KR20150039155A - Three-phase inverter package - Google Patents
Three-phase inverter package Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150039155A KR20150039155A KR20150025713A KR20150025713A KR20150039155A KR 20150039155 A KR20150039155 A KR 20150039155A KR 20150025713 A KR20150025713 A KR 20150025713A KR 20150025713 A KR20150025713 A KR 20150025713A KR 20150039155 A KR20150039155 A KR 20150039155A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- integrated circuit
- switching
- outer leads
- phase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
Abstract
Description
본 출원은 파워 패키지에 관한 것으로서, 특히 3상 인버터 패키지에 관한 것이다.The present application relates to a power package, and more particularly to a three-phase inverter package.
일반적으로 모터를 구동하는 모터 제어회로 등의 파워 일렉트로닉스(power electronics)에서는, 스위칭소자로서 정격전압이 300V 이상인 영역에서는 절연게이트형 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; 이하 IGBT라 칭함) 등의 전력용 반도체소자가 주로 사용되고 있다. 또한, IGBT나 다이오드 등의 전력 반도체소자는 하나의 패키지(package) 내에 탑재되어 파워 모듈로서 전력변화장치 등에 사용되는 경우가 많다. 특히, 최근의 전자제품의 경박단소화로 이행되는 추세에 발맞추어 개발 및 연구의 초점이 경량화 및 고집적화에 모아지고 있고, 모듈화된 파워장치들이 개발되어 시판되고 있다.In a power electronics such as a motor control circuit for driving a motor in general, a power semiconductor such as an Insulated Gate Bipolar Transistor (hereinafter referred to as " IGBT ") is used in a region where a rated voltage is 300 V or more as a switching element. Devices are mainly used. In addition, power semiconductor devices such as IGBTs and diodes are often mounted in a package and used as a power module in power conversion devices and the like in many cases. In particular, in order to meet the recent trend of shifting to the light and short life of electronic products, development and research focus is focused on light weight and high integration, and modularized power devices are developed and marketed.
이러한 모듈화된 파워장치에서 중요한 것은, 하나의 모듈 내에 가능한 많은 기능을 내장하면서도 부피를 작게 하고, 또한 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하여 소자의 오동작 또는 파괴를 방지하는 것이다.What is important in such a modularized power device is to reduce the volume while incorporating as many functions as possible in one module and to effectively dissipate the heat generated by the device to prevent malfunction or destruction of the device.
본 출원이 해결하고자 하는 과제는, 열효율이 좋고 동작특성이 향상된 3상 인버터 회로가 내장된 3상 인버터 패키지를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present application is to provide a three-phase inverter package having a three-phase inverter circuit with good thermal efficiency and improved operational characteristics.
일 예에 따른 3상 인버터 패키지는, 3상 부하에 U상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자와, 상기 3상 부하에 V상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자와, 그리고 상기 3상 부하에 W상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자를 포함하는 전력용소자와, 상기 제1 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로와, 상기 제3 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로와, 상기 제5 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로와, 상기 제2, 제4 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 저전압 집적회로를 포함하는 제어회로부품과, 상기 제4 내지 제6 스위칭소자의 일측 단자와 각각 연결되어 상기 스위칭소자에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 전류검출단자와, 상부에 상기 전력용소자가 설치되는 디비씨(DBC)기판과, 상기 디비씨기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며, 상기 디비씨기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제어기판과, 디비씨기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들과, 제어기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들과, 그리고 상기 디비씨기판 및 제어기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 디비씨기판 및 제어기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고, 상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 디비씨기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제어기판의 두께보다 작다.The three-phase inverter package according to an exemplary embodiment includes first and second switching elements for generating a U-phase output signal to a three-phase load, third and fourth switching elements for generating a V- A first high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of said first switching element; and a second high voltage integrated circuit for controlling said switching operation of said first switching element, A second high voltage integrated circuit for controlling the switching operation of the third switching element, a third high voltage integrated circuit for controlling the switching operation of the fifth switching element, and a second high voltage integrated circuit for switching operations of the second, A current detection terminal connected to one side terminal of each of the fourth to sixth switching elements for detecting an output current flowing in the switching element, (DBC) substrate on which a power semiconductor device is mounted, a control substrate having a different height from the divisible substrate, the control substrate being provided independently from the divisible substrate and having the control circuit component mounted thereon, A plurality of first outer leads arranged to be connected to one side of the seed substrate, a plurality of second outer leads arranged to be connected to one side of the control substrate, and a plurality of second outer leads And a molding material arranged on the divisible substrate and the control substrate to expose the first and second outer leads of the first outer lead, wherein the thickness of each of the first outer leads is smaller than the thickness of the divisible substrate, 2 The thickness of each of the outer leads is smaller than the thickness of the control board.
일 예에 따른 3상 인버터 패키지는, 3상 부하에 U상 출력신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 스위칭소자와, 상기 3상 부하에 V상 출력신호를 발생시키기 위한 제3 및 제4 스위칭소자와, 그리고 상기 3상 부하에 W상 출력신호를 발생시키기 위한 제5 및 제6 스위칭소자를 포함하는 전력용소자와, 상기 제1 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로와, 상기 제3 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로와, 상기 제5 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로와, 상기 제2, 제4 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 저전압 집적회로를 포함하는 제어회로부품와, 상기 제4 내지 제6 스위칭소자의 일측 단자와 각각 연결되어 상기 스위칭소자에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 전류검출단자와, 상부에 상기 전력용소자가 설치되는 세라믹기판과, 상기 세라믹기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며 상기 세라믹기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제어기판과, 상기 세라믹기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들과, 상기 제어기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들과, 그리고 상기 세라믹기판의 바닥면을 노추시키면서 상기 세라믹기판 및 제어기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 세라믹기판 및 제어기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고, 상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 세라믹기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제어기판의 두께보다 작다.The three-phase inverter package according to an exemplary embodiment includes first and second switching elements for generating a U-phase output signal to a three-phase load, third and fourth switching elements for generating a V- A first high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of said first switching element; and a second high voltage integrated circuit for controlling said switching operation of said first switching element, A second high voltage integrated circuit for controlling the switching operation of the third switching element, a third high voltage integrated circuit for controlling the switching operation of the fifth switching element, and a second high voltage integrated circuit for switching operations of the second, A current detection terminal connected to one side terminal of each of the fourth to sixth switching elements for detecting an output current flowing to the switching element, A control board having a different height from the ceramic substrate and provided independently of the ceramic substrate and having the control circuit components mounted thereon; and a control board connected to one side of the ceramic substrate, A plurality of second external leads arranged to be connected to one side of the control board, and a plurality of second external leads arranged to cover the ceramic board and the control board while contriving the bottom surface of the ceramic board And a molding material arranged on the ceramic substrate and the control substrate to expose the plurality of first and second outer leads, wherein a thickness of each of the first outer leads is smaller than a thickness of the ceramic substrate, 2 The thickness of each of the outer leads is smaller than the thickness of the control board.
일 예에서, 상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로, 및 제3 고전압 집적회로에 부트스트랩 전압을 인가하도록 각각 배치되는 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드를 더 포함할 수 있다.In one example, the first high voltage integrated circuit, the second high voltage integrated circuit, and the third high voltage integrated circuit may further include first, second, and third bootstrap diodes, respectively, arranged to apply a bootstrap voltage to the first high voltage integrated circuit, have.
