100 according to the present invention includes a power semiconductor module 100, a voltage / current detector 200, a temperature calculator 300, and a switching controller 400 .

전력 반도체 모듈(100)은 스위칭 제어부(400)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 복수의 전력 반도체 소자를 포함할 수 있다. 더하여, 복수의 전력 반도체 소자 각각의 역전류를 각각 방지하는 복수의 역전류 방지 다이오드를 더 포함할 수 있다.
The power semiconductor module 100 may include a plurality of power semiconductor devices that are switched by a switching control signal output from the switching controller 400. In addition, it may further comprise a plurality of reverse current prevention diodes, each of which prevents a reverse current of each of the plurality of power semiconductor elements.

전압/전류 검출부(200)는 복수의 전력 반도체 소자 중 적어도 하나의 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출할 수 있다.The voltage / current detection unit 200 can detect an output voltage and an output current of at least one power semiconductor element among a plurality of power semiconductor elements.

즉, 전압/전류 검출부(200)는 복수의 전력 반도체 소자 각각의 출력전압 및 출력전류를 전부 검출하거나, 복수의 전력 반도체 소자 중 어느 하나의 출력전압 및 유도전류를 검출하는 것이 가능하다.
That is, the voltage / current detection unit 200 can detect all of the output voltage and the output current of each of the plurality of power semiconductor elements, or detect the output voltage and the induced current of any one of the plurality of power semiconductor elements.

온도 산출부(300)는 출력전압 및 출력전류의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 측정 온도를 산출할 수 있다. 이 때 기 저장된 데이터 테이블은 전력 반도체 모듈(100)을 전력 반도체 시스템에 실장하지 않은 상태에서 전력 반도체 소자를 온 상태로 설정한 후, 특정 온도에서 특정 전류를 인가하여 생성된 데이터 표본을 의미할 수 있다. 즉, 데이터 테이블은 전압-전류-온도의 관한 데이터 표본을 의미하는 것으로서, 온도 산출부(300)는 출력전압 및 출력전류의 데이터 세트로부터 측정온도를 산출할 수 있다.The temperature calculating unit 300 may calculate the measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with the pre-stored data table. At this time, the pre-stored data table may mean a data sample generated by setting a power semiconductor element to an ON state in a state where the power semiconductor module 100 is not mounted on a power semiconductor system, and then applying a specific current at a specific temperature have. That is, the data table means a data sample related to the voltage-current-temperature, and the temperature calculator 300 can calculate the measured temperature from the data set of the output voltage and the output current.

도 2는 본 발명의 데이터 테이블을 출력전압(Vo)에 따른 출력전류(Io)에 관한 그래프로 도시한 것이다. 도 2에서, 온도는 T1에서 T3으로 갈수록 상승하는데, 전압/전류 검출부(200)로부터 출력전압 및 출력전류를 검출한 경우, 측정온도를 산출할 수 있음을 알 수 있다.
2 is a graph showing the output current Io according to the output voltage Vo in the data table of the present invention. In FIG. 2, the temperature rises from T1 to T3. It can be seen that the measured temperature can be calculated when the output voltage and the output current are detected from the voltage / current detector 200.

온도 산출부(300)는 전압/전류 검출부(200)에서 복수의 전력 반도체 소자 중 2 이상의 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출한 경우, 2 이상의 전력 반도체 소자 각각의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 2 이상의 전력 반도체 소자의 측정 온도를 각각 산출할 수 있다. 이 때, 2 이상의 전력 반도체 소자로부터 측정된 2 이상의 측정 온도를 평균하여 최종적인 측정 온도로 이용하는 것이 가능하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 2 이상의 전력 반도체 소자로부터 측정된 2 이상의 측정 온도 중 온도가 가장 높은 측정 온도를 최종적인 측정 온도로 이용하는 것 또한 가능하다.When the voltage / current detector 200 detects an output voltage and an output current of two or more power semiconductor elements among a plurality of power semiconductor elements, the temperature calculator 300 calculates a data set of each of the two or more power semiconductor elements as pre- The measured temperatures of two or more power semiconductor elements can be calculated respectively. At this time, it is possible to average two or more measurement temperatures measured from two or more power semiconductor elements to use the result as a final measurement temperature. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use the measurement temperature having the highest temperature among the two or more measurement temperatures measured from two or more power semiconductor elements as the final measurement temperature.

더하여, 복수의 전력 반도체 소자 중 어느 하나의 출력전압 및 유도전류를 검출한 경우 이로부터 산출되는 온도를 직접 측정 온도로 이용할 수 있다.In addition, when the output voltage and the induced current of any one of the plurality of power semiconductor elements are detected, the temperature calculated from the output voltage and the induced current can be directly used as the measurement temperature.

온도 산출부(300)는 데이터 세트 중 출력전압이 로우레벨이고, 출력전류가 0보다 큰 경우의 데이터 세트를 기 저장되는 데이터 테이블과 비교할 수 있다. 출력전압이 로우레벨이고, 출력전류가 0보다 큰 경우는 전력 반도체 소자에만 출력전류가 흐르는 경우를 말한다. 전력 반도체 소자에만 출력전류가 흐르는 경우의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교함으로써 전력 반도체 소자의 온도를 보다 더 정확하게 측정할 수 있다.
The temperature calculating unit 300 can compare the data set in the case where the output voltage of the data set is low level and the output current is larger than 0 with the pre-stored data table. When the output voltage is low level and the output current is larger than 0, the output current flows only in the power semiconductor device. The temperature of the power semiconductor element can be more accurately measured by comparing the data set when the output current flows only to the power semiconductor element with the pre-stored data table.

스위칭 제어부(400)는 온도 산출부(300)에서 산출되는 측정온도에 따라 스위칭 제어 신호를 출력하여 스위칭 제어신호에 따라 전력 반도체 소자를 제어할 수 있다. 구체적으로 측정온도를 사전에 설정된 기준온도와 비교하여, 측정온도가 기준온도 미만인 경우 전력 반도체 소자의 온 듀티를 제어하지 않고, 측정 온도가 기준 온도 이상인 경우 온 듀티를 낮추도록 제어할 수 있다. 이 때, 기준온도란 전력 반도체 소자에 과열이 발생되었다고 판단되는 한계온도일 수 있다.
The switching controller 400 outputs a switching control signal according to the measured temperature calculated by the temperature calculator 300 and controls the power semiconductor device according to the switching control signal. Specifically, the measured temperature is compared with a preset reference temperature. If the measured temperature is lower than the reference temperature, the on-duty of the power semiconductor device is not controlled and the on-duty can be controlled to be lowered when the measured temperature is higher than the reference temperature. In this case, the reference temperature may be a threshold temperature at which it is determined that the power semiconductor device is overheated.

도 3는 도 1의 전력 반도체 모듈(100)의 온도 측정 장치를 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다. 도 3를 참조하여 본 발명의 전력 반도체 모듈(100)의 온도 측정 장치를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.3 is a block diagram showing the temperature measuring device of the power semiconductor module 100 of FIG. 1 in more detail. 3, the temperature measuring device of the power semiconductor module 100 of the present invention will be described in more detail.

도 3을 참조하면, 전력 반도체 모듈(100) 내에 전력 반도체 소자로서 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1)에 도시되어 있으며, 바이폴라 접합 트랜지스터와 병렬로 연결되어 있는 역전류 방지 다이오드(D1)가 도시되어 있다. 도 2에서 전력 반도체 모듈(100) 내에 전력 반도체 소자의 일 실시예로써, 하나의 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1) 및 하나의 역전류 방지 다이오드(D1)가 도시되어 있으나, 이는 설명을 위하여 개략적으로 도시되어 있는 것에 불과하고 전력 반도체 모듈(100) 내에는 복수의 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1) 및 복수의 역전류 방지 다이오드(D1)가 구비될 수 있음은 자명하다.Referring to FIG. 3, a reverse current protection diode D1 is shown in the bipolar junction transistor Q1 as a power semiconductor device in the power semiconductor module 100 and connected in parallel with the bipolar junction transistor. One bipolar junction transistor Q1 and one reverse current blocking diode D1 are shown in FIG. 2 as one embodiment of a power semiconductor device in power semiconductor module 100, but this is schematically shown for illustrative purposes And it is obvious that a plurality of bipolar junction transistors Q1 and a plurality of reverse current prevention diodes D1 may be provided in the power semiconductor module 100. [

구체적으로 복수의 전력 반도체 소자 각각은 스위칭 제어신호가 인가되는 베이스, 구동전원(Vcc)이 인가되는 컬렉터 및 출력단과 연결되는 이미터를 구비하는 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 역전류 방지 다이오드(D1) 각각은 컬렉터와 연결되는 캐소드 및 이미터와 연결되는 애노드를 포함할 수 있다.Specifically, each of the plurality of power semiconductor devices may include a base to which a switching control signal is applied, a collector to which a driving power source Vcc is applied, and a bipolar junction transistor Q1 having an emitter connected to an output terminal. In addition, each of the plurality of reverse current blocking diodes D1 may include a cathode connected to the collector and an anode connected to the emitter.

전압/전류 검출부(200)는 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 및 이미터와 연결되어 바이폴라 접합 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 및 이미터 간 전압(Vce)에 따라 출력전압을 검출할 수 있다. 또한, 전압/전류 검출부(200)는 출력단(OUT)과 전기적으로 연결되는 보조 권선에 유기되는 유도전류로부터 출력전류를 검출할 수 있다.
The voltage / current detector 200 is connected to the collector and the emitter of the bipolar junction transistor Q1 to detect the output voltage according to the collector-emitter voltage Vce of the bipolar junction transistor Q1. Further, the voltage / current detection unit 200 can detect the output current from the induced current induced in the auxiliary winding electrically connected to the output terminal OUT.

도 4은 본 발명의 전압/전류 검출부에서 검출되는 출력전압(Vo) 및 출력전류(Io)의 그래프이다. 도 4(a)는 출력전압(Vo)을 나타내는 그래프이며, 도 3(b)는 출력전류(Io)을 나타내는 그래프이다.4 is a graph of an output voltage Vo and an output current Io detected by the voltage / current detecting unit of the present invention. FIG. 4A is a graph showing the output voltage Vo, and FIG. 3B is a graph showing the output current Io.

도 4(a)에서, 출력전압(Vo)이 하이레벨인 경우(0 ~ t1 및 t3 ~ t5)는 바이폴라 접합 트랜지스터의 컬렉터 및 이미터 간 전압이 하이레벨인 경우로써, 역전류 방지 다이오드를 통해서 전류가 흐르는 것을 의미한다.In FIG. 4A, when the output voltage Vo is at the high level (0 to t1 and t3 to t5), the collector-emitter voltage of the bipolar junction transistor is at a high level, Which means that current flows.

다만, 도 4(a)(b)의 출력전압(Vo)이 하이레벨에서 로우레벨로 전환되는 시점(t2 전후)을 살펴보면, 출력단에 연결되는 모터 등의 인덕티브 부하의 특성상 출력전류(Io)는 t2 이후에 즉시 바이폴라 접합 트랜지스터에만 흐르는 것이 아니라, 바이폴라 접합 트랜지스터 및 역전류 방지 다이오드에 함께 흐르게 된다. 따라서, 출력전압이 로우레벨인 경우(t1 ~ t3) 중에서도 출력전류(Io)가 바이폴라 접합 트랜지스터에만 흐르는 경우는 출력전압(Vo)이 로우레벨이고, 출력전류(Io)가 0 보다 큰 경우(t2 ~ t3)인 경우임을 알 수 있다.However, when the output voltage Vo of FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) is switched from the high level to the low level at time t2, the output current Io depends on the characteristics of the inductive load, Does not immediately flow only to the bipolar junction transistor immediately after t2 but to the bipolar junction transistor and the reverse current prevention diode. Therefore, when the output current Io flows only in the bipolar junction transistor in the case where the output voltage is low level (t1 to t3), when the output voltage Vo is low level and the output current Io is larger than 0 (t2 to t3).

즉, 온도 산출부(300)는 전력 반도체 소자에만 출력전류(Io)가 흐르는 경우, 즉 역전류 방지 다이오드에 출력전류(Io)가 흐르지 않는 경우의 판별을 위해서, 전압/전류 검출부(200)에서 검출되는 출력전압(Vo) 및 출력전류(Io)의 데이터 세트 중에서, t2 ~ t3 구간의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 정확한 온도를 검출할 수 있다.
That is, the temperature calculating unit 300 calculates the temperature of the output current Io from the voltage / current detecting unit 200 to determine whether the output current Io flows through only the power semiconductor element, that is, It is possible to detect an accurate temperature by comparing the data set in the interval t2 to t3 with the pre-stored data table, among the data sets of the detected output voltage Vo and output current Io.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

100: 전력 반도체 모듈
200: 전압/전류 검출부
300: 온도 산출부
400: 스위칭 제어부100: Power semiconductor module
200: voltage / current detection unit
300: Temperature calculation unit
400: switching control section

Claims (16)

스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 복수의 전력 반도체 소자를 포함하는 전력 반도체 모듈;
상기 복수의 전력 반도체 소자 중 적어도 하나의 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출하는 전압/전류 검출부;
상기 출력전압 및 상기 출력전류의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 온도 산출부; 및
상기 측정온도에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.A power semiconductor module including a plurality of power semiconductor elements that are switched by a switching control signal;
A voltage / current detector for detecting an output voltage and an output current of at least one power semiconductor device among the plurality of power semiconductor devices;
A temperature calculation unit for calculating a measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with a pre-stored data table; And
A switching controller for outputting the switching control signal according to the measured temperature; And a temperature measuring device for measuring the temperature of the power semiconductor module. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전력 반도체 소자 각각은,
상기 스위칭 제어신호가 인가되는 베이스, 구동전원이 인가되는 컬렉터 및 출력단과 연결되는 이미터를 구비하는 바이폴라 접합 트랜지스터를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The power semiconductor device according to claim 1,
And a bipolar junction transistor having a base to which the switching control signal is applied, a collector to which driving power is applied, and an emitter connected to an output terminal. 제2항에 있어서, 상기 전력 반도체 모듈은,
상기 복수의 전력 반도체 소자 각각의 역전류를 각각 방지하는 복수의 역전류 방지 다이오드를 더 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The power semiconductor module according to claim 2,
Further comprising a plurality of reverse current prevention diodes for preventing reverse currents of the plurality of power semiconductor elements, respectively. 제3항에 있어서, 상기 역전류 방지 다이오드 각각은,
상기 컬렉터와 연결되는 캐소드 및 상기 이미터와 연결되는 애노드를 포함하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.4. The semiconductor device according to claim 3, wherein each of the reverse current-
A cathode connected to the collector, and an anode connected to the emitter. 제2항에 있어서, 상기 전압/전류 검출부는,
상기 컬렉터 및 상기 이미터 간 전압에 따라 상기 출력전압을 검출하고, 상기 출력단과 전기적으로 연결되는 보조권선에 유기되는 유도전류로부터 상기 출력전류를 검출하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The apparatus of claim 2, wherein the voltage /
And detects the output voltage in accordance with a voltage between the collector and the emitter and detects the output current from an induced current induced in an auxiliary winding electrically connected to the output terminal. 제1항에 있어서, 상기 온도 산출부는,
상기 데이터 세트 중 상기 출력전압이 로우레벨이고, 상기 출력전류가 0보다 큰 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The apparatus according to claim 1,
Wherein the measured temperature is calculated by comparing the data set when the output voltage of the data set is low level and the output current is greater than zero. 제3항에 있어서, 상기 온도 산출부는,
상기 데이터 세트 중 상기 역전류 방지 다이오드에 흐르는 상기 출력전류가 없는 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 연산하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The apparatus according to claim 3,
And a data set in the absence of the output current flowing in the reverse current prevention diode among the data sets is compared with the data table to calculate a measured temperature. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는,
상기 측정온도를 사전에 설정된 기준온도와 비교하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 전력 반도체 모듈의 온도 측정 장치.The apparatus according to claim 1,
And outputs the switching control signal by comparing the measured temperature with a preset reference temperature. 스위칭 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 전력 반도체 소자;
상기 전력 반도체 소자의 출력전압 및 출력전류를 검출하는 전압/전류 검출부;
상기 출력전압 및 상기 출력전류의 데이터 세트를 기 저장된 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 온도 산출부; 및
상기 측정온도에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.A power semiconductor element that performs switching operation by a switching control signal;
A voltage / current detector for detecting an output voltage and an output current of the power semiconductor device;
A temperature calculation unit for calculating a measured temperature by comparing the data set of the output voltage and the output current with a pre-stored data table; And
A switching controller for outputting the switching control signal according to the measured temperature; And a temperature measuring device for measuring the temperature of the power semiconductor device. 제9항에 있어서, 상기 전력 반도체 소자는,
상기 스위칭 제어신호가 인가되는 베이스, 구동전원이 인가되는 컬렉터 및 출력단과 연결되는 이미터를 구비하는 바이폴라 접합 트랜지스터를 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.10. The power semiconductor device according to claim 9,
And a bipolar junction transistor having a base to which the switching control signal is applied, a collector to which driving power is applied, and an emitter connected to an output terminal. 제10항에 있어서,
상기 바이폴라 접합 트랜지스터의 역전류를 방지하는 역전류 방지 다이오드를 더 포함하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.11. The method of claim 10,
And a reverse current prevention diode for preventing reverse current of the bipolar junction transistor. 제11항에 있어서, 상기 역전류 방지 다이오드는,
상기 컬렉터와 연결되는 캐소드 및 상기 이미터와 연결되는 애노드를 구비하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the reverse current prevention diode comprises:
A cathode connected to the collector, and an anode connected to the emitter. 제10항에 있어서, 상기 전압/전류 검출부는,
상기 컬렉터 및 상기 이미터 간 전압에 따라 상기 출력전압을 검출하고, 상기 출력단과 전기적으로 연결되는 보조권선에 유기되는 유도전류로부터 상기 출력전류를 검출하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.11. The apparatus of claim 10, wherein the voltage /
And detecting the output voltage according to the voltage between the collector and the emitter and detecting the output current from an induced current induced in an auxiliary winding electrically connected to the output terminal. 제9항에 있어서, 상기 온도 산출부는,
상기 데이터 세트 중 상기 출력전압이 로우레벨이고, 상기 출력전류가 0보다 큰 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 산출하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.10. The apparatus according to claim 9,
Wherein the measured temperature is calculated by comparing the data set when the output voltage of the data set is low level and the output current is greater than zero. 제11항에 있어서, 상기 온도 산출부는,
상기 데이터 세트 중 상기 역전류 방지 다이오드에 흐르는 상기 출력전류가 없는 경우의 데이터 세트를 상기 데이터 테이블과 비교하여 측정온도를 연산하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.12. The apparatus according to claim 11,
And the data set in the case where there is no output current flowing in the reverse current prevention diode among the data sets is compared with the data table to calculate the measured temperature. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는,
상기 측정온도를 사전에 설정된 기준온도와 비교하여 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 전력 반도체 소자의 온도 측정 장치.The apparatus of claim 9,
And compares the measured temperature with a predetermined reference temperature to output the switching control signal.
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