KR20150105182A - Semiconductor device, and motor and air-conditioner using the same - Google Patents

Semiconductor device, and motor and air-conditioner using the same Download PDF

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겐지 사꾸라이
다이스께 마에다
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가부시키가이샤 히타치 파워 디바이스
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Abstract

The objective of the present invention is to provide a semiconductor device for driving a motor, which can improve the overvoltage resistance performance while suppressing increase of power loss. The semiconductor device comprises: an inverter circuit which outputs electricity to drive a motor by switching of a plurality of semiconductor switching devices (T1-T6); and driving circuits (KT, KB) which drive the semiconductor switching devices (T1-T6). The semiconductor device also comprises a zener diode (ZDP) for surge absorption which is connected between a power source voltage (VDC) of the inverter circuit and a ground voltage. The inverter circuit, the driving circuits (KT, KB) and the zener diode (ZDP) are sealed with a resin in order to form one package. The temperature of the inverter circuit, the driving circuits, and the zener diode increases, by the heating of the zener diode (ZDP).

Description

반도체 장치 및 그것을 사용하는 모터와 공조기{SEMICONDUCTOR DEVICE, AND MOTOR AND AIR-CONDITIONER USING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a semiconductor device and a motor using the same,

본 발명은, 모터 구동에 적용할 수 있는 반도체 장치 및 그것을 사용하는 모터와 공조기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device applicable to motor driving, and a motor and an air conditioner using the semiconductor device.

최근, 교류 모터는, 파워 반도체 스위칭 소자를 포함하는 인버터 회로에 의해 가변속 구동되고 있다. 이 인버터 회로 및 그 제어 회로를 포함하는 모터 구동 장치를 하나의 반도체 칩 혹은 복수 반도체 칩의 반도체 집적 회로에 의해 구성하고, 모터 구동 장치를 소형화하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).In recent years, an AC motor is driven at a variable speed by an inverter circuit including a power semiconductor switching element. There has been known a technique for constituting a motor drive apparatus including this inverter circuit and its control circuit by a semiconductor chip or a semiconductor integrated circuit of a plurality of semiconductor chips to downsize the motor drive apparatus (for example, see Patent Document 1 ).

도 11을 사용해서, 상기 종래 기술에 의한 고내압 모터 구동용 반도체 장치의 일례를 설명한다.With reference to Fig. 11, an example of the conventional high voltage motor driving semiconductor device will be described.

도 11의 고내압 모터 구동용 반도체 장치(10)(이하, 고내압 모터 구동용 IC라고 칭함)는, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')을 구비하고 있다. 도 11의 T1 내지 T6은 3상 모터를 구동하기 위한 6개의 스위칭 소자이며, 도 11의 예에서는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)이다. D1 내지 D6은 각각의 IGBT에 역병렬로 접속된 환류 다이오드이다. P1은 U상의 출력 단자, P2는 V상의 출력 단자, P3은 W상의 출력 단자이다. 이들 출력 단자는 모터의 고정자 코일(8)에 접속되어 있다.The high voltage motor drive semiconductor device 10 (hereinafter referred to as a high voltage motor drive IC) of FIG. 11 includes a semiconductor device 10 'for driving a high voltage motor. In Fig. 11, T1 to T6 are six switching elements for driving the three-phase motor, and in the example of Fig. 11, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). D1 to D6 are reflux diodes connected in anti-parallel to each IGBT. P1 is the output terminal of the U phase, P2 is the output terminal of the V phase, and P3 is the output terminal of the W phase. These output terminals are connected to the stator coil 8 of the motor.

VUT는, U상 상측 아암 제어 신호이며, U상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P11)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→U상 상측 아암 IGBT(T1)라고 하는 경로로 전달된다. VVT는, V상 상측 아암 제어 신호이며, V상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P12)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→V상 상측 아암 IGBT(T2)라고 하는 경로로 전달된다. VWT는, W상 상측 아암 제어 신호이며, W상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P13)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→W상 상측 아암 IGBT(T3)라고 하는 경로로 전달된다.The VUT is a U-phase upper arm control signal, which is input from the U-phase upper arm control signal input terminal P11 and is input from the logic circuit LG to the upper arm drive circuit KT to the U-phase upper arm IGBT (T1) Path. VVT is a V-phase upper arm control signal which is inputted from the V-phase upper arm control signal input terminal P12 and is inputted to the logic circuit LG → upper arm drive circuit KT → V-phase upper arm IGBT T2 Path. The VWT is a W-phase upper arm control signal, which is input from the W-phase upper arm control signal input terminal P13 and is connected to the logic circuit LG → upper arm drive circuit KT → W-phase upper arm IGBT (T3) Path.

VUB는, U상 하측 아암 제어 신호이며, U상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P14)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→U상 하측 아암 IGBT(T4)라고 하는 경로로 전달된다. VVB는, V상 하측 아암 제어 신호이며, V상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P15)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→V상 하측 아암 IGBT(T5)라고 하는 경로로 전달된다. VWB는, W상 하측 아암 제어 신호이며, W상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P16)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→W상 하측 아암 IGBT(T6)라고 하는 경로로 전달된다.The VUB is a U-phase lower arm control signal and is inputted from the U-phase lower arm control signal input terminal P14 and is connected to the logic circuit LG → lower arm drive circuit KB → U-upper and lower arm IGBT (T4) Path. VVB is the V-phase lower arm control signal and is inputted from the V-phase lower arm control signal input terminal P15 and is connected to the logic circuit LG through the lower arm drive circuit KB and the V- Path. VWB is a W-phase lower arm control signal and is inputted from the W-phase lower arm control signal input terminal P16 and is called a logic circuit LG → lower arm drive circuit KB → W upper lower arm IGBT (T6) Path.

상기 6개의 제어 신호(VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB)는 제어용 반도체 장치(7)가 출력된다.The control semiconductor device 7 outputs the six control signals VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, and VWB.

도 11에서 차지 펌프 회로(CH)는 상측 아암 IGBT 구동용 전원 전압(VCP)을 생성하는 회로이다. 다이오드(D7, D8) 및 콘덴서(C3, C4)는 차지 펌프 회로용의 외장형 부품이다. 차지 펌프 회로(CH)를 동작시키기 위한 클럭 신호(VCL)는, 고내압 모터 구동용 IC(10)의 내부 회로에 의해 생성되고, 차지 펌프 회로(CH)에 입력된다.In Fig. 11, the charge pump circuit CH is a circuit for generating the power supply voltage VCP for driving the upper arm IGBT. Diodes D7 and D8 and capacitors C3 and C4 are external components for the charge pump circuit. The clock signal VCL for operating the charge pump circuit CH is generated by the internal circuit of the high voltage motor drive IC 10 and is input to the charge pump circuit CH.

내부 전원 회로(11)는 구동 회로용 전원 전압(Vcc)을 기초로 제어용 반도체 장치(7)의 전원 전압(VB)을 생성한다. 과전류 검출 회로(16)는, 션트 저항(Rs)의 전압이 있는 레벨 이상으로 되면 로직 회로(LG)에 과전류 검지 신호를 출력한다. The internal power supply circuit 11 generates the power supply voltage VB of the controlling semiconductor device 7 based on the power supply voltage Vcc for the driving circuit. The overcurrent detection circuit 16 outputs an overcurrent detection signal to the logic circuit LG when the voltage of the shunt resistor Rs becomes equal to or higher than the level.

제어용 반도체 장치(7)는 고내압 모터 구동용 IC(10)로부터, 전원 전압(VB)을 입력하고, 6개의 제어 신호(VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB)를 고내압 모터 구동용 IC(10)에 출력한다.The control semiconductor device 7 receives the power supply voltage VB from the high voltage motor drive IC 10 and outputs the six control signals VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, and VWB to the high voltage- And outputs it to the IC 10.

도 11의 C1, C2, C5는 전원 안정화용 콘덴서이다.C1, C2, and C5 in Fig. 11 are power source stabilization capacitors.

상기와 같은 고내압 모터 구동용 IC(10)에 있어서, 고압 전원 전압(VDC)에 서지 전압 등에 의한 과전압이 인가되면, 고내압 모터 구동용 IC(10)가 고장날 가능성이 있다. 따라서, 도 11에 도시하는 종래의 기술에서는, 서지 전압에 의한 고장을 방지하므로, 고압 전원 전위(VDC)와 접지 전위 사이에 제너 다이오드(ZD)가 외장형으로 프린트 기판 상의 배선에 의해 접속된다.In the above-described high voltage motor drive IC 10, if an overvoltage due to a surge voltage or the like is applied to the high voltage power supply voltage VDC, the high voltage motor drive IC 10 may fail. Therefore, in the conventional technique shown in Fig. 11, the zener diode ZD is externally connected by the wiring on the printed circuit board between the high-voltage power supply potential VDC and the ground potential, so as to prevent breakdown due to the surge voltage.

일본 특허 공개 제2008-228547호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-228547

상기 종래 기술에서는, 프린트 기판 상에서, 외장형 제너 다이오드를 배치함으로써, 서지 전압에 의한 과전압을 억제하고 있다. 그러나, 회생 전류에 의해 과전압이 발생하는 경우는, 서지 전압에 의한 과전압과는 달리, 장시간 제너 다이오드에 전류가 흐른다. 이때, 제너 전압은, 비교적 큰 플러스의 온도 의존성을 갖고 있으므로, 온도 상승과 함께 커진다. 그리고, 제너 전압이 고내압 모터 구동용 IC의 내압을 초과하면, 고내압 모터 구동용 IC가 고장날 가능성이 있다.In the above-described conventional technique, an external type zener diode is disposed on a printed circuit board to suppress an overvoltage due to a surge voltage. However, when an overvoltage occurs due to the regenerative current, unlike the overvoltage due to the surge voltage, a current flows through the zener diode for a long time. At this time, since the Zener voltage has a relatively large positive temperature dependency, it increases with temperature rise. If the zener voltage exceeds the breakdown voltage of the high voltage motor drive IC, the high voltage motor drive IC may fail.

이를 방지하기 위해서는, 고내압 모터 구동용 IC의 내압을 향상시킬 필요가 있다. 고내압 모터 구동용 IC의 내압을 향상시키기 위해서는, 고내압 모터 구동용 IC 내의 고전압이 인가되는 모든 소자의 소자 구조에 있어서, 반도체층을 저농도화되거나 두껍게 하거나 하여 내압을 향상시킬 필요가 있다. 그러나, 고내압 모터 구동용 IC 내의 출력단 소자[도 11에서는, IGBT(T1 내지 T6) 및 다이오드(D1 내지 D6)]는, 내압과 발생 전력 손실이 트레이드 오프의 관계로 되어 있고, 내압을 향상시키면, 발생 전력 손실이 증가한다.To prevent this, it is necessary to improve the breakdown voltage of the high voltage motor drive IC. In order to improve the breakdown voltage of the high voltage motor drive IC, it is necessary to improve the breakdown voltage in the device structure of all elements to which a high voltage is applied in the high breakdown voltage motor drive IC by making the semiconductor layer low or thick. However, the output terminal elements (IGBTs T1 to T6 and diodes D1 to D6 in Fig. 11) in the high voltage motor drive IC are in a trade-off relationship between the breakdown voltage and the generated power loss, and when the breakdown voltage is improved , The generated power loss increases.

따라서, 본 발명은, 전력 손실의 증가를 억제하면서 내과전압 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 장치 및 그것을 사용하는 모터와 공조기를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving internal voltage performance while suppressing an increase in power loss, and a motor and an air conditioner using the semiconductor device.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 반도체 장치는, 복수의 반도체 스위칭 소자의 스위칭에 의해 모터를 구동하기 위한 전력을 출력하는 전력 변환 회로와, 복수의 반도체 스위칭 소자를 구동하는 구동 회로를 구비하는 것으로서, 전력 변환 회로의 전원 전위와 접지 전위 사이에 접속되는 서지 흡수용의 반도체 소자를 구비하고, 전력 변환 회로와, 구동 회로와, 반도체 소자가, 1개의 패키지를 구성하도록 수지 밀봉된다.In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a power conversion circuit for outputting power for driving a motor by switching of a plurality of semiconductor switching elements, and a driving circuit for driving the plurality of semiconductor switching elements And a surge absorption semiconductor element connected between the power supply potential and the ground potential of the power conversion circuit. The power conversion circuit, the drive circuit, and the semiconductor element are resin-sealed so as to form one package.

또한, 본 발명에 의한 모터는, 고정자 코일에 전압을 인가하는 모터 구동용 반도체 장치를 내장하고, 이 모터 구동용 반도체 장치로서 상기 본 발명에 의한 반도체 장치를 사용한다.Further, the motor according to the present invention incorporates a motor drive semiconductor device for applying a voltage to the stator coil, and the semiconductor device according to the present invention is used as the motor drive semiconductor device.

또한, 본 발명에 의한 공조기는, 실외기 및 실내기를 구비하고, 실외기 또는 실내기가 팬 모터를 갖고, 이 팬 모터로서 상기 본 발명에 의한 모터를 사용한다.Further, the air conditioner according to the present invention includes an outdoor unit and an indoor unit, and the outdoor unit or the indoor unit has a fan motor, and the motor according to the present invention is used as the fan motor.

본 발명에 따르면, 서지 흡수용 반도체 소자의 발열에 의해 전력 변환 회로의 반도체 스위칭 소자의 온도가 상승하므로, 소자 구조를 바꾸지 않아도, 온도 상승 시에 반도체 스위칭 소자의 내압을 높게 할 수 있다. 이에 의해, 반도체 장치의 전력 손실의 증가를 억제하면서 내과전압 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 반도체 장치에 따르면, 모터나 공조기의 과전압에 대한 신뢰성이 향상된다.According to the present invention, since the temperature of the semiconductor switching element of the power conversion circuit is raised by the heat of the surge absorption semiconductor element, the breakdown voltage of the semiconductor switching element can be increased at the time of temperature rise without changing the element structure. Thereby, it is possible to improve the internal voltage performance while suppressing an increase in the power loss of the semiconductor device. Further, according to the semiconductor device of the present invention, reliability against overvoltage of the motor and the air conditioner is improved.

상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시예의 설명에 의해 명백하게 된다.Other matters, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the following description of the embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예 1인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 고내압 모터 구동용 IC의 실장 구조예를 도시하는 도면이다.
도 3은 고내압 모터 구동용 반도체 칩 및 제너 다이오드 칩에 있어서의 내압의 온도 특성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 조립도이다.
도 8은 실시예 5의 일 변형예인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 조립도이다.
도 9는 실시예 5의 다른 변형예인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 외관도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 6인 모터 구동 시스템의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 종래 기술에 의한 고내압 모터 구동용 반도체 장치의 일례를 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing a circuit configuration of a motor driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of the mounting structure of a high voltage motor drive IC.
3 is a diagram showing an example of the temperature characteristics of the breakdown voltage in the semiconductor device for driving a high voltage motor and the Zener diode chip.
4 is a diagram showing a circuit configuration of a motor driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
5 is a diagram showing a circuit configuration of a motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
6 is a diagram showing a circuit configuration of a motor driving apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
Fig. 7 is a schematic view showing the construction of a motor according to a fifth embodiment of the present invention.
8 is a schematic assembly view showing a configuration of a motor which is a modification of the fifth embodiment.
9 is a schematic external view showing the configuration of a motor which is another modification of the fifth embodiment.
10 is a diagram showing a circuit configuration of a motor drive system according to Embodiment 6 of the present invention.
11 is a diagram showing an example of a semiconductor device for driving a high voltage motor according to the prior art.

이하, 본 발명의 실시예에 대해, 도면을 사용해서 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[실시예 1][Example 1]

도 1은, 본 발명의 실시예 1인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시한다.1 shows a circuit configuration of a motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

도 1의 고내압 모터 구동용 반도체 장치(10P)(이하, 고내압 모터 구동용 IC라고 칭함)는, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')을 구비하고 있다. 고내압 모터 구동용 IC의 내압은, 예를 들어 약 100 내지 약 1000V이다. 도 1의 T1 내지 T6은 3상 모터를 구동하기 위한 6개의 반도체 스위칭 소자이며, 도 1의 예에서는 IGBT이다. 도 1의 D1 내지 D6은 각각의 IGBT에 역병렬로 접속된 환류 다이오드이다. 이들 IGBT(T1 내지 T6) 및 환류 다이오드(D1 내지 D6)에 의해, 모터에 전압을 인가해서 전력을 공급하는 전력 변환 회로, 본 실시예에서는 3상 브릿지를 포함하는 인버터 회로가 구성된다. P1 내지 P3은 3상 교류 출력 단자이며, P1은 U상의 출력 단자, P2는 V상의 출력 단자, P3은 W상의 출력 단자이다. 이 출력 단자는 모터의 고정자 코일(8)에 접속되어 있다.The high voltage motor drive semiconductor device 10P (hereinafter referred to as a high voltage motor drive IC) of FIG. 1 includes a semiconductor device 10 'for driving a high voltage motor. The internal pressure of the high voltage motor drive IC is, for example, about 100 to about 1000 V. In Fig. 1, T1 to T6 are six semiconductor switching elements for driving a three-phase motor, and in the example of Fig. 1, they are IGBTs. D1 to D6 in Fig. 1 are reflux diodes connected in anti-parallel to each IGBT. The IGBTs T1 to T6 and the reflux diodes D1 to D6 constitute an inverter circuit including a three-phase bridge in this embodiment, which is a power conversion circuit for applying a voltage to the motor to supply power. P1 to P3 are three-phase AC output terminals, P1 is an output terminal of the U phase, P2 is an output terminal of the V phase, and P3 is an output terminal of the W phase. This output terminal is connected to the stator coil 8 of the motor.

VUT는, U상 상측 아암 제어 신호이며, U상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P11)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→U상 상측 아암 IGBT(T1)라고 하는 경로로 IGBT(T1)의 게이트에 전달된다. VVT는, V상 상측 아암 제어 신호이며, V상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P12)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→V상 상측 아암 IGBT(T2)라고 하는 경로로 IGBT(T2)의 게이트에 전달된다. VWT는, W상 상측 아암 제어 신호이며, W상 상측 아암 제어 신호 입력 단자(P13)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→상측 아암 구동 회로(KT)→W상 상측 아암 IGBT(T3)라고 하는 경로로 IGBTT3의 게이트에 전달된다.The VUT is a U-phase upper arm control signal, which is input from the U-phase upper arm control signal input terminal P11 and is input from the logic circuit LG to the upper arm drive circuit KT to the U-phase upper arm IGBT (T1) To the gate of the IGBT (T1). VVT is a V-phase upper arm control signal which is inputted from the V-phase upper arm control signal input terminal P12 and is inputted to the logic circuit LG → upper arm drive circuit KT → V-phase upper arm IGBT T2 To the gate of the IGBT (T2). The VWT is a W-phase upper arm control signal, which is input from the W-phase upper arm control signal input terminal P13 and is connected to the logic circuit LG → upper arm drive circuit KT → W-phase upper arm IGBT (T3) Path to the gate of IGBTT3.

VUB는, U상 하측 아암 제어 신호이며, U상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P14)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→U상 하측 아암 IGBT(T4)라고 하는 경로로 IGBTT4의 게이트에 전달된다. VVB는, V상 하측 아암 제어 신호이며, V상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P15)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→V상 하측 아암 IGBT(T5)라고 하는 경로로 IGBT(T5)의 게이트에 전달된다. VWB는, W상 하측 아암 제어 신호이며, W상 하측 아암 제어 신호 입력 단자(P16)로부터 입력되고, 로직 회로(LG)→하측 아암 구동 회로(KB)→W상 하측 아암 IGBT(T6)라고 하는 경로로, IGBTT6의 게이트에 전달된다.The VUB is a U-phase lower arm control signal and is inputted from the U-phase lower arm control signal input terminal P14 and is connected to the logic circuit LG → lower arm drive circuit KB → U-upper and lower arm IGBT (T4) Path to the gate of IGBTT4. VVB is the V-phase lower arm control signal and is inputted from the V-phase lower arm control signal input terminal P15 and is connected to the logic circuit LG through the lower arm drive circuit KB and the V- Path to the gate of the IGBT T5. VWB is a W-phase lower arm control signal and is inputted from the W-phase lower arm control signal input terminal P16 and is called a logic circuit LG → lower arm drive circuit KB → W upper lower arm IGBT (T6) Path to the gate of the IGBT T6.

이들 6개의 제어 신호(VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB)는 제어용 반도체 장치(7)가 출력한다. 그리고, 이들 제어 신호에 따라서, 상측 아암 구동 회로(KT)가 상측 아암 IGBT(T1 내지 T3)를 온ㆍ오프 구동하고, 하측 아암 구동 회로(KB)가 하측 아암 IGBT(T4 내지 T6)를 온ㆍ오프 구동한다. 이에 의해, 인버터 회로는 전원의 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여, 출력 단자(P1 내지 P3)에 출력한다. 그리고, 이 3상 교류 전압이 고정자 코일(8)에 인가됨으로써, 3상 교류 모터, 예를 들어 영구 자석식 동기 모터가 가변속 구동된다.These six control signals (VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, and VWB) are output by the control semiconductor device 7. The upper arm drive circuit KT turns on and off the upper arm IGBTs T1 to T3 and the lower arm drive circuit KB turns on the lower arm IGBTs T4 to T6 according to these control signals. Off. Thereby, the inverter circuit converts the direct-current voltage of the power supply into the three-phase alternating-current voltage and outputs it to the output terminals P1 to P3. The three-phase alternating-current motor, for example, the permanent-magnet synchronous motor is driven at a variable speed by applying the three-phase alternating-current voltage to the stator coil 8. [

도 1에서는, 제어용 반도체 장치(7)와 고내압 모터 구동용 IC(10P)가, 별도의 반도체 장치로 되어 있고, 제어 신호로서 상기 6개의 입력(VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB)을 사용하고 있지만, 제어용 반도체 장치(7)를 고내압 모터 구동용 IC(10P)에 내장하여, 제어 신호로서 모터의 속도 지령 신호(Vsp)를 사용해도 좋다.In FIG. 1, the control semiconductor device 7 and the high voltage motor driving IC 10P are separate semiconductor devices, and the six inputs (VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB) The control semiconductor device 7 may be incorporated in the high voltage motor drive IC 10P and the motor speed command signal Vsp may be used as the control signal.

도 1에서 차지 펌프 회로(CH)는 상측 아암 IGBT 구동용 전원 전압(VCP)을 생성하는 회로이다. 다이오드(D7, D8) 및 콘덴서(C3, C4)는 차지 펌프 회로용의 외장형 부품이다. 차지 펌프 회로(CH)를 동작시키기 위한 클럭 신호(VCL)는, 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 내부 회로(도시하지 않음)에 의해 생성되어, 차지 펌프 회로(CH)에 입력된다.In Fig. 1, the charge pump circuit CH is a circuit for generating the power supply voltage VCP for driving the upper arm IGBT. Diodes D7 and D8 and capacitors C3 and C4 are external components for the charge pump circuit. The clock signal VCL for operating the charge pump circuit CH is generated by an internal circuit (not shown) of the high voltage motor drive IC 10P and is input to the charge pump circuit CH.

내부 전원 회로(11)는 구동 회로용 전원 전압(Vcc)을 기초로 제어용 반도체 장치(7)의 전원 전압(VB)을 생성한다. 과전류 검출 회로(16)는, 션트 저항(Rs)의 전압이 미리 설정되는 레벨 이상으로 되면 로직 회로(LG)에 과전류 검지 신호를 출력한다. 로직 회로(LG)는 과전류 검지 신호를 수신하면, 상측 아암 구동 회로(KT) 및 하측 아암 구동 회로(KB)에 오프 신호를 송신하고, IGBT(T1 내지 T6)를 오프 상태로 한다. 이에 의해, 고내압 모터 구동용 IC(10P)를 과전류로부터 보호할 수 있다.The internal power supply circuit 11 generates the power supply voltage VB of the controlling semiconductor device 7 based on the power supply voltage Vcc for the driving circuit. The overcurrent detection circuit 16 outputs an overcurrent detection signal to the logic circuit LG when the voltage of the shunt resistor Rs becomes equal to or higher than a predetermined level. Upon receiving the overcurrent detection signal, the logic circuit LG transmits an OFF signal to the upper arm drive circuit KT and the lower arm drive circuit KB, and turns off the IGBTs T1 to T6. As a result, the high voltage motor drive IC 10P can be protected from the overcurrent.

제어용 반도체 장치(7)는 고내압 모터 구동용 IC(10P)로부터, 전원 전압(VB)을 입력하고, 6개의 제어 신호(VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB)를 고내압 모터 구동용 IC(10P)에 출력한다. 제어용 반도체 장치(7)로서는, 범용의 마이크로 컴퓨터나 모터 제어용 IC를 적용할 수 있다.The control semiconductor device 7 receives the power supply voltage VB from the high voltage motor drive IC 10P and outputs the six control signals VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, and VWB to the high voltage- And outputs it to the IC 10P. As the control semiconductor device 7, a general-purpose microcomputer or a motor control IC can be applied.

도 1의 C1, C2, C5는 전원 안정화용 콘덴서이다.C1, C2, and C5 in Fig. 1 are power source stabilization capacitors.

출력단의 인버터 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자로서, 본 실시예 1에서는 IGBT가 사용되고 있지만, IGBT로 한정되지 않고, MOSFET나 접합형 바이폴라 트랜지스터 등의 다른 반도체 스위칭 소자이어도 좋다. 또한, 도 1에서는 상측 아암 구동 방식으로서, 차지 펌프 방식을 사용하고 있지만, 부트 스트랩 방식 등의 다른 회로 방식을 사용해도 좋다.An IGBT is used in the first embodiment. However, the IGBT is not limited to an IGBT, and may be another semiconductor switching element such as a MOSFET or a junction type bipolar transistor. Although the charge pump system is used as the upper arm drive system in Fig. 1, another circuit system such as a bootstrap system may be used.

본 실시예 1에서는, 서지 전압에 의한 과전압을 억제하기 위해, 고압 전원 전위(VDC)와 접지 전위 사이에, 서지 흡수용의 제너 다이오드가 접속된다. 그리고, 이 제너 다이오드가 형성되어 있는 반도체 칩(ZDP)(이하, 제너 다이오드 칩이라고 칭함)과 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')이 1개의 패키지 내에 배치된다.In the first embodiment, a zener diode for surge absorption is connected between the high voltage power supply potential VDC and the ground potential in order to suppress the overvoltage due to the surge voltage. The semiconductor chip ZDP (hereinafter referred to as Zener diode chip) and the semiconductor device 10 'for driving the high voltage motor are formed in a single package.

또한, 서지 흡수용의 반도체 소자로서, 본 실시예 1에서는 제너 다이오드가 사용되지만, 이에 한정되지 않고, 애벌런치 다이오드, 서지 전압 흡수용 다이오드, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드, 정전압 다이오드 등을 사용해도 좋다. 또한 서지 흡수용의 반도체 소자에 대해서는, 필요한 내압을, 1개의 반도체 접합 구조로 얻어도 좋고, 복수개 직렬 접속하여 얻어도 좋다.Although a zener diode is used in the first embodiment as a surge absorption semiconductor element, the present invention is not limited to this, and even if an avalanche diode, a surge voltage absorbing diode, a TVS (Transient Voltage Suppressor) diode, good. Further, with respect to the semiconductor element for absorbing surge, the required breakdown voltage may be obtained by one semiconductor junction structure or a plurality of the semiconductor elements may be connected in series.

다음에, 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 구조에 대해 설명한다.Next, the structure of the high voltage motor driving IC 10P will be described.

도 2는 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 실장 구조의 일례를 나타낸다.2 shows an example of the mounting structure of the high voltage-resistant motor driving IC 10P.

도 2에 도시하는 바와 같이, 고내압 모터 구동용 IC(10P)에 있어서는, 금속 도체를 포함하는 다이 패드(DP) 상에, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')과 제너 다이오드 칩(ZDP)이, 땜납이나 은 페이스트 등의 도전성 접합재에 의해 접합된다. 이들 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')과 제너 다이오드 칩(ZDP), 고압 전원 단자용 리드(LE1) 및 접지 단자용 리드(LE2)는, 알루미늄 와이어 등의 도전성 와이어(WI)에 의해, 서로 전기적으로 접속된다. 이에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 회로가 구성된다.Voltage motor drive IC 10P includes a high voltage motor drive semiconductor chip 10 'and a Zener diode chip ZDP (not shown) on a die pad DP including a metal conductor, as shown in FIG. 2. In the high voltage motor drive IC 10P, ) Are joined by a conductive bonding material such as solder or silver paste. The semiconductor chip 10 'and the zener diode chip ZDP, the lead LE1 for the high voltage power terminal and the lead LE2 for the ground terminal are electrically connected by a conductive wire WI such as an aluminum wire, And are electrically connected to each other. Thereby, a circuit of the high voltage-resistant motor driving IC 10P as shown in Fig. 1 is constituted.

고내압 모터 구동용 반도체 칩(10') 전체와, 제너 다이오드 칩(ZDP) 전체와, 와이어(WI) 전체와, 고압 전원 단자용 리드(LE1)의 일부와, 접지 단자용 리드(LE2)의 일부와, 다이 패드(DP)의 일부는, 수지(RE), 예를 들어 실리카 등의 필러를 배합한 에폭시계 수지 등에 의해 수지 밀봉된다. 이에 의해, 1개의 패키지가 구성된다. 또한, 도 2에서는 인버터 회로의 IGBT나 다이오드가 발생하는 열을 외부로 방열하기 위해, 다이 패드(DP)에 있어서의 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10') 및 제너 다이오드 칩(ZDP)의 접합면과는 반대측의 이면이 노출되어 있다. 방열량이 적은 경우나, 충분한 방열성이 얻어지는 경우에는, 다이 패드(DP)의 이면을 노출시키지 않아도 좋다. 또한, 외부 회로를 접속하기 위해, 고압 전원 단자용 리드(LE1)의 일부와, 접지 단자용 리드(LE2)의 일부가 수지(RE)로부터 외부로 노출되어 있다.The whole of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 ', the entire zener diode ZDP, the entire wire WI, a part of the lead LE1 for the high voltage power terminal and the lead terminal LE2 A part of the die pad DP and a part of the die pad DP are resin-sealed with an epoxy resin mixed with a resin RE, for example, a filler such as silica. Thereby, one package is constituted. 2, in order to dissipate the heat generated by the IGBT and the diode of the inverter circuit to the outside, the junction of the semiconductor device 10 'for driving the high voltage-resistant motor 10' and the zener diode ZDP in the die pad DP And the back surface opposite to the surface is exposed. In the case where the heat radiation amount is small or sufficient heat radiation is obtained, the back surface of the die pad DP need not be exposed. In order to connect the external circuit, a part of the lead LE1 for the high voltage power terminal and a part of the lead LE2 for the earthing terminal are exposed to the outside from the resin RE.

실시예 1에 있어서는, 고정자 코일(8)로부터 전원(VDC)을 향해 회생 전류가 흐른다. 이 회생 전류는, 비교적 장시간 제너 다이오드 칩(ZDP)에도 전류가 흐르므로, 제너 다이오드 칩(ZDP)이 발열하여, 제너 다이오드 칩(ZDP)의 온도가 상승한다. 제너 다이오드 칩(ZDP)의 온도가 상승하면, 제너 다이오드 칩(ZDP)이 발생하는 열이, 다이 패드(DP)를 통하여, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')에 전달된다. 이로 인해, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 온도도 상승하고, 대략 제너 다이오드 칩(ZDP)과 동일한 온도가 된다. 이에 의해, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 내압, 즉 도 1에 있어서의 IGBT(T1 내지 T6) 및 다이오드(D1 내지 D6) 등의 고내압 소자의 내압값이, 온도 상승 전보다도 높아진다. 이 모습을 도 3에 의해 설명한다.In the first embodiment, a regenerative current flows from the stator coil 8 toward the power source VDC. This regenerative current flows in the Zener diode ZDP for a comparatively long time, so that the Zener diode ZDP generates heat and the temperature of the Zener diode ZDP rises. When the temperature of the Zener diode ZDP rises, the heat generated by the Zener diode ZDP is transmitted to the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'through the die pad DP. As a result, the temperature of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'also rises and becomes substantially the same as the temperature of the Zener diode chip ZDP. Thereby, the breakdown voltage of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 ', that is, the breakdown voltage values of the high breakdown voltage elements such as the IGBTs T1 to T6 and the diodes D1 to D6 in FIG. 1, . This will be described with reference to FIG.

도 3은 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10') 및 제너 다이오드 칩(ZDP)에 대해, 내압의 온도 특성의 일례를 나타낸다.3 shows an example of the temperature characteristic of the breakdown voltage with respect to the semiconductor chip 10 'for driving the high voltage motor and the Zener diode ZDP.

본 도 3에 도시하는 바와 같이, 제너 다이오드 칩(ZDP)의 내압 즉 제너 전압은 플러스의 온도 의존성을 갖는다. 이로 인해, 회생 전류에 의한 발열에 의해 온도가 상승하면, 제너 전압이 상승하고, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')에 인가되는 과전압이 증가한다. 한편, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 내압도 플러스의 온도 의존성을 갖고 있으므로, 제너 다이오드 칩(ZDP)의 발열에 의해 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 온도가 상승하면 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 내압이 증가한다. 이로 인해, 동일한 온도 하에서, 제너 전압보다, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 내압이 커지도록 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')에 있어서의 고내압 반도체 소자의 소자 구조가 설정되어 있으면, 온도 상승에 수반하여 제너 전압이 증가해도 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')을 과전압으로부터 보호할 수 있다. 즉, IGBT(T1 내지 T6) 및 다이오드(D1 내지 D6) 등의 고내압 소자의 내압을, 반도체층의 두께나 불순물 농도 등의 소자 구조에 의하지 않고, 온도 특성에 의해 증가시키므로, 고내압 소자를 포함하는 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')의 내과전압 성능을, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')이 발생하는 전력 손실의 증가를 억제하면서 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, the internal pressure of the Zener diode ZDP, that is, the Zener voltage has a positive temperature dependency. As a result, when the temperature rises due to the heat generated by the regenerative current, the Zener voltage rises and the overvoltage applied to the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'increases. On the other hand, since the internal pressure of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'is also temperature dependent, when the temperature of the high voltage motor drive semiconductor chip 10' rises due to the heat of the Zener diode ZDP The internal pressure of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'increases. Therefore, under the same temperature, the element structure of the high-voltage semiconductor element in the high-voltage-motor drive semiconductor chip 10 'is set so that the internal pressure of the high-voltage-motor drive semiconductor chip 10' becomes larger than the Zener voltage It is possible to protect the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'from overvoltage even if the Zener voltage increases with the temperature rise. That is, since the breakdown voltage of the high-breakdown-voltage element such as the IGBTs T1 to T6 and the diodes D1 to D6 is increased by the temperature characteristic regardless of the device structure such as the thickness of the semiconductor layer or the impurity concentration, Voltage performance of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'can be improved while suppressing an increase in the power loss generated by the high voltage motor drive semiconductor chip 10'.

또한, 상기와 같은 제너 다이오드의 내압의 온도 특성은, 본 발명자의 검토에 의하면, 특히 실온(예를 들어, 25℃)에서의 내압이 100V 이상의 경우에 현저하다.The temperature characteristics of the internal pressure of the zener diode as described above are remarkable when the inventor of the present invention examines the internal temperature at a room temperature (for example, 25 DEG C) of 100 V or more.

본 실시예에서는, 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')과 제너 다이오드 칩(ZDP)의 고압 전원 단자와 접지 단자가, 고내압 모터 구동용 IC(10P) 내부에서 접속되어 있지만, 한쪽 혹은 양쪽의 단자를 프린트 기판 상에서 프린트 배선에 의해 접속해도 좋다.In this embodiment, the high voltage power supply terminal and the ground terminal of the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'and the Zener diode chip ZDP are connected to each other inside the high voltage motor drive IC 10P. However, May be connected to the printed board by a printed wiring.

[실시예 2][Example 2]

도 4는, 본 발명의 실시예 2인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시한다. 또한, 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여함과 함께, 상세한 설명을 생략한다.4 shows a circuit configuration of a motor driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예 2와, 도 1에 도시한 실시예 1과의 주된 상위점은, 도 1에 있어서의 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')이, 도 4에서는 복수의 반도체 칩으로 나뉘어져 있는 점이다.The main difference between the second embodiment and the first embodiment shown in Fig. 1 is that the high-voltage-motor driving semiconductor chip 10 'in Fig. 1 is divided into a plurality of semiconductor chips in Fig. 4 to be.

도 4에서는, 반도체 칩(10MT1)이 U상 상측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성되고, 반도체 칩(10MT2)이 V상 상측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성되고, 반도체 칩(10MT3)이 W상 상측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성된다. 또한, 반도체 칩(10MT4)이 U상 하측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성되고, 반도체 칩(10MT5)이 V상 하측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성되고, 반도체 칩(10MT6)이 W상 하측 아암 MOSFET와 그것에 역병렬로 접속된 환류 다이오드에 의해 구성된다. 과전압 보호용의 제너 다이오드는 제너 다이오드 칩(ZDP)으로 형성된다. 다른 회로, 즉 각 MOSFET를 온ㆍ오프 구동하는 구동 회로부에 의해 회로 반도체 칩(10MB)이 구성되어 있다.4, the semiconductor chip 10MT1 is constituted by a U-phase upper-side arm MOSFET and a reflux diode connected in anti-parallel thereto, and the semiconductor chip 10MT2 is connected to a V-phase upper arm MOSFET and a reflux diode connected in anti- And the semiconductor chip 10MT3 is constituted by a W-phase upper arm MOSFET and a reflux diode connected in anti-parallel with the upper arm MOSFET. The semiconductor chip 10MT4 is constituted by a U-phase lower arm MOSFET and a reflux diode connected in anti-parallel to the U-phase lower arm MOSFET, and the semiconductor chip 10MT5 is constituted by a V-phase lower arm MOSFET and a reflux diode connected in anti- And the semiconductor chip 10MT6 is constituted by a W-phase lower arm MOSFET and a reflux diode connected in anti-parallel to it. The Zener diode for overvoltage protection is formed by a Zener diode chip (ZDP). The circuit semiconductor chip 10MB is constituted by another circuit, that is, a drive circuit portion for driving on / off of each MOSFET.

환류 다이오드로서는, 개별 소자 외에, MOSFET 내부의 기생 다이오드를 사용해도 좋다. 각 반도체 칩은, 예를 들어 와이어나 이너 리드(리드의 수지 밀봉된 부분)에 의해 전기적으로 접속된다.As the reflux diode, a parasitic diode inside the MOSFET may be used in addition to an individual element. Each semiconductor chip is electrically connected by, for example, a wire or an inner lead (a resin-sealed portion of the lead).

본 실시예 2에서는, 반도체 칩(10MT1 내지 10MT6), 회로 반도체 칩(10MB) 및 제너 다이오드 칩(ZDP)은, 도시하지 않은 복수의 다이 패드(DP) 상에 배치되어 있다. 이 다이 패드(DP)가, 예를 들어 실리카 등의 필러를 배합한 에폭시계 수지 등에 의해 수지 밀봉됨으로써, 도 2와 마찬가지의 외관을 갖는 1개의 IC(도 4의 부호 10M)가 구성된다. 필러를 배합한 에폭시계 수지는, 프린트 기판 상에서 고내압 모터 구동용 IC(10M)의 주위에 있는 공기 등과 비교하면 열전도율이 비교적 크고, 0.1 내지 3W/mK 정도이다. 그로 인해, 반도체 칩(10MT1 내지 10MT6)과 회로 반도체 칩(10MB)과 제너 다이오드 칩(ZDP)이 복수의 다이 패드(DP) 상에 배치되어 있어도, 반도체 칩(10MT1 내지 10MT6)의 온도와 회로 반도체 칩(10MB)의 온도와 제너 다이오드 칩(ZDP)의 온도는 가까운 온도가 된다. 따라서, 본 실시예 2에 의해서도, 실시예 1과 마찬가지로, 고내압 모터 구동용 IC의 내과전압 성능을, 전력 손실의 증가를 억제하면서 향상시킬 수 있다.In the second embodiment, the semiconductor chips 10MT1 to 10MT6, the circuit semiconductor chip 10MB and the Zener diode chip ZDP are arranged on a plurality of die pads DP (not shown). The die pad DP is resin-sealed with an epoxy resin or the like mixed with a filler such as silica to constitute one IC (reference numeral 10M in Fig. 4) having an appearance similar to that of Fig. The epoxy resin mixed with the filler has a relatively large thermal conductivity of about 0.1 to 3 W / mK as compared with the air or the like around the IC 10M for high voltage-resistant motor on the printed board. Therefore, even if the semiconductor chips 10MT1 to 10MT6, the circuit semiconductor chip 10MB and the Zener diode chip ZDP are arranged on the plurality of die pads DP, the temperature of the semiconductor chips 10MT1 to 10MT6 and the circuit semiconductor The temperature of the chip (10 MB) and the temperature of the Zener diode chip (ZDP) become close to each other. Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the internal voltage and the voltage performance of the high voltage motor drive IC can be improved while suppressing an increase in power loss.

본 실시예에서는, 반도체 칩(10MT1 내지 10MT6)과 회로 반도체 칩(10MB)과 제너 다이오드 칩(ZDP)은, 복수의 다이 패드(DP) 상에 배치되어 있지만, 1개의 다이 패드(DP) 상에 배치되어 있어도, 마찬가지의 효과가 선택된다.Although the semiconductor chips 10MT1 to 10MT6, the circuit semiconductor chip 10MB and the Zener diode chip ZDP are arranged on the plurality of die pads DP in this embodiment, The same effect is selected.

또한, 본 실시예 2에서는, 인버터 회로를 구성하는 각 반도체 스위칭 소자를 개별의 반도체 칩으로 구성하므로, 고내압 모터 구동용 IC의 출력 전력의 증대가 용이하다.In the second embodiment, since each semiconductor switching element constituting the inverter circuit is constituted by a separate semiconductor chip, it is easy to increase the output power of the high voltage motor drive IC.

반도체 칩(10MT1 내지 10MT6)을 구성하는 반도체 스위칭 소자로서는, 도 4에 도시한 MOSFET 외에, IGBT나 접합형 바이폴라 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한, 도 4에서는 상측 아암 구동 방식으로서, 차지 펌프 방식을 사용하고 있지만, 부트 스트랩 방식 등의 다른 방식을 사용해도 좋다. 또한, 도 4에 있어서는, 1개의 회로 반도체 칩(10MB)이 3상분의 구동 회로를 구비하고 있지만, 2개의 회로 반도체 칩, 즉 제1 및 제2 회로 반도체 칩이 각각 3상분 상측 아암 회로 및 3상분 하측 아암 회로를 구비해도 좋다. 또한, 3개의 회로 반도체 칩, 즉, 제1, 제2 및 제3 회로 반도체 칩이, 각각, U상의 상하측 아암 회로, V상의 상하측 아암 회로 및 W상의 상하측 아암 회로를 구비해도 좋다.As the semiconductor switching elements constituting the semiconductor chips 10MT1 to 10MT6, an IGBT, a junction type bipolar transistor or the like can be used in addition to the MOSFET shown in Fig. Although the charge pump system is used as the upper arm drive system in Fig. 4, another system such as a bootstrap system may be used. 4, one circuit semiconductor chip (10MB) includes a driving circuit for three phases. However, two circuit semiconductor chips, that is, first and second circuit semiconductor chips, A lower-side arm circuit may be provided. The three circuit semiconductor chips, that is, the first, second, and third circuit semiconductor chips may be provided with upper and lower arm circuits of U phase, upper and lower arm circuits of V phase, and upper and lower arm circuits of W phase, respectively.

[실시예 3][Example 3]

도 5는, 본 발명의 실시예 3인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시한다. 또한, 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여함과 함께, 상세한 설명을 생략한다.Fig. 5 shows a circuit configuration of a motor driving apparatus according to a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예와, 도 1에 도시하는 실시예 1과의 상위점은, 실시예 1의 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10')과 제너 다이오드 칩(ZDP)이, 1개의 반도체 칩으로 구성되어 있는 점이다.The present embodiment is different from the first embodiment shown in Fig. 1 in that the high voltage motor drive semiconductor chip 10 'and the Zener diode chip ZDP of the first embodiment are constituted by one semiconductor chip .

도 5에서는, 제너 다이오드(ZDS)를 포함하는 고내압 모터 구동용 반도체 장치가 1개의 반도체 칩에 집적화되므로, IGBT(T1 내지 T6)나 다이오드(D1 내지 D6) 등의 고내압 소자와 제너 다이오드(ZDS)의 온도는, 거의 동일한 온도가 된다. 이로 인해, 본 실시예 2에 의해서도, 실시예 1과 마찬가지로, 고내압 모터 구동용 IC의 내과전압 성능을, 전력 손실의 증가를 억제하면서 향상시킬 수 있다.5, since the semiconductor device for driving a high voltage-resistant motor including the zener diode ZDS is integrated into one semiconductor chip, the high-voltage element such as the IGBTs T1 to T6 and the diodes D1 to D6 and the zener diode ZDS) is almost the same. As a result, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the internal voltage and the voltage performance of the high voltage motor drive IC can be improved while suppressing an increase in power loss.

또한, 본 실시예 3에 의하면, 제너 다이오드(ZDS)를 포함하는 고내압 모터 구동용 반도체 장치가 1개의 반도체 칩에 집적화되므로, 고내압 모터 구동용 반도체 장치를 소형화할 수 있거나, 리드, 다이 패드 등과의 배선을 간략화할 수 있거나 한다.According to the third embodiment, since the semiconductor device for driving a high voltage-resistant motor including the Zener diode ZDS is integrated on one semiconductor chip, the semiconductor device for driving a high voltage-resistant motor can be downsized, Or the like can be simplified.

또한, 본 실시예 3에 대해서도, 스위칭 소자로서, MOSFET나 접합형 바이폴라 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한, 상측 아암 구동 방식으로서, 부트 스트랩 방식 등의 다른 방식을 사용할 수 있다.Also in the third embodiment, a MOSFET, a junction type bipolar transistor or the like can be used as the switching element. As the upper arm drive system, another system such as a bootstrap system can be used.

[실시예 4][Example 4]

도 6은, 본 발명의 실시예 4인 모터 구동 장치의 회로 구성을 도시한다. 또한, 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여함과 함께, 상세한 설명을 생략한다.Fig. 6 shows a circuit configuration of a motor driving apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예 4는, 도 1에 도시하는 실시예 1과 달리, 고내압 모터 구동용 IC(10T)가, 과열 보호 회로(17)를 구비하고 있다. 과열 보호 회로(17)는 고내압 모터 구동용 반도체 칩(10TC)에 설치된다. 제너 다이오드의 발열에 의해, 고내압 모터 구동용 IC(10T)의 온도가 상승하고, 미리 설정되는 과열 보호 동작 온도 이상으로 되면 과열 보호 회로(17)는 로직 회로(LG)에 과열 검출 신호를 송출한다. 로직 회로(LG)는 과열 검출 신호를 수신하면, 상측 아암 구동 회로(KT) 및 하측 아암 구동 회로(KB)에의 제어 신호를 오프 상태로 한다. 이에 의해, U상, V상, W상의 전체 상의 상하측 아암의 IGBT가 오프 상태가 되고, 고내압 모터 구동용 IC(10T)는 과열 보호 기능 동작 상태가 된다. 고내압 모터 구동용 IC(10T)의 온도가, 과열 보호 회복 온도까지 저하하면, 과열 보호 회로(17)는 로직 회로(LG)에 해제 신호를 송출한다. 로직 회로(LG)는 해제 신호를 수신하면, 상측 아암 구동 회로(KT) 및 하측 아암 구동 회로(KB)에의 제어 신호를 통상 상태로 복귀시킨다. 이에 의해, 고내압 모터 구동용 IC(10T)의 과열 보호 기능 동작 상태는 해제된다.In the fourth embodiment, unlike the first embodiment shown in Fig. 1, the high voltage motor driving IC 10T is provided with the overheat protection circuit 17. [ The overheat protection circuit 17 is provided on the high voltage motor drive semiconductor chip 10TC. When the temperature of the high voltage motor drive IC 10T rises due to the generation of the zener diode and the temperature of the high voltage motor drive IC 10T becomes the predetermined overheat protection operation temperature or more, the overheat protection circuit 17 sends out the overheat detection signal to the logic circuit LG do. Upon receiving the overheat detection signal, the logic circuit LG turns off the control signals to the upper arm drive circuit KT and the lower arm drive circuit KB. As a result, the IGBTs of the upper and lower arms of the U phase, the V phase, and the W phase are turned off, and the high voltage motor driving IC 10T becomes in the overheat protection function. When the temperature of the high voltage motor drive IC 10T drops to the overheat protection recovery temperature, the overheat protection circuit 17 sends a release signal to the logic circuit LG. Upon receiving the release signal, the logic circuit LG returns the control signals to the upper arm drive circuit KT and the lower arm drive circuit KB to the normal state. Thereby, the overheat protection function operation state of the high voltage motor drive IC 10T is released.

이와 같이, 본 실시예 4에 의하면, 제너 다이오드의 발열에 의해 고내압 모터 구동용 IC(10T)의 온도가 지나치게 상승한 경우, 과열에 의한 고내압 모터 구동용 IC(10T)의 고장을 방지하는 것이 가능하게 되어, 신뢰성이 향상된다.As described above, according to the fourth embodiment, when the temperature of the high voltage motor drive IC 10T rises excessively due to the heat generation of the zener diode, it is possible to prevent the breakdown of the high voltage motor drive IC 10T due to overheating So that reliability is improved.

[실시예 5][Example 5]

도 7은, 본 발명의 실시예 5인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 조립도이다. 또한, 도 7에 있어서는, 주요한 부품을 나타내고, 다른 주변 부품이나 상세한 배선 구성 등은 간단화를 위해 도시를 생략하고 있다(후술하는 도 8도 마찬가지임).Fig. 7 is a schematic view showing the construction of a motor according to a fifth embodiment of the present invention. In Fig. 7, the main components are shown, and other peripheral components, detailed wiring configuration, and the like are omitted for simplification (also in Fig. 8 to be described later).

도 7의 모터는 브러시리스 모터 등의 3상 영구 자석식 동기 모터이며, 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나에 의한 고내압 모터 구동용 IC를 포함하는 모터 구동 장치가 적용된다.The motor in Fig. 7 is a three-phase permanent magnet type synchronous motor such as a brushless motor, and a motor driving apparatus including a high voltage-resistant motor driving IC according to any of the first to fourth embodiments is applied.

도 7에 도시하는 바와 같이, 제어용 반도체 장치(7), 고내압 모터 구동용 IC(10P), 고압 전원 전압 검출 회로(15), 션트 저항(Rs) 및 홀 IC(9)가, 모터 내장 기판(6) 상에 배치된다. 또한, 모터의 하우징 하부(5B)에 모터의 고정자 코일(8)이 끼워 넣어진다. 영구 자석 회전자(22)는 고정자 코일(8)에 닿지 않도록 적절한 갭을 형성하여, 고정자 코일(8)의 내부에 설치된다. 모터 내장 기판(6)은 영구 자석 회전자(22)의 상부에 설치된다. 모터 내장 기판(6)에 배치한 홀 IC(9)는, 영구 자석 회전자(22)의 자극 위치를 검출하기 쉽게 하기 위해, 모터 내장 기판(6)에 있어서의 영구 자석 회전자(22)측의 면(도 7에서는 하측의 면)에 배치된다. 제어용 반도체 장치(7), 고압 전원 전압 검출 회로(15) 및 션트 저항(Rs)은, 모터 내장 기판(6)에 있어서의 영구 자석 회전자(22)측의 면(도 7에서는 하측의 면)에 배치되고, 고내압 모터용 구동 IC(10)는 모터 내장 기판(6)에 있어서의 영구 자석 회전자(22)와 반대측의 면(도 7에서는 상측의 면)에 배치된다.The control semiconductor device 7, the high voltage motor drive IC 10P, the high voltage power supply voltage detection circuit 15, the shunt resistor Rs, and the Hall IC 9, (6). Further, the stator coil 8 of the motor is inserted into the housing lower portion 5B of the motor. The permanent magnet rotor 22 is provided inside the stator coil 8 by forming a proper gap so as not to touch the stator coil 8. [ The motor built-in substrate 6 is installed on the upper portion of the permanent magnet rotor 22. The Hall IC 9 arranged on the motor built-in substrate 6 is disposed on the permanent magnet rotor 22 side of the motor built-in substrate 6 in order to facilitate detection of the magnetic pole position of the permanent magnet rotor 22 (The lower surface in Fig. 7). The control semiconductor device 7, the high voltage power supply voltage detecting circuit 15 and the shunt resistor Rs are connected to the surface (lower surface in Fig. 7) on the permanent magnet rotor 22 side of the motor- And the drive IC 10 for the high voltage motor is disposed on the surface (upper surface in Fig. 7) opposite to the permanent magnet rotor 22 in the motor built-in substrate 6. [

모터 내장 기판(6)에는 코일 접속 단자(21)가 배치되고, 납땜에 의해 고정자 코일(8)이 코일 접속 단자(21)에 접속된다. 모터 내장 기판(6)에 인출 배선(20)을 납땜에 의해 접속한다. 인출 배선(20)은 VDC용 배선, Vcc용 배선, Vsp(속도 지령 신호)용 배선, FG(회전수 신호)용 배선, GND(접지)용 배선의 5개의 배선을 포함한다. 모터의 하우징 상부(5A)는 덮개와 같이 모터 내장 기판(6)의 상부에 설치된다. 그로 인해, 모터를 조립한 상태에서는, 모터 내장 기판(6)은 모터의 하우징 상부(5A)와 모터의 하우징 하부(5B)를 포함하는 모터 하우징의 내부에 배치된다.A coil connection terminal 21 is disposed on the motor built-in board 6 and the stator coil 8 is connected to the coil connection terminal 21 by soldering. And the outgoing wiring 20 is connected to the motor built-in board 6 by soldering. The lead wiring 20 includes five wiring lines: VDC wiring, Vcc wiring, Vsp (speed command signal) wiring, FG (revolution number signal) wiring, and GND (grounding) wiring. The housing upper part 5A of the motor is installed on the upper part of the motor built-in board 6 like a lid. Thus, in the assembled state of the motor, the motor built-in board 6 is disposed inside the motor housing including the housing upper portion 5A of the motor and the housing lower portion 5B of the motor.

상기 구성에 의해, 모터 내장 기판(6)에 배치되는 고내압 모터 구동용 IC(10P)에 의해 모터의 고정자 코일(8)에 전압을 인가할 수 있다.With the above configuration, the voltage can be applied to the stator coil 8 of the motor by the high voltage motor drive IC 10P disposed on the motor built-in board 6. [

본 실시예에 의하면, 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나에 의한 고내압 모터 구동용 IC를 포함하는 모터 구동 장치가 내장됨으로써, 모터를 전원에 접속하면, 개별의 구동 장치를 사용하지 않고 속도 지령에 따라서 모터를 가변속 구동할 수 있다. 따라서, 공조기 등의 모터 응용 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치부의 내과전압 성능이 향상되므로, 모터의 신뢰성이 향상된다.According to the present embodiment, by incorporating the motor drive apparatus including the high voltage motor drive IC according to any one of the first to fourth embodiments, when the motor is connected to the power source, The motor can be driven at a variable speed according to the command. Therefore, the motor application device such as an air conditioner can be downsized. Further, since the internal voltage performance of the motor drive unit is improved, the reliability of the motor is improved.

도 8은, 상기 실시예 5의 일 변형예인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 조립도이다. 도 8의 변형예에 있어서는, 도 7에 도시한 모터의 하우징 하부(5B)를 사용하지 않고, 대신에 수지로 몰드된 고정자 코일(5C)이 사용된다.8 is a schematic assembly view showing the configuration of a motor which is a modification of the fifth embodiment. In the modified example of Fig. 8, the housing lower portion 5B of the motor shown in Fig. 7 is not used, but a stator coil 5C molded with resin is used instead.

도 9는, 상기 실시예 5의 다른 변형예인 모터의 구성을 도시하는 개략적인 외관도이다. 도 9의 변형예에 있어서는, 도 7에 도시한 모터의 하우징 상부(5A)와 모터의 하우징 하부(5B)를 사용하지 않고, 대신에 고정자 코일(8)과 모터 내장 기판(6)이 수지로 몰드된 몰드부(5D)를 구비한다.Fig. 9 is a schematic external view showing the configuration of a motor, which is a modification of the fifth embodiment. 9, instead of the housing upper portion 5A of the motor and the housing lower portion 5B of the motor shown in Fig. 7, the stator coil 8 and the motor built- And a molded mold part 5D.

[실시예 6][Example 6]

도 10은, 본 발명의 실시예 6인 모터 구동 시스템의 회로 구성을 도시한다. 또한, 도 10에 있어서는, 주요한 회로 구성을 도시하고, 간략화를 위해 기재되어 있지 않은 회로 부분도 있다.Fig. 10 shows a circuit configuration of a motor drive system according to a sixth embodiment of the present invention. In Fig. 10, the main circuit configuration is shown, and there is also a circuit portion not described for the sake of simplification.

본 실시예 6에 있어서, 전원 회로(2)는 상용 전원(1)의 교류 전압을 정류 혹은 전력 변환하고, 직류 전압(VDC, Vcc 및 Vm)을 생성한다. VDC는, 예를 들어 약 141V 내지 약 450V의 고전압이며, 모터의 인버터 구동용의 고압 전원 전압으로서 사용된다. Vcc는 예를 들어 약 15V이며, 고내압 모터 구동용 IC(10P)에서 사용되는 상하측 아암 구동 회로 등의 구동 회로용 전원 전압이다. Vm은 마이크로 컴퓨터(3)용의 전원 전압이며, 예를 들어 약 2V 내지 약 5.5V이다. 전원 회로(2)와 마이크로 컴퓨터(3)는 프린트 기판 등의 제1 회로 기판(4) 상에 배치된다.In the sixth embodiment, the power supply circuit 2 rectifies or converts the AC voltage of the commercial power supply 1 and generates DC voltages VDC, Vcc, and Vm. VDC is a high voltage of, for example, about 141V to about 450V, and is used as a high-voltage power supply voltage for driving an inverter of the motor. Vcc is, for example, about 15 V, and it is a power supply voltage for driving circuits such as upper and lower arm driving circuits used in the high voltage motor driving IC 10P. Vm is a power supply voltage for the microcomputer 3, and is, for example, about 2 V to about 5.5 V. The power supply circuit 2 and the microcomputer 3 are disposed on a first circuit board 4 such as a printed circuit board.

마이크로 컴퓨터(3)는 속도 지령 신호(Vsp)를 출력하고, 모터(5)로부터 출력되는 회전수 신호(FG)를 입력한다. 마이크로 컴퓨터(3)는, 이 속도 지령 신호(Vsp)에 의해 모터(5)의 회전수를 조정한다. 속도 지령 신호(Vsp)에는, 아날로그 신호를 사용하는 경우와, 펄스 신호를 사용하는 경우가 있다. 도 10에서는, Vsp 라인과 FG 라인은 마이크로 컴퓨터(3)와 제어용 반도체 장치(7) 사이를 배선에 의해 직접 접속하고 있지만, 포토 커플러나 버퍼 회로를 경유해서 접속해도 좋다. 마이크로 컴퓨터(3)가 펄스 형상의 속도 지령 신호를 출력하고, 콘덴서와 저항을 포함하는 CR 적분 회로에 의해 그 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그의 속도 지령 신호를 제어용 반도체 장치(7)에 입력해도 좋다.The microcomputer 3 outputs a speed command signal Vsp and inputs a speed signal FG outputted from the motor 5. [ The microcomputer 3 adjusts the number of revolutions of the motor 5 based on the speed command signal Vsp. There are cases where an analog signal is used and a pulse signal is used as the speed command signal Vsp. In Fig. 10, the Vsp line and the FG line are directly connected by wiring between the microcomputer 3 and the control semiconductor device 7, but they may be connected via a photocoupler or a buffer circuit. The microcomputer 3 outputs a pulse-like speed command signal, converts the signal into an analog signal by a CR integration circuit including a capacitor and a resistor, inputs an analog speed command signal to the control semiconductor device 7 Maybe.

모터 내장 기판(6)은 모터(5)에 내장되어 있다. 제어용 반도체 장치(7), 고내압 모터 구동용 IC(10P), 홀 IC(9), 션트 저항(Rs) 및 고압 전원 전압 검출 회로(15)는, 모터 내장 기판(6) 상에 배치되어 있다.The motor built-in board 6 is built in the motor 5. [ The control semiconductor device 7, the high voltage motor driving IC 10P, the Hall IC 9, the shunt resistor Rs and the high voltage power supply voltage detecting circuit 15 are arranged on the motor built-in substrate 6 .

또한, 모터(5)로서는, 도 7, 도 8, 도 9 중 어느 하나에 도시한 모터가 사용된다.As the motor 5, the motor shown in any one of Figs. 7, 8, and 9 is used.

도시하고 있지 않지만, 홀 IC(9)의 전원 전압으로서, Vcc 또는 VB가 사용된다. 홀 IC(9) 대신에, 보다 저비용인 홀 소자를 사용해도 좋다. 홀 IC(9)나 홀 소자는 자극 위치 검출기로서 동작하고, 모터(5)의 영구 자석 회전자의 위치를 나타내는 자극 위치 신호를 출력한다. 홀 소자의 경우, 각 홀 소자의 출력 전압은 2개의 단자간의 전압이다. 통상 홀 소자의 출력 전압은, 1V 이하의 미소 전압이므로, 증폭기를 사용해서 신호를 증폭한다. 도 10에서는, 자극 위치 검출기로서 2개의 홀 IC를 사용하고 있지만, 자극 위치 검출기는 3개 또는 1개이어도 좋다.Although not shown, Vcc or VB is used as the power supply voltage of the Hall IC 9. Instead of the Hall IC 9, a Hall element having a lower cost may be used. The Hall IC (9) and the Hall element operate as a magnetic pole position detector and output a magnetic pole position signal indicating the position of the permanent magnet rotor of the motor (5). In the case of a Hall element, the output voltage of each Hall element is the voltage between the two terminals. Usually, the output voltage of the Hall element is a minute voltage of 1 V or less, and therefore, the amplifier is used to amplify the signal. In Fig. 10, although two Hall ICs are used as the magnetic pole position detector, three or one magnetic pole position detectors may be used.

제어용 반도체 장치(7)에는 전원 전압(VB), 마이크로 컴퓨터(3)로부터의 속도 지령 신호(Vsp), 고압 전원 전압 검출 회로(15)로부터의 고압 전원 전압 신호(Vh), 홀 IC(9)로부터의 자극 위치 신호(VHU 및 VHV)가 입력된다. 또한, 제어용 반도체 장치(7)는, 고내압 모터 구동용 IC(10P)에 제어 신호(VU, VV, VW)를 출력하고, 마이크로 컴퓨터(3)에 회전수 신호(FG)를 출력한다.The control semiconductor device 7 is supplied with a power supply voltage VB, a speed command signal Vsp from the microcomputer 3, a high voltage power supply voltage signal Vh from the high voltage power supply voltage detection circuit 15, The stimulus position signals VHU and VHV are input. The control semiconductor device 7 also outputs control signals VU, VV and VW to the high voltage motor drive IC 10P and outputs the rotation number signal FG to the microcomputer 3. [

VB는 제어용 반도체 장치(7)의 전원 전압이며, 예를 들어 약 2V 내지 약 7.5V이다. VB는, 도 10에서는 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 내부에서 생성되지만, 외부의 레귤레이터나 제너 다이오드 등에 의해 Vcc로부터 생성해도 좋다. 또한, 모터(5)의 내부에서 제어용 반도체 장치(7)용의 전원 전압을 생성하지 않고, 대신에 제1 회로 기판(4) 상의 Vm을 제어용 반도체 장치(7)에 입력해도 좋다.VB is a power supply voltage of the control semiconductor device 7, for example, about 2V to about 7.5V. VB is generated in the high voltage motor driving IC 10P in Fig. 10, but may be generated from Vcc by an external regulator, zener diode or the like. Vm on the first circuit board 4 may be input to the control semiconductor device 7 instead of generating the power supply voltage for the control semiconductor device 7 in the motor 5. [

고내압 모터 구동용 IC(10P)의 내부는, 도 10에서는 내부 전원 회로(11), 보호 회로(14)만을 기재하고 있지만, 상세한 구성은 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나와 마찬가지이다.10, only the internal power supply circuit 11 and the protection circuit 14 are described in the inside of the high voltage motor driving IC 10P, but the detailed configuration is the same as that of any of the first to fourth embodiments.

모터(5)의 고정자 코일(8)은 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 출력 단자에 접속되어 있다. 션트 저항(Rs)은 고내압 모터 구동용 IC(10P)의 하측 아암 스위칭 소자와 접지 전위 사이에 접속되어 있다. 션트 저항(Rs)은, 예를 들어 IGBT 등의 스위칭 소자에 흐르는 주전류의 전류값을 검출하기 위해 사용된다.The stator coil 8 of the motor 5 is connected to the output terminal of the high voltage motor drive IC 10P. The shunt resistor Rs is connected between the lower arm switching element of the high voltage-resistant motor driving IC 10P and the ground potential. The shunt resistor Rs is used for detecting the current value of the main current flowing to the switching element such as an IGBT, for example.

고압 전원 전압 검출 회로(15)는 고압 전원 전압(VDC)에 접속되고, 고압 전원 전압(VDC)의 전압 정보를 고압 전원 전압 신호(Vh)로서 출력한다. 도 10의 예에서는, 직렬 접속된 2개의 저항을 사용해서, 고압 전원 전압(VDC)을 분할해서 낮은 전압(Vh)으로 변환하여 출력하고 있다.The high voltage power supply voltage detecting circuit 15 is connected to the high voltage power supply voltage VDC and outputs the voltage information of the high voltage power supply voltage VDC as the high voltage power supply voltage signal Vh. In the example of Fig. 10, the high-voltage power supply voltage VDC is divided into a low voltage Vh by using two resistors connected in series, and is output.

또한, 제어용 반도체 장치(7), 고내압 모터 구동용 IC(10P), 고압 전원 전압 검출 회로(15) 및 션트 저항(Rs)을, 모터 내장 기판(6) 상에 배치하지 않고, 제1 회로 기판(4) 상에 배치할 수도 있다.The control semiconductor device 7, the high voltage motor drive IC 10P, the high voltage power supply voltage detection circuit 15 and the shunt resistor Rs are not disposed on the motor built-in substrate 6, It may be arranged on the substrate 4.

본 실시예 10에 의하면, 고내압 모터 구동용 IC(10P)로서 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나를 적용하므로, 모터 구동 시스템의 내과전압 성능이 향상된다.According to the tenth embodiment, since any one of the first to fourth embodiments is applied as the high voltage motor driving IC 10P, the internal voltage performance of the motor driving system is improved.

도 10에 도시한 모터 구동 시스템의 응용예로서, 공조기가 있다. 공조기는 냉매를 압축하는 압축기와, 실외 열교환기와, 실외 열교환기에 송풍하는 실외기 팬 모터가 설치되는 실외기를 구비함과 함께, 실내 열교환기와 실내 열교환기에 송풍하는 실내기 팬 모터가 설치되는 실내기를 구비하고, 냉매가 흐르는 방향을 밸브로 전환해서 냉방 혹은 난방을 행한다.As an application example of the motor drive system shown in Fig. 10, there is an air conditioner. The air conditioner includes an indoor unit provided with a compressor for compressing refrigerant, an outdoor heat exchanger, an outdoor unit provided with an outdoor fan motor for blowing to the outdoor heat exchanger, and an indoor fan motor for blowing the indoor heat exchanger and the indoor heat exchanger. The direction in which the refrigerant flows is switched to a valve to perform cooling or heating.

이들 실외기 팬 모터 또는 실내기 팬 모터 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 구동하는 시스템으로서, 도 10에 도시한 모터 구동 시스템이 사용된다. 이에 의해, 과전압에 대한 공조기의 신뢰성이 향상된다. 또한, 도 10에 도시한 모터 구동 시스템과 같이 고내압 모터 구동용 IC(10P) 등을 탑재한 모터 내장 기판(6)을 사용함으로써, 즉 팬 모터로서 도 7, 도 8, 도 9 중 어느 하나에 도시한 모터를 사용함으로써, 실외기 또는 실내기를 소형화할 수 있다.The motor drive system shown in Fig. 10 is used as a system for driving either or both of the outdoor fan motor and the indoor fan motor. Thereby, the reliability of the air conditioner with respect to the overvoltage is improved. Further, by using the motor built-in substrate 6 on which the high voltage motor drive IC 10P and the like are mounted as in the motor drive system shown in Fig. 10, that is, any one of Figs. 7, 8 and 9 The outdoor unit or the indoor unit can be downsized.

또한, 본 발명은 전술한 실시예 1 내지 실시예 6에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 전술한 각 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가ㆍ삭제ㆍ치환을 하는 것이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described first to sixth embodiments, and various modifications are included. For example, each of the above-described embodiments is described in detail in order to facilitate the understanding of the present invention, and is not limited to the configurations described above. In addition, it is possible to add, delete, or substitute another configuration for a part of the configuration of each embodiment.

예를 들어, 모터를 구동하기 위한 전력을 공급하는 3상 인버터 회로는, 단상 인버터 회로 등을 구비하는 다른 전력 변환 회로이어도 좋다. 또한, 모터는 영구 자석식 동기 모터로 한정되지 않고, 교류 전력으로 동작하는 다른 모터이어도 좋다.For example, the three-phase inverter circuit for supplying power for driving the motor may be another power conversion circuit having a single-phase inverter circuit or the like. The motor is not limited to a permanent magnet type synchronous motor, and may be another motor that operates with AC power.

1 : 상용 전원
2 : 전원 회로
3 : 마이크로 컴퓨터
4 : 회로 기판
5 : 모터
5A : 하우징 상부
5B : 하우징 하부
5C : 고정자 코일
5D : 몰드부
6 : 모터 내장 기판
7 : 제어용 반도체 장치
8 : 고정자 코일
9 : 홀 IC
10, 10P, 10M, 10S, 10T : 고내압 모터 구동용 반도체 장치
10', 10TC, 10SC : 고내압 모터 구동용 반도체 칩
10MB : 회로 반도체 칩
10MT1 내지 10MT6 : 반도체 칩
ZDP : 제너 다이오드 칩
11 : 내부 전원 회로
14 : 보호 회로
15 : 고압 전원 전압 검출 회로
16 : 과전류 검출 회로
17 : 과열 보호 회로
20 : 인출 배선
21 : 코일 접속 단자
22 : 영구 자석 회전자
T1, T2, T3, T4, T5, T6 : 스위칭 소자
D1, D2, D3, D4, D5, D6 : 환류 다이오드
ZD, ZDS : 제너 다이오드
KT : 상측 아암 구동 회로
KB : 하측 아암 구동 회로
LG : 로직 회로
CH : 차지 펌프 회로
Rs : 션트 저항
C1, C2, C5 : 전원 안정화용 콘덴서
C3, C4 : 차지 펌프 회로용 콘덴서
D7, D8 : 차지 펌프 회로용 다이오드
P1, P2, P3 : 출력 단자
P11, P12, P13, P14, P15, P16 : 제어 신호 입력 단자
P21 : 고압 전원 단자
P22 : 접지 단자
VDC : 고압 전원 전압
Vcc : 구동 회로용 전원 전압
Vsp : 속도 지령 신호
FG : 회전수 신호
VHU, VHV : 자극 위치 신호
Vm : 마이크로 컴퓨터용 전원 전압
VB : 제어용 반도체 장치의 전원 전압
VUM, VVM, VWM : 출력 전압
VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB : 제어 신호
Vh : 고압 전원 전압 신호
VCL : 클럭 신호
VCP : 상측 아암 구동용 전원 전압
DP : 다이 패드
WI : 와이어
LE1 : 고압 전원 단자용 리드
LE2 : 접지 단자용 리드
RE : 수지1: Commercial power supply
2: Power supply circuit
3: Microcomputer
4: circuit board
5: Motor
5A: housing top
5B: Lower housing
5C: Stator coil
5D:
6: Motor built-in board
7: Semiconductor device for control
8: Stator coil
9: Hall IC
10, 10P, 10M, 10S, 10T: Semiconductor device for high voltage motor drive
10 ', 10TC, 10SC: semiconductor chip for driving high voltage motor
10MB: Circuit semiconductor chip
10MT1 to 10MT6: semiconductor chips
ZDP: Zener diode chip
11: Internal power supply circuit
14: Protection circuit
15: High-voltage power supply voltage detection circuit
16: Overcurrent detection circuit
17: Overheat protection circuit
20: lead wire
21: Coil connection terminal
22: permanent magnet rotor
T1, T2, T3, T4, T5, T6: Switching element
D1, D2, D3, D4, D5, D6: Reflux diode
ZD, ZDS: Zener diode
KT: Upper arm drive circuit
KB: Lower arm driving circuit
LG: Logic Circuit
CH: charge pump circuit
Rs: Shunt resistor
C1, C2, C5: Capacitor for power stabilization
C3, C4: Capacitors for charge pump circuits
D7, D8: Diode for charge pump circuit
P1, P2, P3: Output terminal
P11, P12, P13, P14, P15, P16: Control signal input terminal
P21: High voltage power terminal
P22: Ground terminal
VDC: High voltage power supply voltage
Vcc: Power supply voltage for driving circuit
Vsp: Speed command signal
FG: revolution number signal
VHU, VHV: Stimulus position signal
Vm: Power supply voltage for microcomputer
VB: Power supply voltage of control semiconductor device
VUM, VVM, VWM: Output voltage
VUT, VVT, VWT, VUB, VVB, VWB: Control signal
Vh: High voltage power supply voltage signal
VCL: Clock signal
VCP: Power supply voltage for upper arm drive
DP: die pad
WI: Wire
LE1: Lead for high voltage power terminal
LE2: Lead for earthing terminal
RE: Resin

Claims (10)

복수의 반도체 스위칭 소자의 스위칭에 의해 모터를 구동하기 위한 전력을 출력하는 전력 변환 회로와, 상기 복수의 반도체 스위칭 소자를 구동하는 구동 회로를 구비하는 반도체 장치로서,
상기 전력 변환 회로의 전원 전위와 접지 전위 사이에 접속되는 서지 흡수용의 반도체 소자
를 구비하고,
상기 전력 변환 회로와, 상기 구동 회로와, 상기 반도체 소자가, 1개의 패키지를 구성하도록 수지 밀봉되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.1. A semiconductor device comprising: a power conversion circuit for outputting power for driving a motor by switching of a plurality of semiconductor switching elements; and a driving circuit for driving the plurality of semiconductor switching elements,
A surge absorption semiconductor element connected between a power supply potential of the power conversion circuit and a ground potential;
And,
Wherein the power conversion circuit, the drive circuit, and the semiconductor element are resin-sealed so as to form one package. 제1항에 있어서,
상기 반도체 소자의 발열에 의해, 상기 전력 변환 회로와 상기 구동 회로와 상기 반도체 소자의 온도가 상승하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein a temperature of said power conversion circuit, said drive circuit, and said semiconductor element rises due to heat generation of said semiconductor element. 제2항에 있어서,
동일한 온도 하에서, 상기 스위칭 소자의 내압은 상기 반도체 소자의 내압보다 크고, 상기 복수의 반도체 스위칭 소자의 내압 및 상기 반도체 소자의 내압이 모두 플러스의 온도 의존성을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.3. The method of claim 2,
Wherein a breakdown voltage of the switching element is larger than an breakdown voltage of the semiconductor element under the same temperature and both the breakdown voltage of the plurality of semiconductor switching elements and the breakdown voltage of the semiconductor element have a positive temperature dependency. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전력 변환 회로 및 상기 구동 회로가 제1 반도체 칩에 설치되고, 상기 반도체 소자가 제2 반도체 칩에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said power conversion circuit and said drive circuit are provided on a first semiconductor chip, and said semiconductor element is provided on a second semiconductor chip. 제4항에 있어서,
상기 제1 반도체 칩 및 상기 제2 반도체 칩이 도체를 포함하는 다이 패드 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are disposed on a die pad including a conductor. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 반도체 스위칭 소자가 복수의 제1 반도체 칩에 설치되고, 상기 구동 회로가 제2 반도체 칩에 설치되고, 상기 반도체 소자가 제3 반도체 칩에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of semiconductor switching elements are provided in a plurality of first semiconductor chips, the driving circuit is provided in a second semiconductor chip, and the semiconductor elements are provided in a third semiconductor chip. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전력 변환 회로와 상기 구동 회로 및 상기 반도체 소자가 제1 반도체 칩에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the power conversion circuit, the driving circuit, and the semiconductor element are provided in the first semiconductor chip. 제1항 또는 제2항에 있어서,
소정의 온도 이상의 온도를 검출하면 검출 신호를 송출하는 과열 보호 회로를 구비하고, 상기 검출 신호에 따라서 상기 복수의 스위칭 소자가 오프 상태가 되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And an overheat protection circuit for transmitting a detection signal when a temperature equal to or higher than a predetermined temperature is detected, wherein the plurality of switching elements are turned off according to the detection signal. 고정자 코일에 전압을 인가하는 모터 구동용 반도체 장치를 내장하는 모터로서,
상기 모터 구동용 반도체 장치가 제1항 또는 제2항의 반도체 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.A motor incorporating a motor drive semiconductor device for applying a voltage to a stator coil,
Wherein the motor drive semiconductor device includes the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3. 실외기 및 실내기를 구비하고, 상기 실외기 또는 상기 실내기가 팬 모터를 갖는 공조기로서,
상기 팬 모터가 제9항의 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.An air conditioner having an outdoor unit and an indoor unit, wherein the outdoor unit or the indoor unit has a fan motor,
Wherein the fan motor includes the motor of claim 9.
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