[發明專利]半導體元件的驅動裝置

有效

• 申請號: 201810136035.6
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108631559B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 寺島健史
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H03K17/082;H03K17/567
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

一種半導體元件的驅動裝置，將根據半導體元件的芯片溫度來變更的半導體元件的驅動能力作為半導體元件的驅動信息輸出到外部。具有驅動電路且具備保護電路，該驅動電路從外部被輸入對半導體元件的驅動能力進行規定的脈沖狀的驅動信號來對半導體元件進行接通斷開驅動，該保護電路在半導體元件的芯片溫度超過過熱閾值溫度時切換半導體元件的驅動能力。特別是，保護電路具備驅動信息輸出電路，該驅動信息輸出電路將電壓水平與驅動電路對半導體元件提供的驅動控制電壓相應的驅動信息輸出到外部。優選的是，保護電路具備脈寬生成電路，該脈寬生成電路生成電壓水平與驅動控制電壓相應、且脈寬與驅動控制電壓相應的脈沖信號，將該脈沖信號輸出到外部。

技術領域

本發明涉及一種能夠將表示與半導體元件的芯片溫度相應的驅動狀態的信息準確地輸出到外部的半導體元件的驅動裝置。

背景技術

構成逆變器等電力變換裝置的半導體元件的驅動裝置擔負以下功能：對絕緣柵雙極型晶體管(IGBT；Insulated Gate Bipolar Transistor)等半導體元件進行接通斷開驅動來進行電力變換。特別是最近，作為半導體元件的驅動裝置，例如除了IGBT及其驅動電路以外還將保護電路也模塊化為1個電子部件而成的所謂的智能功率模塊(IPM；IntelligentPower Module)受到關注，該保護電路用于防止IGBT等由于過電流/過電壓、過熱等發生元件損壞。

圖4是表示電力變換裝置1的一例的主要部分概要結構圖，2是以IGBT(半導體元件)3及作為其驅動電路的控制IC 4為主體來構成的IPM。關于該IPM 2的具體結構，參照圖5來在后面敘述。電力變換裝置1具備PWM信號生成電路5，該PWM信號生成電路5生成對IGBT 3進行接通斷開驅動的脈沖狀的信號(PWM信號)。PWM信號生成電路5基本上生成根據由PWM信號占空比設定部6按照從未圖示的上級設備指示的輸出電力規格設定的占空比來進行脈寬調制而得到的脈沖信號(PWM信號)。

該PWM信號生成電路5所生成的PWM信號經由第一光電耦合器7a作為針對IGBT 3的驅動信號Vin被提供到IPM 2。IPM 2中的控制IC 4按照驅動信號Vin來生成對IGBT 3的柵極施加的驅動控制信號OUT，從而對IGBT 3進行接通斷開驅動。利用像這樣被進行接通斷開驅動的IGBT 3來執行電力變換。

另外，IPM 2中的控制IC 4具備后述的保護電路。該保護電路基本上借助IGBT 3的電流檢測用發射極來監視流過IGBT 3的電流，并且借助附設于IGBT 3的溫度檢測用的二極管8來監視IGBT 3的芯片溫度。而且，保護電路擔負以下功能：按照這些監視信息來檢測IGBT 3的過電流、過熱等異常，在檢測出異常時對IGBT 3的驅動條件進行變更等來防止IGBT 3的元件損壞。

并且，IPM 2中的控制IC 4將由上述保護電路檢測出的各種異常檢測信息經由第二光電耦合器7b輸出到外部。檢測電路9檢測像這樣從IPM 2輸出的信息來控制PWM信號占空比設定部6，例如停止由PWM信號生成電路5進行的PWM信號的生成，或者變更由PWM信號生成電路5生成的PWM信號的占空比。通過像這樣停止PWM信號的生成，能夠停止IGBT 3的接通斷開驅動，來防止因過電流、過熱等引起的IGBT 3的熱損壞。另外，通過控制PWM信號的占空比，能夠變更IGBT 3的電力變換規格、具體地說IGBT 3的驅動能力，來抑制IGBT 3的芯片溫度的上升。

此外，將由控制IC 4的保護電路檢測出的IGBT 3的包括過電流/過電壓、過熱等異常的異常檢測信息以能夠在外部(上級設備中)被識別的方式輸出的技術如例如專利文獻1所詳細介紹的那樣。