일 예에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2, 및 제3 고전압 집적회로의 각각의 전압입력단자에 공통으로 연결되고, 상기 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2, 및 제3 고전압 집적회로의 각각의 고압측 플로팅전압단자에 연결될 수 있다.In one example, each anode of the first, second, and third bootstrap diodes is commonly connected to a voltage input terminal of each of the first, second, and third high voltage integrated circuits, Second, and third bootstrap diodes may be coupled to respective high voltage side floating voltage terminals of the first, second, and third high voltage integrated circuits.
일 예에서, 상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 전력용 모스펫(MOSFET)일 수 있다.In one example, the first to sixth switching elements may be power MOSFETs.
일 예에서, 상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)이고, 상기 절연게이트 바이폴라 트랜지스터의 에미터와 컬렉터에 양단이 접속되는 프리휠링 다이오드(free wheeling diode)를 더 포함할 수 있다.In one example, the first to sixth switching elements are insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and may further include a free wheeling diode having both ends connected to the emitter and collector of the insulated gate bipolar transistor. have.
일 예에서, 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들이 각각 패키지의 양측에 배열되는 듀얼인라인패키지(dual inline package; DIP) 구조를 가질 수 있다.In one example, a dual inline package (DIP) structure may be provided in which the plurality of first and second outer leads are arranged on opposite sides of the package, respectively.
일 예에서, 상기 복수의 제1 외부 리드들 중 일부는 패키지의 양 측면에 형성되는 적어도 하나의 홈에 배치되어 상기 제1 외부 리드들이 지그재그 모양으로 배치될 수 있다.In one example, some of the plurality of first outer leads may be disposed in at least one groove formed on both sides of the package so that the first outer leads are arranged in a zigzag pattern.
일 예에 따른 3상 인버터 패키지는, 상부에 전력용소자가 설치되는 제1 기판과, 상기 제1 기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며, 상기 제1 기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들과, 상기 제2 기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들과, 그리고 상기 제1 기판 및 제2 기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고, 상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 제1 기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제2 기판의 두께보다 작다.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided a three-phase inverter package comprising: a first substrate on which a power smoothing capacitor is installed; a first substrate having a different height from the first substrate and being independent from the first substrate, A plurality of first outer leads arranged to be connected to one side of the first substrate and a plurality of second outer leads arranged to be connected to one side of the second substrate; And a molding material arranged on the first substrate and the second substrate to cover the first substrate and the second substrate and expose the plurality of first and second outer leads, The thickness of each of the second outer leads is smaller than the thickness of the first substrate, and the thickness of each of the second outer leads is smaller than the thickness of the second substrate.
본 예에 따른 3상 인버터 패키지에 따르면, 다음과 같은 여러 가지 이점들이 있다. 첫째, 저전압 락아웃 및 과전류 보호기능이 집적회로에 내장되어 있어 저전압 및 과전류 상태에서 소자의 손상 또는 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 둘째, 소프트-스위칭 기능이 내장되어 있어, 하드-스위칭에 의해 과도한 오버슛 전압을 방지할 수 있다. 셋째, 전류검출을 위한 단자들이 패키지 외부로 오픈되어 있어 전류검출을 용이하게 할 수 있다. 넷째, 부트스트랩 다이오드가 모듈 내에 집적되므로, 부트스트랩 회로를 별도로 구비할 경우에 비해 장치의 부피를 줄일 수 있고 제조단가를 절감할 수 있는 등 여러 가지 이점이 있다. 그리고 다섯째, 패키지의 측면에 홈이 형성되어 있고, 핀들이 지그재그(zig-zag) 형태를 이루도록 배치되었기 때문에, 핀 사이의 간격을 줄이면서도 핀 사이의 절연거리를 확보할 수 있며 패키지의 사이즈를 줄일 수 있다.According to the three-phase inverter package according to this example, there are several advantages as follows. First, the low-voltage lockout and overcurrent protection functions are integrated in the integrated circuit, which can effectively prevent damage or destruction of the device under low voltage and overcurrent conditions. Second, the built-in soft-switching function prevents excessive overshoot by hard-switching. Third, terminals for current detection are opened to the outside of the package, so that current detection can be facilitated. Fourth, since the bootstrap diodes are integrated in the module, there are various advantages such that the volume of the device can be reduced and the manufacturing cost can be reduced, compared with the case where the bootstrap circuit is separately provided. Fifth, since the grooves are formed on the sides of the package and the fins are arranged to form a zig-zag shape, it is possible to secure the insulation distance between the pins while reducing the distance between the pins, .
도 1은 일 예에 따른 3상 인버터 패키지에 포함되는 전력용소자 및 제어회로부품을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 제어회로부품의 저전압 락아웃 기능을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 일 예에 따른 3상 인버터 패키지의 핀 배치를 나타내는 외형도이다.
도 4는 일 예에 따른 3상 인버터 패키지의 단면도이다.
도 5는 다른 예에 따른 3상 인버터 패키지의 단면도이다.FIG. 1 is a view for explaining a power device and a control circuit component included in a three-phase inverter package according to an example.
2 is a timing diagram showing the low voltage lockout function of the control circuit component of FIG.
3 is an external view showing a pin arrangement of a three-phase inverter package according to an example.
4 is a cross-sectional view of a three-phase inverter package according to an example.
5 is a cross-sectional view of a three-phase inverter package according to another example.
도 1은 일 예에 따른 3상 인버터 패키지에 포함되는 전력용소자 및 제어회로부품을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 예에 따른 전력용소자 및 제어회로부품(100)은, 고압측 구동부와 저압측 구동부로 이루어진다. 고압측 구동부는 세 개의 고전압 집적회로(HVIC)와, 각 고전압 집적회로와 연결된 스위칭소자들로 이루어지고, 저압측 구동부는 하나의 저전압 집적회로(LVIC)와 이에 연결된 세 개의 스위칭소자들로 이루어진다. 스위칭소자들은 전력용소자를 구성하고, 고전압 집적회로(HVIC) 및 저전압 집적회로(LVIC)는 제어회로부품을 구성한다. 일 예에서 전력용소자 및 제어회로부품은 하나의 집적회로 내에 집적될 수 있다. 다른 예에서 전력용소자 및 제어회로부품은 각각 별개의 집적회로로 구성될 수도 있다. 일 예에서 전력용소자는 3상 인버터 회로가 집적되어 있을 수 있다.FIG. 1 is a view for explaining a power device and a control circuit component included in a three-phase inverter package according to an example. Referring to FIG. 1, the power device and
고압측 구동부는, 예를 들어 U상, V상 및 W상을 갖는 3상 부하(load)의 U상을 구동하기 위한 U상 고전압 집적회로(110U) 및 스위칭소자(120U)와, V상을 구동하기 위한 V상 고전압 집적회로(110V) 및 스위칭소자(120V), 그리고 W상을 구동하기 위한 W상 고전압 집적회로(110W) 및 스위칭소자(120W)를 포함한다.The high voltage side drive unit includes a U-phase high voltage integrated
상기 고압측 구동부의 U상, V상 및 W상 스위칭소자(120U, 120V, 120W)는 도시된 것과 같이 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터(IGBT)로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 전력형 n모스트랜지스터(power nMOSFET) 같이 다른 전력형 트랜지스터로 구성될 수도 있다.The U-phase, V-phase and W-
고압측 구동부의 U상 고전압 집적회로(110U)는 고압측 플로팅전압단자(VB), 공급전압단자(VCC), 공통접지단자(COM), 입력단자(IN), 출력단자(OUT) 및 U상 고압측 플로팅리턴전압단자(VS)를 갖는다.The U-phase high voltage integrated
고압측 플로팅전압단자(VB)는 외부로부터 고압측 플로팅전압(VB(U))을 입력받는 데 사용된다. 공급전압단자(VCC)는 외부로부터 공급전압(Vcc (V))을 입력받는 데 사용된다. 공통접지단자(COM)는 외부로부터 공통접지신호(COM)를 입력받는 데 사용된다. 입력단자(IN)는 외부로부터 U상 구동용 입력신호(IN(UH))를 입력받는 데 사용된다.The high voltage side floating voltage terminal VB is used to receive the high voltage side floating voltage V B (U) from the outside. Supply voltage terminal (VCC) is used for receiving a supply voltage (V cc (V)) from the outside. The common ground terminal (COM) is used to receive a common ground signal (COM) from the outside. The input terminal IN is used to receive the U-phase driving input signal IN (UH) from the outside.
고압측 플로팅리턴전압단자(VS)는 U상 출력단자(U)에 연결되어 U상 출력전류를 검출하는 데 이용된다. 출력단자(OUT)는 입력단자(IN)를 통해 입력되는 U상 구동용 입력신호(IN(UH))에 의해 고압측 출력신호를 출력시키는 데 이용된다. U상 고전압 집적회로(110U)의 출력단자(OUT)로부터 출력된 신호는 U상 스위칭소자(120U)의 게이트로 입력되어 U상 스위칭소자(120U)를 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)시킨다.The high voltage side floating return voltage terminal (VS) is connected to the U phase output terminal (U) and is used to detect the U phase output current. The output terminal OUT is used for outputting the high-voltage side output signal by the U-phase drive input signal IN (UH) input through the input terminal IN. The signal output from the output terminal OUT of the U-phase high voltage integrated
고압측 구동부의 V상 고전압 집적회로(110V)는 고압측 플로팅전압단자(VB), 공급전압단자(VCC), 공통접지단자(COM), 입력단자(IN), 출력단자(OUT) 및 V상 고압측 플로팅리턴전압단자(VS)를 갖는다.The V-phase high-voltage integrated
고압측 플로팅전압단자(VB)는 외부로부터 고압측 플로팅전압(VB(V))을 입력받는 데 사용되고, 공급전압단자(VCC)는 외부로부터 공급전압(Vcc (V))을 입력받는 데 사용된다. 공통접지단자(COM)는 외부로부터 공통접지신호(COM)를 입력받는 데 사용되고, 입력단자(IN)은 외부로부터 V상 구동용 입력신호(IN( VH ))를 입력받는 데 사용된다.The high voltage side floating voltage terminal VB is used to receive the high voltage side floating voltage V B (V) from the outside and the supply voltage terminal VCC receives the supply voltage V cc (V) Is used. The common ground terminal COM is used to receive the common ground signal COM from the outside and the input terminal IN is used to receive the V phase driving input signal IN ( VH ) from the outside.
고압측 플로팅리턴전압단자(VS)는 V상 출력단자(V)에 연결되어 V상 출력전류를 검출하는 데 이용된다. 출력단자(OUT)는 입력단자(IN)를 통해 입력되는 V상 구동용 입력신호(IN( VH ))에 의해 고압측 출력신호를 출력시키는 데 이용된다. V상 고전압 집적회로(110V)의 출력단자(OUT)로부터 출력된 신호는 V상 스위칭소자(120V)의 게이트로 입력되어 V상 스위칭소자(120V)를 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)시킨다.The high-voltage-side floating return voltage terminal VS is connected to the V-phase output terminal V and used to detect the V-phase output current. The output terminal OUT is used for outputting the high-voltage side output signal by the V-phase driving input signal IN ( VH ) inputted through the input terminal IN. The signal output from the output terminal OUT of the V-phase high voltage integrated
그리고, 고압측 구동부의 W상 고전압 집적회로(110W)는 고압측 플로팅전압단자(VB), 공급전압단자(VCC), 공통접지단자(COM), 입력단자(IN), 출력단자(OUT) 및 W상 고압측 플로팅리턴전압단자(VS)를 갖는다. The W-phase high voltage integrated
고압측 플로팅전압단자(VB)는 외부로부터 고압측 플로팅전압(VB(W))을 입력받는 데 사용되고, 공급전압단자(VCC)는 외부로부터 공급전압(Vcc (W))을 입력받는 데 사용된다. 공통접지단자(COM)는 외부로부터 공통접지신호(COM)를 입력받는 데 사용되고, 입력단자(IN)는 외부로부터 W상 구동용 입력신호(IN( WH ))를 입력받는 데 사용된다.The high voltage side floating voltage terminal VB is used to receive the high voltage side floating voltage V B (W) from the outside and the supply voltage terminal VCC receives the supply voltage V cc (W) from the outside Is used. The common ground terminal COM is used to receive the common ground signal COM from the outside and the input terminal IN is used to receive the W phase driving input signal IN ( WH ) from the outside.
고압측 플로팅리턴전압단자(VS)는 W상 출력단자(W)에 연결되어 W상 출력전류를 검출하는 데 이용된다. 출력단자(OUT)는 입력단자(IN)를 통해 입력되는 W상 구동용 입력신호(IN( WH ))에 의해 고압측 출력신호를 출력시키는 데 이용된다. W상 고전압 집적회로(110W)의 출력단자(OUT)로부터 출력된 신호는 W상 스위칭소자(120W)의 게이트로 입력되어 W상 스위칭소자(120W)를 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)시킨다.The high voltage side floating return voltage terminal VS is connected to the W phase output terminal W and is used to detect the W phase output current. The output terminal OUT is used to output the high-voltage side output signal by the W-phase drive input signal IN ( WH ) input through the input terminal IN. The signal output from the output terminal OUT of the W-phase high voltage integrated
고압측 구동부의 U상 스위칭소자(120U)의 컬렉터에는 모터구동을 위한 전원단자(P)가 연결되고, 게이트에는 U상 고전압 집적회로(110U)의 출력단자(OUT)가 연결되며, 에미터에는 U상 출력단자(U)가 연결된다. 상기 U상 스위칭소자(120U)의 컬렉터와 에미터 사이에는 프리휠링 다이오드(Free Wheeling Diode)(130U)가 역병렬(anti-parallel)로 연결된다.The power supply terminal P for driving the motor is connected to the collector of the U
고압측 구동부의 V상 스위칭소자(120V)의 컬렉터에는 모터구동을 위한 전원단자(P)가 연결되고, 게이트에는 V상 고전압 집적회로(110V)의 출력단자(OUT)가 연결되며, 에미터에는 V상 출력단자(V)가 연결된다. 상기 V상 스위칭소자(120V)의 컬렉터와 에미터 사이에는 프리휠링 다이오드(130V)가 역병렬로 연결된다. The power terminal P for driving the motor is connected to the collector of the V-
마찬가지로, 고압측 구동부의 W상 스위칭소자(120W)의 컬렉터에는 모터구동을 위한 전원단자(P)가 연결되고, 게이트에는 W상 고전압 집적회로(110W)의 출력단자(OUT)가 연결되며, 에미터에는 W상 출력단자(W)가 연결된다. 상기 W상 스위칭소자(120U)의 컬렉터와 에미터 사이에도 프리휠링 다이오드(130W)가 역병렬로 연결된다.Similarly, a power supply terminal P for driving the motor is connected to the collector of the W-
인버터 회로에서는 부하(load)인 모터가 유도성이기 때문에 프리휠링 다이오드가 필요하다. 부하(load)에 흐르는 전류가 차단되어 모터의 L로 축적되는 에너지가 순간 해방되면, IGBT의 특성을 손실시키기에 충분하고도 남는 정도의 대전력이 발생한다. IGBT의 스위칭동작에 의해 모터에 흐르는 전류를 급격히 차단하고자 하면, 개방되는 에너지에 의해 IGBT의 특성에 현저한 열화가 발생한다. 따라서, IGBT가 턴-오프된 동안 모터에 흐르는 전류를 프리휠링 다이오드에 의해 우회환류시켜 모터를 흐르는 전류 자체는 스위칭에 의해 변화되지 않도록 한다.In the inverter circuit, a freewheeling diode is required because the load motor is inductive. When the current flowing through the load is cut off and the energy stored in the L of the motor is instantaneously released, large power is generated to such an extent that it is sufficient to lose the characteristic of the IGBT. If the current flowing through the motor is abruptly cut off by the switching operation of the IGBT, the characteristics of the IGBT significantly deteriorate due to the energy released. Therefore, the current flowing in the motor while the IGBT is turned off is circulated by the free wheeling diode so that the current flowing through the motor itself is not changed by switching.
직류전원과 모터를 연결하고 모터에 전압을 인가하고 있던 IGBT가 턴-오프되면, 모터를 흐르고 있던 전류는 모터의 L에 축적되어 있는 에너지에 의해 프리휠링 다이오드를 통해 직류전류를 역류하고, 그 결과 모터에 역기전력이 인가되는 것과 등가의 상태가 된다. 그리고, IGBT의 턴-온 동작시간과 턴-오프 동작시간과의 비율을 변경하면, 직류전압 인가기간과 역류기간의 비율이 변하기 때문에 평균적으로 모터에 인가되는 전압을 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 이 비율을 정현파 형태로 변화시키면 모터의 전류를 IGBT의 스위칭에 의해 급격히 차단하지 않고도 해당 스위칭에 의해 직류전원으로부터 교류전압을 공급할 수 있게 된다.When the IGBT that is connected to the DC power source and the motor is turned off, the current flowing through the motor reversely flows the DC current through the free wheeling diode by the energy stored in the L of the motor, It becomes equivalent to a state in which a counter electromotive force is applied to the motor. If the ratio between the turn-on operation time and the turn-off operation time of the IGBT is changed, the ratio of the DC voltage application period to the back-flow period changes, so that it becomes possible to control the voltage applied to the motor on average. Therefore, when the ratio is changed to a sinusoidal wave form, the AC current can be supplied from the DC power source by the switching without rapidly breaking the current of the motor by the switching of the IGBT.
한편, 저압측 구동부는 저전압 집적회로(110L)와 U상, V상 및 W상 스위칭소자(121U, 121V, 121W)로 구성되어 있다. 상기 저압측 구동부의 U상, V상 및 W상 스위칭소자(121U, 121V, 121W)도 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터(IGBT)로 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는 전력형 n모스트랜지스터(power nMOSFET) 같이 다른 전력형 트랜지스터로 구성될 수도 있다.On the other hand, the low-voltage side driving section is constituted by the low-voltage
저압측 구동부의 저전압 집적회로(110L)는 단락전류단자(CSC), 폴트-아웃 듀레이션 단자(CFOD), 폴트-아웃단자(VFO), 입력단자(IN(UL), IN(VL), IN(WL)), 공통접지단자(COM), 공급전압단자(VCC) 및 출력단자(OUT(UL), OUT(VL), OUT(WL))를 갖는다.The low voltage integrated
단락전류단자(CSC)로는 단락전류를 검출하기 위한 션트 저항(shunt resistor)이 연결된다. 상기 션트 저항의 다른 일 단은 저전압 집적회로의 공통접지단자(COM)와 연결된다. 폴트-아웃 듀레이션 단자(CFOD)로는 폴트-아웃 펄스의 길이를 결정하기 위한 캐패시터가 연결된다. 폴트-아웃 펄스의 길이는 상기 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다.A shunt resistor for detecting a short-circuit current is connected to the short-circuit current terminal CSC. The other end of the shunt resistor is connected to the common ground terminal (COM) of the low voltage integrated circuit. A capacitor for determining the length of the fault-out pulse is connected to the fault-out duration terminal CFOD. The length of the fault-out pulse is determined by the capacitance of the capacitor.
저전압 집적회로(110L)의 폴트-아웃단자(VFO)는 외부로 폴트-아웃신호(VFO)를 출력하거나 외부로부터 폴트-아웃신호(VFO)를 입력받는 데 사용된다. 구체적으로, 내부에서 폴트(fault)가 검출되었을 때, 예컨대 과전류가 검출되거나 공급전압(Vcc)이 낮게 입력되는 경우, 소자가 파괴되는 것을 방지하기 위하여 폴트-아웃신호(VFO)를 출력하고, 인버터 모듈(100)을 셧다운(shutdown)시킨다. 또는, 외부에서 임의로 전력용소자 및 제어회로부품(100)을 셧다운시키기 위하여 폴트-아웃신호(VFO)를 폴트-아웃단자(VFO)를 통해 입력시킬 수도 있다.The fault-out terminal VFO of the low-voltage
저전압 집적회로(110L)의 입력단자(IN(UL), IN(VL), IN(WL)) 각각 저압측의 U상, V상 및 W상 입력신호를 입력받는 데 사용된다. 공통접지단자(COM)는 외부로부터 공통접지신호(COM)를 입력받는 데 사용되고, 공급전압단자(VCC)는 공급전압을 입력받는 데 사용된다. 출력단자(OUT(UL), OUT(VL), OUT(WL))는 각각 저압측 스위칭소자를 구동하기 위한 출력신호를 출력시키는 데 이용된다. 저전압 집적회로의 출력단자(OUT(UL), OUT(VL), OUT(WL))로부터 출력된 출력신호는 U상, V상 및 W상 스위칭소자(121U, 121V, 121W)의 게이트로 각각 입력되어 U상, V상 및 W상 스위칭소자(121U, 121V, 121W)들을 턴-온 또는 턴-오프시킨다.V phase and W phase input signals on the low voltage side of the input terminals IN (UL), IN (VL) and IN (WL) of the low voltage integrated
한편, 저압측 U상 스위칭소자(121U)의 컬렉터는 고압측 U상 스위칭소자(120U)의 에미터와 연결되고, 저압측 V상 스위칭소자(121V)의 컬렉터는 고압측 V상 스위칭소자(120V)의 에미터와 연결되고, 저압측 W상 스위칭소자(121W)의 컬렉터는 고압측 W상 스위칭소자(120W)의 에미터와 연결된다. 즉, 각 상의 고압측 및 저압측 스위칭소자는 서로 다른 집적회로에 의해 제어된다. The collector of the low voltage side U
그리고, 저압측 U상, V상 및 W상 스위칭소자의 컬렉터와 에미터 사이에도 프리휠링 다이오드(131U, 131V, 131W)가 역병렬로 연결된다.The
일 예에서 고전압 집적회로(110U, 110V, 110W)와 저전압 집적회로(110L)는 스위칭소자들이 불충분한 구동전압하에서 동작하는 것을 방지하기 위한 저전압 락아웃(Low Voltage Lock Out) 기능을 가질 수 있다. 스위칭소자들을 제어 및 구동하기 위한 구동전압은 모듈의 공급전압단자(VCC)와 공통접지단자(COM) 사이에 연결된 15V의 직류전원으로부터 공급된다. 안정된 동작을 위하여 이 전압은 15V ± 10% 정도로 조절된다. 구동전압(VCC, VBS)이 소정의 저전압 락아웃 레벨보다 낮은 레벨로 떨어질 경우, 고전압 집적회로(110U, 110V, 110W)에 연결된 스위칭소자들(120U, 120V, 120W) 및 저전압 집적회로(110L)에 연결된 스위칭소자들(121U, 121V, 121W)은 입력펄스신호에 상관없이 턴-오프되어 전류가 흐르지 않도록 한다.In one example, the high voltage
도 2는 도 1의 제어회로부품의 저전압 락아웃 기능을 나타내는 타이밍도로서, (A)는 입력 펄스신호를, (B)는 락아웃신호를, (C)는 공급전압을, (D)는 스위칭소자의 출력전류를, 그리고 (E)는 폴트-아웃신호를 각각 나타낸다.Fig. 2 is a timing chart showing a low-voltage lock-out function of the control circuit component of Fig. 1, in which (A) shows an input pulse signal, (B) shows a lockout signal, Output current of the switching element, and (E) a fault-out signal, respectively.
먼저, 공급전압(C)이 입력되어 기준전압 이상이 되면(a1) 락아웃신호(B)가 리세트(reset)되고 폴트아웃신호(E)가 상승한다. 락아웃신호(B)가 리세트된 상태에서 다음 입력펄스신호(A)가 입력되면, 저전압 집적회로에 연결된 스위칭소자들이 턴-온되어 전류가 출력되고(a2), 스위칭소자는 입력펄스신호(A)에 따라 스위칭 동작을 한다. 공급전압이 기준레벨 이하로 떨어지면(a3), 락아웃신호(b)가 세트되고, 폴트아웃신호(E)가 하강하면 스위칭소자는 턴-오프되고(a4), 입력펄스신호에 상관없이 공급전압이 기준전압 이상이 될 때(a6)까지 턴-오프 상태를 유지하여 전류가 흐르는 것을 차단한다.First, when the supply voltage C is inputted and becomes equal to or higher than the reference voltage (a1), the lock-out signal B is reset and the fault-out signal E rises. When the next input pulse signal A is input while the lock-out signal B is reset, the switching elements connected to the low-voltage integrated circuit are turned on to output a current (a2) A). When the supply voltage falls below the reference level (a3), the lock-out signal b is set. When the fault-out signal E falls, the switching element is turned off (a4) When the voltage becomes equal to or higher than the reference voltage, the current is prevented from flowing by maintaining the turn-off state until (a6).
이러한 이상 동작상태에서의 노이즈를 제거하기 위하여 필터(filter)가 고전압 집적회로 및 저전압 집적회로 내에 내장될 수 있다. 고전압 집적회로의 경우에도 동일한 방식으로 저전압 락아웃기능을 하므로, 그 설명을 생략하기로 한다.A filter may be embedded in the high voltage integrated circuit and the low voltage integrated circuit in order to remove the noise in this abnormal operation state. Voltage lock-out function in the same manner also in the case of a high-voltage integrated circuit, and a description thereof will be omitted.
또한, 저전압 집적회로(110L)에는 단락회로(short circuit)가 형성될 경우 모듈내의 소자를 보호하는 기능이 내장된다. 즉, 저전압 집적회로(110L)는 단락전류단자(CSC)로 입력되는 전압을 모니터링(monitoring)하여 이 전압이 소정의 기준전압(VSC(ref))을 초과할 경우, 폴트-아웃신호를 발생시키고 저압측 스위칭소자들(121U, 121V, 121W)을 턴-오프시킨다.In addition, the low-voltage
또한, 상기 저전압 집적회로(110L)는 소프트-스위칭(soft-switching) 기능을 갖는다. 상기 저전압 집적회로(110L)와 연결된 스위칭소자, 즉 IGBT는 하드 오프(hard off)될 경우 약 100V 정도로 큰 오버-슛(over shoot) 전압을 발생시키기 때문에 소자에 치명적인 영향을 미치게 된다. 하드-오프(hard-off)는 주로 단락회로가 형성될 경우에 발생되는데, 단락회로가 형성될 경우 폴트-아웃단자(VF0)를 통해 마이컴(도시되지 않음)으로 폴트-아웃신호가 전달된다. 마이컴에서는 모듈을 보호하기 위하여 스위칭소자를 턴-오프시키는 명령을 내려 모듈을 셧다운시키게 된다. 이때, 저전압 집적회로(110L) 내에 내장된 보호회로가 활성화되어 상기 스위칭소자가 천천히 오프되도록 하는 소프트-스위칭이 수행된다. 이렇게 소프트-오프가 이루어질 경우에는 오버슛 전압은 30 내지 50V 정도가 된다.In addition, the low-voltage
이와 같이, 구동전압이 일정 레벨보다 떨어질 경우 또는 단락회로가 형성되어 과도한 전류가 흐를 경우 스위칭소자들을 턴-오프시키기 때문에 이상동작에 의한 소자의 손상 또는 파괴를 방지할 수 있다. 또한, 소프트-스위칭 동작이 수행되도록 함으로써 과도한 오버슛전압으로 인해 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.In this way, when the driving voltage is lower than a certain level, or when an excessive current flows due to the formation of a short circuit, the switching elements are turned off, thereby preventing damage or destruction of the device due to abnormal operation. In addition, by allowing the soft-switching operation to be performed, it is possible to prevent the device from being damaged due to excessive overshoot voltage.
저압측 구동부의 U상 스위칭소자(121U)의 컬렉터에는 U상 출력단자(U)가 연결되고, 게이트에는 저전압 집적회로(110L)의 U상 출력단자(OUT(UL))가 연결되며, 에미터에는 U상 출력신호의 전류를 검출하는 데 이용되는 U상 전류검출단자(NU)가 연결된다.The U phase output terminal U is connected to the collector of the U
그리고, 저압측 구동부의 V상 스위칭소자(121V)의 컬렉터에는 V상 출력단자(V)가 연결되고, 게이트에는 저전압 집적회로(110L)의 V상 출력단자(OUT(VL))가 연결되며, 에미터에는 V상 출력신호의 전류를 검출하는 데 이용되는 V상 전류검출단자(NV)가 연결된다.The V-phase output terminal V is connected to the collector of the V-
마찬가지로, 저압측 구동부의 W상 스위칭소자(121W)의 컬렉터에는 W상 출력단자(W)가 연결되고, 게이트에는 저전압 집적회로(110L)의 W상 출력단자(OUT(WL))가 연결되며, 에미터에는 W상 출력신호의 전류를 검출하는 데 이용되는 W상 전류검출단자(NW)가 연결된다.Similarly, the W phase output terminal W is connected to the collector of the W
이와 같이 각 상(phase)마다 전류검출을 위한 단자가 마련되어 있기 때문에 U상, V상 및 W상 전류의 검출을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 단락회로가 형성되어 과전류가 발생할 경우 이를 용이하게 검출하여 소자가 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 모듈 외부에 과전류 검출을 위한 장치를 별도로 구성하지 않아도 되므로 제조단가를 절감할 수도 있다.Since the terminals for current detection are provided for each phase in this manner, it is possible to easily detect the U-phase, V-phase, and W-phase currents. Accordingly, when a short circuit is formed and an overcurrent is generated, it is possible to detect the overcurrent easily and effectively prevent the device from being broken. In addition, since it is not necessary to separately configure an apparatus for detecting an overcurrent outside the module, manufacturing cost can be reduced.
일 예에서 부트스트랩(bootstrap) 회로를 구성하기 위한 제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드(140U, 140V, 140W)를 더 포함할 수 있다. 제1 부트스트랩 다이오드(140U)는 U상 고전압 집적회로(110U)의 부트스트랩 전원회로를 구성하고, 제2 부트스트랩 다이오드(140V)는 V상 고전압 집적회로(110V)의 부트스트랩 전원회로를 구성하며, 제3 부트스트랩 다이오드(140W)는 W상 고전압 집적회로(110W)의 부트스트랩 전원회로를 구성한다.Second and
제1, 제2 및 제3 부트스트랩 다이오드(140U, 140V, 140W)의 애노드는 고전압 집적회로의 공급전압단자(VCC)와, U상, V상 및 W상 고전압 집적회로(110U, 110V, 110W)의 각 전압입력단자(VCC)에 공통적으로 연결된다. 제1 부트스트랩 다이오드(140U)의 캐소드는 U상 고전압 집적회로(110U)의 플로팅전압단자(VB)와, 인버터 모듈(100)의 U상 고압측 플로팅전압단자(VB(U))에 공통적으로 연결된다. 제2 부트스트랩 다이오드(140V)의 캐소드는 V상 고전압 집적회로(110V)의 플로팅전압단자(VB)와, 인버터 모듈(100)의 V상 플로팅전압단자(VB(V))에 공통적으로 연결된다. 그리고 제3 부트스트랩 다이오드(140W)의 캐소드는 W상 고전압 집적회로(110W)의 플로팅전압단자(VB)와, 인버터 모듈(100)의 W상 플로팅전압단자(VB(W))에 공통적으로 연결된다.The first, second and third bootstrap diode (140U, 140V, 140W) of the anode and the supply voltage terminal (V CC) of a high voltage integrated circuit, U-phase, V-phase and W-phase high-voltage integrated circuit (110U, 110V, And 110W, respectively. The cathode of the
부트스트랩 다이오드가 전력용소자 내에 집적되는 경우, 부트스트랩 회로를 별도로 구비할 경우에 비해 장치의 부피를 줄일 수 있고 제조단가를 절감할 수 있는 등 여러 가지 이점이 있다.When the bootstrap diode is integrated in the power device, there are various advantages such that the volume of the device can be reduced and the manufacturing cost can be reduced, compared with the case where the bootstrap circuit is separately provided.
도 3은 일 예에 따른 3상 인버터 패키지의 핀 배치를 나타내는 외형도로서, 각 핀의 명칭은 도 1에 도시된 단자의 명칭과 대응된다. 도 3을 참조하면, 3상 인버터 패키지(200)의 좌측에는, 위로부터 저압측에 대한 공급전압단자(VCC), 공통접지단자(COM), 입력단자(IN(UL), IN( VL ), IN( WL )), 폴트아웃-단자(VFO), 폴트-아웃 듀레이션 단자(CFOD) 및 단락전류단자(CSC)가 차례로 배치된다. 이어서, 고압측 구동부의 U상에 대한 입력단자(IN(UH)), 전압공급단자(VCC (UH)), 플로팅전압단자(VB (U)), 플로팅리턴전압단자(VS(U))가 차례로 배치되고, 고압측 구동부의 V상에 대한 입력단자(IN(VH)), 전압공급단자(VCC ( VH )), 플로팅전압단자(VB (V)), 플로팅리턴전압단자(VS(V))가 배치되고, 고압측 구동부의 W상에 대한 입력단자(IN( WH )), 전압공급단자(VCC ( WH )), 플로팅전압단자(VB(W)), 플로팅리턴전압단자(VS(W))가 차례로 배치된다.Fig. 3 is an external view showing a pin arrangement of the three-phase inverter package according to an example. The names of the pins correspond to the names of the terminals shown in Fig. 3, the supply voltage terminal V CC , the common ground terminal COM, the input terminals IN (UL) and IN ( VL ) for the low-voltage side are connected to the left side of the three- , IN (WL)), out fault-terminal (V FO), a fault-out duration terminal (C FOD) and the short circuit current terminals (C SC) are arranged in turn. Subsequently, the input terminal IN (UH) , the voltage supply terminal V CC (UH ), the floating voltage terminal V B (U ), the floating return voltage terminal V s (U )) are arranged in turn, high-voltage-side input terminal of the phase V of the driving unit (iN (VH)), a voltage supply terminal (V CC (VH)), the floating voltage terminal (V B (V)), a floating return voltage terminal (V S (V)) input terminal of the phase W in is disposed, high-side driver (iN (WH)), a voltage supply terminal (V CC (WH)), the floating voltage terminal (V B (W)), And a floating return voltage terminal V S (W) .
3상 인버터 패키지(200)의 우측에는, 위로부터 U상 전류검출단자(NU), V상 전류검출단자(NV), W상 전류검출단자(NW), U상 출력신호단자(U), V상 출력신호단자(V), W상 출력신호단자(W) 및 모터 구동용 전원단자(P)가 순서대로 배치된다. 일 예에서 3상 인버터 패키지(200)는 핀(220)들이 패키지의 양 측면으로 배치되는 듀얼 인라인 패키지(Dual Inline Package; DIP) 구조로 이루어질 수 있다. 패키지의 일부에는 홈(230)이 형성되어 있고, 이 홈에 일부 핀이 배치되어 지그재그(zig-zag) 형태를 이룰 수 있다. 이 경우 홈(230)이 없는 경우에 비해 핀 사이의 간격을 줄이면서도 핀 사이의 절연거리를 확보할 수 있으므로 패키지의 사이즈를 줄일 수 있다.The U phase current detection terminal N U , the V phase current detection terminal N V , the W phase current detection terminal N W and the U phase output signal terminal U ), A V-phase output signal terminal (V), a W-phase output signal terminal (W), and a motor drive power source terminal (P) are arranged in this order. In one example, the three-
도 4는 일 예에 따른 3상 인버터 패키지의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 예에 따른 3상 인버터 패키지(300)는, 세라믹기판(310) 위에 전력용 소자(320)가 배치되고, 이와 이격되어 제어기판(330) 상에 제어회로부품(340)이 배치된다. 제어기판(330)은 세라믹기판(310)과 다른 높이를 갖도록 설치된다. 나머지 공간에는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound; EMC)와 같은 몰딩재료(350)가 채워지고, 몰딩재료(350)의 양측면으로 복수개의 외부리드들(371, 372)이 배치된다. 제1 외부리드(371)는 세라믹기판(310)에 직접 연결된다. 일부는 몰딩재료(350) 내에 위치하며 일부는 몰딩재료(350) 밖으로 노출된다. 제1 외부리드(371)의 두께는 세라믹기판(310)의 두께, 구체적으로 세라믹기판(310)의 구성부분 중 제1 외부리드(371)에 접하는 부분(311)의 두께보다 작다. 제2 외부리드(372)는 제어기판(330)에 직접 연결된다. 일부는 몰딩재료(350) 내에 위치하며 일부는 몰딩재료(350) 밖으로 노출된다. 제2 외부리드(372)의 두께는 제어기판(330)의 두께보다 작다. 몰딩재료(350)는 세라믹기판(310)의 바닥면과, 제1 외부리드(371)와, 그리고 제2 외부리드(372)를 노출시킨다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 제1 외부리드들(371) 중 일부는 패키지의 양 측면에 형성되는 적어도 하나의 홀에 배치되어 제1 외부리드들(371)이 지그재그 모양으로 배치될 수 있다. 전력용소자(320)는 예를 들어 IGBT 또는 모스펫(MOSFET)과 같은 스위칭소자(321)와, 프리휠링 다이오드(322)가 될 수 있으며, 제어회로부픔(340)은 예를 들어 고전압 또는 저전압 집적회로가 될 수 있다. 제어회로부품(340)이 탑재된 리드프레임(330)과 전력용 소자(320)는 전도성이 좋은 알루미늄 와이어(Al wire)(360)에 의해 서로 연결된다. 본 예에 있어서, 세라믹기판(310)의 바닥면이 외부로 노출됨에 따라 소자에서 발생되는 열을 패키지 외부로 효과적으로 방출할 수 있다.4 is a cross-sectional view of a three-phase inverter package according to an example. 4, a three-
도 5는 다른 예에 따른 3상 인버터 패키지의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 디비씨(Direct Bonding Copper; DBC) 기판(410) 위에 전력용 소자(420)가 배치되고, 이와 이격되어 제어기판(430) 상에 제어회로 부품(440)이 배치된다. 제어기판(430)은 디비씨 기판(410)과 다른 높이를 갖도록 설치된다. 나머지 공간에는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound; EMC)와 같은 몰딩재료(450)가 채워지고, 몰딩재료(450)의 양측면으로 복수개의 외부리드들(471, 472)이 배치된다. 제1 외부리드들(471)은 디비씨 기판(410)에 직접 연결된다. 일부는 몰딩재료(450) 내에 위치하며 일부는 몰딩재료(450) 밖으로 노출된다. 제1 외부리드들(471) 각각의 두께는 디비씨 기판(410)의 두께, 구체적으로 디비씨 기판(410)의 구성부분 중 제1 외부리드(471)에 접하는 부분(411)의 두께보다 작다. 제2 외부리드들(472)은 제어기판(430)에 직접 연결된다. 일부는 몰딩재료(450) 내에 위치하며 일부는 몰딩재료(450) 밖으로 노출된다. 제2 외부리드들(472) 각각의 두께는 제어기판(430)의 두께보다 작다. 몰딩재료(450)는 디비씨 기판(410)의 바닥면과, 제1 외부리드(471)와, 그리고 제2 외부리드(472)를 노출시킨다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 제1 외부리드들(471) 중 일부는 패키지의 양 측면에 형성되는 적어도 하나의 홀에 배치되어 제1 외부리드들(471)이 지그재그 모양으로 배치될 수 있다. 전력용소자(420)는 예를 들어 IGBT 또는 모스펫(MOSFET)과 같은 스위칭소자(421)와, 프리휠링 다이오드(422)가 될 수 있으며, 제어회로부품(440)은 예를 들어 고전압 또는 저전압 집적회로가 될 수 있다. 제어회로부품(440)이 탑재된 리드프레임(430)과 전력용 소자(420)는 전도성이 좋은 알루미늄 와이어(Al wire)(460)에 의해 서로 연결된다. DBC 기판(410)은 절연내압이 우수하고 열전도성이 우수하고, 그 바닥면이 외부로 노출되어 있기 때문에 소자에서 발생되는 열을 패키지 외부로 효과적으로 방출할 수 있다.5 is a cross-sectional view of a three-phase inverter package according to another example. 5, a
410...디비씨(DBC) 기판 420...전력용소자
430...제어기판 440...제어회로부품
450...몰딩재료 460...알루미늄와이어
471...제1 외부리드 472...제2 외부리드410 ...
430 ...
450 ...
471 ... first
Claims (9)
상기 제1 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로와, 상기 제3 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로와, 상기 제5 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로와, 상기 제2, 제4 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 저전압 집적회로를 포함하는 제어회로부품;
상기 제4 내지 제6 스위칭소자의 일측 단자와 각각 연결되어 상기 스위칭소자에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 전류검출단자;
상부에 상기 전력용소자가 설치되는 디비씨(DBC)기판;
상기 디비씨기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며, 상기 디비씨기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제어기판;
상기 디비씨기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들;
상기 제어기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들; 및
상기 디비씨기판 및 제어기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 디비씨기판 및 제어기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고,
상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 디비씨기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제어기판의 두께보다 작은 3상 인버터 패키지.A first and a second switching elements for generating a U-phase output signal in a three-phase load; third and fourth switching elements for generating a V-phase output signal in the three-phase load; A power device including fifth and sixth switching devices for generating an output signal;
A first high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the first switching device; a second high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the third switching device; a third high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the fifth switching device; A control circuit component including an integrated circuit and a low-voltage integrated circuit for controlling switching operations of the second, fourth, and sixth switching elements;
A current detection terminal connected to one terminal of each of the fourth through sixth switching elements to detect an output current flowing to the switching element;
(DBC) substrate on which the power capacitor is installed;
A control board having a different height from the divisible board, the control board being installed independently from the divisible board and having the control circuitry installed thereon;
A plurality of first outer leads arranged to be connected to one side of the divisible substrate;
A plurality of second outer leads arranged to be connected to one side of the control board; And
And a molding material arranged on the divisible substrate and the control substrate to cover the divisible substrate and the control substrate and expose the plurality of first and second outer leads,
Wherein the thickness of each of the first outer leads is less than the thickness of the divisible substrate and the thickness of each of the second outer leads is less than the thickness of the control board.
상기 제1 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제1 고전압 집적회로와, 상기 제3 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제2 고전압 집적회로와, 상기 제5 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 제3 고전압 집적회로와, 상기 제2, 제4 및 제6 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 저전압 집적회로를 포함하는 제어회로부품;
상기 제4 내지 제6 스위칭소자의 일측 단자와 각각 연결되어 상기 스위칭소자에 흐르는 출력전류를 검출하기 위한 전류검출단자;
상부에 상기 전력용소자가 설치되는 세라믹기판;
상기 세라믹기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며 상기 세라믹기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제어기판;
상기 세라믹기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들;
상기 제어기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들; 및
상기 세라믹기판의 바닥면을 노추시키면서 상기 세라믹기판 및 제어기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 세라믹기판 및 제어기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고,
상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 세라믹기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제어기판의 두께보다 작은 3상 인버터 패키지.A first and a second switching elements for generating a U-phase output signal in a three-phase load; third and fourth switching elements for generating a V-phase output signal in the three-phase load; A power device including fifth and sixth switching devices for generating an output signal;
A first high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the first switching device; a second high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the third switching device; a third high voltage integrated circuit for controlling a switching operation of the fifth switching device; A control circuit component including an integrated circuit and a low-voltage integrated circuit for controlling switching operations of the second, fourth, and sixth switching elements;
A current detection terminal connected to one terminal of each of the fourth through sixth switching elements to detect an output current flowing to the switching element;
A ceramic substrate on which the power capacitor is installed;
A control board which is spaced apart from the ceramic substrate and has a different height, the control board being installed independently from the ceramic substrate and having the control circuit components mounted thereon;
A plurality of first outer leads arranged to be connected to one side of the ceramic substrate;
A plurality of second outer leads arranged to be connected to one side of the control board; And
And a molding material arranged on the ceramic substrate and the control substrate so as to cover the ceramic substrate and the control substrate while exposing the plurality of first and second outer leads while subjecting the bottom surface of the ceramic substrate to intrusion,
Wherein the thickness of each of the first outer leads is less than the thickness of the ceramic substrate and the thickness of each of the second outer leads is less than the thickness of the control board.
상기 제1 고전압 집적회로, 제2 고전압 집적회로, 및 제3 고전압 집적회로에 부트스트랩 전압을 인가하도록 각각 배치되는 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드를 더 포함하는 3상 인버터 패키지.3. The method according to claim 1 or 2,
Second, and third bootstrap diodes, respectively, configured to apply a bootstrap voltage to the first high voltage integrated circuit, the second high voltage integrated circuit, and the third high voltage integrated circuit.
상기 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 애노드는 상기 제1, 제2, 및 제3 고전압 집적회로의 각각의 전압입력단자에 공통으로 연결되고, 상기 제1, 제2, 및 제3 부트스트랩 다이오드의 각 캐소드는 상기 제1, 제2, 및 제3 고전압 집적회로의 각각의 고압측 플로팅전압단자에 연결되는 3상 인버터 패키지.The method of claim 3,
Wherein each anode of the first, second and third bootstrap diodes is connected in common to a voltage input terminal of each of the first, second and third high voltage integrated circuits, the first, And each cathode of the third bootstrap diode is connected to a high voltage side floating voltage terminal of each of the first, second and third high voltage integrated circuits.
상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 전력용 모스펫(MOSFET)인 3상 인버터 패키지.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first to sixth switching elements are power MOSFETs.
상기 제1 내지 제6 스위칭소자는 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)이고, 상기 절연게이트 바이폴라 트랜지스터의 에미터와 컬렉터에 양단이 접속되는 프리휠링 다이오드(free wheeling diode)를 더 포함하는 3상 인버터 패키지.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first to sixth switching elements are insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and further comprising a free wheeling diode having both ends connected to the emitter and the collector of the insulated gate bipolar transistor.
상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들이 각각 패키지의 양측에 배열되는 듀얼인라인패키지(dual inline package; DIP) 구조를 갖는 3상 인버터 패키지.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of first and second outer leads are arranged on both sides of the package, respectively.
상기 복수의 제1 외부 리드들 중 일부는 패키지의 양 측면에 형성되는 적어도 하나의 홈에 배치되어 상기 제1 외부 리드들이 지그재그 모양으로 배치되는 3상 인버터 패키지.8. The method of claim 7,
Wherein a portion of the plurality of first outer leads is disposed in at least one groove formed on both sides of the package such that the first outer leads are arranged in a zigzag shape.
상기 제1 기판과 이격되면서 다른 높이를 가지며, 상기 제1 기판과는 독립적으로 설치되되, 상부에 상기 제어회로부품이 설치되는 제2 기판;
상기 제1 기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제1 외부리드들;
상기 제2 기판의 일 측면에 연결되도록 배치되는 복수의 제2 외부리드들; 및
상기 제1 기판 및 제2 기판을 덮고 상기 복수의 제1 및 제2 외부리드들을 노출시키도록 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 배열되는 몰딩재료를 포함하고,
상기 제1 외부리드들 각각의 두께는 상기 제1 기판의 두께보다 작고, 상기 제2 외부리드들 각각의 두께는 상기 제2 기판의 두께보다 작은 3상 인버터 패키지.
A plasma display panel comprising: a first substrate on which a power consumption cell is installed;
A second substrate spaced apart from the first substrate and having a different height, the second substrate being provided independently of the first substrate and having the control circuit component mounted thereon;
A plurality of first outer leads arranged to be connected to one side of the first substrate;
A plurality of second external leads arranged to be connected to one side of the second substrate; And
And a molding material arranged on the first and second substrates to cover the first and second substrates and expose the plurality of first and second outer leads,
Wherein the thickness of each of the first outer leads is less than the thickness of the first substrate and the thickness of each of the second outer leads is less than the thickness of the second substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20150025713A KR20150039155A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Three-phase inverter package |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20150025713A KR20150039155A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Three-phase inverter package |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140006216A Division KR20140022933A (en) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | Three-phase inverter package |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150039155A true KR20150039155A (en) | 2015-04-09 |
Family
ID=53029539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20150025713A KR20150039155A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Three-phase inverter package |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20150039155A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190123099A (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 현대자동차주식회사 | Power module with stacked and fabricating method thereof |
CN110445424A (en) * | 2019-09-17 | 2019-11-12 | 广东美的制冷设备有限公司 | Drive control integrated device and air conditioner |
CN110504868A (en) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 广东美的制冷设备有限公司 | Drive control integrated device and air conditioner |
-
2015
- 2015-02-24 KR KR20150025713A patent/KR20150039155A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190123099A (en) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 현대자동차주식회사 | Power module with stacked and fabricating method thereof |
CN110445424A (en) * | 2019-09-17 | 2019-11-12 | 广东美的制冷设备有限公司 | Drive control integrated device and air conditioner |
CN110504868A (en) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 广东美的制冷设备有限公司 | Drive control integrated device and air conditioner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9555828B2 (en) | Electronic control unit and electric power steering apparatus having the same | |
US8705257B2 (en) | Switching module including a snubber circuit connected in parallel to a series-connected unit of flowing restriction elements | |
JP4002893B2 (en) | Single lead frame H-bridge | |
US9894804B2 (en) | Electronic control unit and electric power steering apparatus having the same | |
JP4002894B2 (en) | H-bridge with single lead frame | |
CN107710407B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
JP6598739B2 (en) | Semiconductor module | |
US20140226376A1 (en) | Electronic circuit | |
JP2018520625A (en) | Power converter physical topology | |
JP6230946B2 (en) | Power conversion device and railway vehicle equipped with the same | |
EP2984742A1 (en) | Architecture of drive unit employing gallium nitride switches | |
JP2006197735A (en) | Inverter | |
CN107492531B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
CN107710580B (en) | Circuit arrangement for fast switching of a converter | |
KR20150039155A (en) | Three-phase inverter package | |
US9373560B2 (en) | Drive circuit device | |
US10164530B2 (en) | Boost chopper circuit including switching device circuit and backflow prevention diode circuit | |
KR101366588B1 (en) | High integrated power module package | |
JP4904851B2 (en) | Semiconductor device with overvoltage protection circuit | |
KR20140022933A (en) | Three-phase inverter package | |
KR20080053019A (en) | Three-phase inverter circuit and integrated power module having the same | |
CN215528886U (en) | Inverter device | |
US20230155532A1 (en) | Power Module with Protection Circuit | |
KR20080053020A (en) | Three-phase inverter circuit and integrated power module having the same | |
Lee et al. | New SMD-IPM: Explore How to Make Low-Power Inverter Design More Compact and Cost-efficient |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |