半导体元件的驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体元件的驱动装置中，即使在高侧电源电压降低的情况下，也能够可靠地将电源电压降低异常传递至低侧。利用电阻(R1、R2)检测高侧电路的高侧电源电压(VB)，在由一对NMOS元件(MN1、MN2)构成的电流反射镜电路与由一对PMOS元件(MP1、MP2)构成的电流反射镜电路之间插入NMOS元件(MN3)，根据高侧电源电压(VB)的电压值改变对电容器(C1)进行充电的电流(i2)，从而改变比较器(CMP1)所产生的时钟脉冲(CLK)的频率。通过随着高侧电源电压(VB)的降低而增大脉冲宽度，对于向电平降低电路的电流供给量的降低进行补偿，从而能够可靠地向低侧电路侧传递信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及驱动以半桥方式连接的半导体元件的高耐压IC，且能够将高侧电路侧的异常经由电平移位电路(电平降低电路)通知给低侧电路侧的半导体元件的驱动装置。
技术介绍
产业用电动机和伺服用电源等的控制通过驱动以半桥方式连接的半导体元件而进行。作为用于驱动这些半导体元件的控制用集成电路，存在高耐压IC(以下，称为HVIC：HighVoltageIntegratedCircuit)。HVIC具备控制以半桥方式连接电路的上位侧的半导体元件的高侧电路、和控制下位侧的半导体元件的低侧电路，并能够利用一个IC驱动上位侧和下位侧的半导体元件这两者。HVIC接收微型计算机等的控制信号并输出用于驱动上位侧和下位侧的半导体元件的信号，但是，尤其是为了驱动上位侧的半导体元件而内置有电平移位电路。电平移位电路用于将以低电位输入的控制信号进行电平移位并传递至高电位侧。另外，HVIC内置有在高侧电路中发生异常时，将该异常通知给低侧电路的电平移位电路(电平降低电路)(例如参照专利文献1、2)。根据专利文献1所记载的MOS(Metal-Oxide-Semiconductor：金属氧化物半导体)栅极驱动电路，具备电平移位电路，当存在超过赋予高侧电路的外部输入端子的值的输入时，该电平移位电路将该情况通知给低侧电路。该电平移位电路具有PMOS元件，该PMOS元件在高侧电路发生异常时，将该异常信号进行电平移位。由此，表示高侧电路的异常的信号被传递至低侧电路，并从低侧电路的输出端子作为错误信号而输出。在专利文献2所记载的栅极驱动电路中，也在高侧电路中检测到异常时，将该检测信号经由PMOS和NMOS构成的电平移位降低电路(电平降低电路)传递至低侧电路，并输出至外部。另外，在专利文献2中，将高侧电路中的半导体元件的过电流、控制电源电压降低等的异常传递至低侧电路。但是，表示上述异常的信号通过电平降低电路统一进行传递，因而在低侧电路中无法识别传递来的异常信号为何种异常信号。相对于此，已知在产生多个异常信号的情况下，将多个异常信号加以区别后进行传递，并输出与异常信号相对应的警报信号(专利文献3、4)。在上述专利文献3、4中，公开了具备多个保护电路的半导体装置的驱动电路，多个保护电路检测出的异常按照每个保护电路形成为不同脉冲宽度的脉冲信号，从而将异常检测加以区别后进行传递。接着，对于在HVIC中，在高侧电路中进行多个异常检测，并将其结果经由电平降低电路传递至低侧电路的例子进行说明。此外，在以下的说明中，对端子名称以及该端子中的电压、信号等使用相同的符号。图10是表示HVIC中所包含的电平降低电路的构成例的图，图11是表示脉冲生成电路的功能的图，图12是表示脉冲生成电路的动作的时序图，图13是表示脉冲产生部的输出的图。如图10所示，HVIC具备高侧电路100和低侧电路200。HVIC的高侧电路100具有：被附加作为其主电源的高侧电源电压VB的端子VB；被输入过热信号OH的端子OH；被输入过电流信号OC的端子OC；以及被输入高侧电路100的标准电位VS的端子VS。另外，HVIC的低侧电路200具有：被附加作为其主电源的低侧电源电压VCC的端子VCC；输出警报信号ALM的端子ALM；以及被输入低侧电路200的标准电位GND的端子GND。高侧电路100具有控制电路110和PMOS元件(高耐压P沟道MOSFET)PM1、PM2。控制电路110具有过热检测部111、电压降低检测部112、过电流检测部113、判优器114以及脉冲生成电路115。过热检测部111被输入过热信号OH，其监视功率半导体元件的过热状态。电压降低检测部112被输入高侧电源电压VB，其监视高侧电源电压VB的电压降低。过电流检测部113被输入过电流信号OC，其监视功率半导体元件的过电流状态。判优器114被从过热检测部111输入过热检测信号OHIN、从电压降低检测部112输入电压降低检测信号UVIN以及从过电流检测部113输入过电流检测信号OCIN，并对输入的这些信号进行调停。判优器114将调停后的信号OHE、UVE、OCE发送至脉冲生成电路115，脉冲生成电路115利用根据这些信号生成的脉冲信号来控制PMOS元件PM1、PM2。PMOS元件PM1、PM2的漏极端子与低侧电路200连接，并传递高侧电路100中检测出的异常信号。低侧电路200具备控制电路210。该控制电路210具有：电压转换/同相噪声滤波器/脉冲生成部211、锁存缓冲器212、检测/分析部213以及警报输出部214。电压转换/同相噪声滤波器/脉冲生成部211将从高侧电路100传递而来的异常信号进行电压转换，滤去同相噪声，生成脉冲ER1、ER2。锁存缓冲器212根据脉冲ER1、ER2而使状态变化，并输出信号OHR、OCR。检测/分析部213进行输入的信号OHR、OCR的检测和分析，并将分析结果的信号ERDT、OHER、OCER、UVER、RXER输出至警报输出部214中，警报输出部214接收到这些信号后向端子ALM输出警报信号ALM。在HVIC中，当在高侧电路100中检测到过热、过电流或者电压降低的异常时，脉冲生成电路115生成与异常的种类相符的脉冲信号。该脉冲信号通过基于PMOS元件PM1、PM2以及电压转换/同相噪声滤波器/脉冲生成部211的电压转换功能的电平降低电路而被传递至低侧电路200中，从而通知高侧电路100中发生异常的情况。使用表示脉冲生成电路115的功能的图11和作为表示脉冲生成电路115的动作的时序图的图12，对利用电平降低电路传递信号的方法的概要进行说明。上述表示脉冲生成电路115的功能的图和时序图表示相对于高侧电路100中检测出的异常，脉冲生成电路115在该高侧如何驱动电平降低电路。具体而言，脉冲生成电路115在过电流(OC)的异常检测时，仅在PMOS元件PM1侧生成脉冲，在过热(OH)的异常检测时，仅在PMOS元件PM2侧生成脉冲。另外，脉冲生成电路115在电压降低(UV)的异常检测时，在PMOS元件PM1侧和PMOS元件PM2侧交替生成脉冲。通过如此改变向电平降低电路输出脉冲的方法，从而进行高侧电路100中所产生的异常的分类。此外，在异常检测时使PMOS元件PM1、PM2进行间歇性动作，这是因为：若持续保持接通，则电流持续流通，从节省能源的观点来看并不理想。在此，脉冲生成电路115具有脉冲产生部，如图3所示，该脉冲产生部的脉冲周期以及频率不受高侧电源电压VB的影响，输出固定的时钟脉冲CLK。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平8-330929号公报(第0003、0012段落、图1)专利文献2：日本专利特开2004-304929号公报(第0021段落、图2)专利文献3：日本专利特开2012-10544号公报专利文献4：日本专利特开2012-143125号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在现有的HVIC中，脉冲产生部所输出的时钟脉冲CLK的脉冲周期和频率固定不变，与高侧电源电压VB的电压变化无关。另一方面，在高侧电源电压VB降低时脉冲生成电路115通知电压降低异常的信号UVE，此时，设置于电平降低电路的高侧的PMOS元件的栅极电压(ΔVgs)根据高侧电源电压VB的降低而降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的驱动装置，具有驱动以半桥方式连接的上位侧和下位侧的半导体元件的高侧电路和低侧电路、和用于向所述低侧电路通知所述高侧电路的异常的电平降低电路，其特征在于，所述高侧电路具有电压降低检测部和脉冲生成电路，所述电压降低检测部检测所述高侧电路的主电源的电压降低异常；所述脉冲生成电路在所述电压降低检测部检测到所述电压降低异常时生成供给至所述电平降低电路的脉冲信号，所述脉冲生成电路在所述电压降低检测部检测到所述电压降低异常时，根据所述高侧电路的主电源的电压降低而使所述脉冲信号的频率降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.06 JP 2014-2259021.一种半导体元件的驱动装置，具有驱动以半桥方式连接的上位侧和下位侧的半导体元件的高侧电路和低侧电路、和用于向所述低侧电路通知所述高侧电路的异常的电平降低电路，其特征在于，所述高侧电路具有电压降低检测部和脉冲生成电路，所述电压降低检测部检测所述高侧电路的主电源的电压降低异常；所述脉冲生成电路在所述电压降低检测部检测到所述电压降低异常时生成供给至所述电平降低电路的脉冲信号，所述脉冲生成电路在所述电压降低检测部检测到所述电压降低异常时，根据所述高侧电路的主电源的电压降低而使所述脉冲信号的频率降低。2.如权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，所述脉冲生成电路具有脉冲产生部和脉冲输出部，所述脉冲产生部检测所述高侧电路的主电源的电压，并生成频率与所述高侧电路的主电源的电压相对应的时钟脉冲，所述脉冲输出部根据所述电压降低检测部检测到所述电压降低异常的信号和所述时钟脉冲而生成并输出所述脉冲信号。3.如权利要求2所述的半导体元件的驱动装置，其特征在于，所述脉冲产生部具有：主电源电压检测电路，接受所述高侧电路的主电源的电压，并输出以规定的分压比分压后的电压，电压电流转换电路，在所述高侧电路的主电源的电压低于低压误动作防止阈值时输出与所述高侧电路的主电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤羽正志，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP