电力转换装置制造方法及图纸

包括多个半导体元件(2)、控制电路部(3)。构成为使并联连接的多个半导体元件(2)同时开关动作。控制电路部(3)包括与同时动作的多个半导体元件(2)连接的驱动电路(30)、控制配线(4G)及基准配线(4KE)。控制配线(4G)将半导体元件(2)的控制电极(21G)与驱动电路(30)连接。基准配线(4KE)将半导体元件(2)的基准电极(21KE)与驱动电路(30)连接。寄生于基准配线(4KE)的电感(LKE)比寄生于控制配线(4G)的电感(LG)小。

Power Conversion Device

The device comprises a plurality of semiconductor elements (2) and a control circuit unit (3). A plurality of semiconductor elements (2) connected in parallel are switched simultaneously. The control circuit unit (3) includes a drive circuit (30), a control wiring (4G) and a reference wiring (4KE) connected with a plurality of semiconductor elements (2) acting simultaneously. The control wiring (4G) connects the control electrode (21G) of the semiconductor element (2) to the driving circuit (30). The reference wiring (4KE) connects the reference electrode (21KE) of the semiconductor element (2) to the driving circuit (30). The inductance (LKE) parasitic on the reference wiring (4KE) is smaller than that parasitic on the control wiring (4G).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置相关申请的援引本申请以2016年3月28日申请的日本专利申请号2016-63541号专利和2017年2月28日申请的日本专利申请号2017-36745号专利为基础，在此援引其记载内容。
本专利技术涉及一种包括多个半导体元件以及控制该半导体元件的开关动作的控制电路部的电路转换装置。
技术介绍
作为在直流电和交流电之间进行电力转换的电力转换装置，已知一种包括IGBT等半导体元件以及与该半导体元件电连接的控制电路部的装置(参照下述专利文献1)。上述电力转换装置构成为：利用上述控制电路部使半导体元件开关动作，从而将直流电转换为交流电。对半导体元件进行驱动的驱动电路形成于控制电路部。此外，控制电路部包括将半导体元件的基准电极(即，发射极)和上述驱动电路连接的基准配线以及将半导体元件的控制电极(即，栅极)和驱动电路连接的控制配线。驱动电路构成为以上述基准电极的电位为基准，将预先确定的控制电压施加于控制电极。藉此，接通半导体元件。近年，期望一种能得到更高的输出电流的电力转换装置。因此，对将多个半导体元件并联连接、使上述多个半导体元件同时开关动作的课题进行了研究。藉此，对即使流过每个半导体元件的电流变小，作为电力转换装置整体，也能使很多电流流过的课题进行了研究。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2015－139299号公报
技术实现思路
然而，使多个半导体元件同时开关动作时，施加于半导体元件的控制电极的电压容易出现偏差。即，在上述结构的情况下，一个驱动电路与多个半导体元件电连接。此外，使多个半导体元件同时开关动作时，如后述所述，由于与半导体元件反向并联连接的续流二极管的恢复特性存在偏差等原因，半导体元件的上述基准电极的电位(以下，也记作基准电位)存在发生偏差的可能性。因此，存在会有电流i经由上述基准配线，从基准电位高的半导体元件向基准电位低的半导体元件流动的可能性。在上述情况下，因寄生于基准配线的电感LKE会产生感应电动势ΔV(＝LKEdi/dt)。因此，从基准电位低的半导体元件的基准电极来看，驱动电路的基准电位会高ΔV(参照图39)。因此，在基准电位低的半导体元件的控制电极上施加有由驱动电路产生的控制电压VG和ΔV之和(VG+ΔV)。因此，可以想到比通常的控制电压VG高的电压施加于控制电极，上述半导体元件可能发生劣化。此外，若在基准配线产生有感应电动势ΔV，则从基准电位高的半导体元件的基准电极来看，驱动电路的基准电位会低ΔV(参照图39)。因此，在基准电位高的半导体元件的控制电极只施加有VG－ΔV的电压。因此，上述半导体元件接通不充分，容易使电流量低下。本专利技术的目的在于提供一种电力转换装置，能使多个半导体元件同时开关动作，且能降低施加于每个半导体元件的控制电极的电压的偏差。本专利技术第一方式的电力转换装置包括：多个半导体元件；以及控制电路部，上述控制电路部对上述半导体元件的开关动作进行控制，上述半导体元件存在配置于上桥臂侧的上桥臂半导体元件和配置于下桥臂侧的下桥臂半导体元件，构成为：利用上述控制电路部，使彼此并联连接的多个上述上桥臂半导体元件同时开关动作，并且使彼此并联连接的多个上述下桥臂半导体元件同时开关动作，上述控制电路部包括分别与同时开关动作的多个上述半导体元件电连接的驱动电路、将上述半导体元件的控制电极和上述驱动电路连接的控制配线以及将上述半导体元件的基准电极和上述驱动电路连接的基准配线，使寄生于上述基准配线的电感比寄生于上述控制配线的电感小。在上述电力转换装置中，使寄生于基准配线的电感比寄生于控制配线的电感小。因此，能降低施加于每个半导体元件的控制电极的电压的偏差。即，如上所述，当使彼此并联连接的多个半导体元件同时开关动作时，每个半导体元件的基准电位容易出现偏差。其结果是，会有电流经由基准配线，从基准电位高的半导体元件向基准电位低的半导体元件流动。但是，在本方式中，减小寄生于基准配线的电感，因此，当电流流过时，能减小基准配线中产生的感应电动势ΔV。如上所述，在基准电位低的半导体元件的控制电极施加有VG+ΔV，在基准电位高的半导体元件施加有VG－ΔV，但在本方式中，由于能减小ΔV，因此，能抑制施加于各半导体元件的控制电极的电压的偏差。因此，能对以下不良情况进行抑制：在基准电位低的半导体元件的控制电极过度施加高电压而使上述半导体元件劣化的不良情况，或者向基准电位高的半导体元件的控制电极只施加低电压而导致接通不充分的不良情况。如以上所述，根据本方式，能提供一种电力转换装置，能使多个半导体元件同时开关动作，且能降低施加于每个半导体元件的控制电极的电压的偏差。附图说明参照附图和以下详细的记述，可以更明确本专利技术的上述目的、其他目的、特征和优点。图1是实施方式一的上桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。图2是实施方式一的下桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。图3是实施方式一的控制电路部的一部分的俯视图。图4是实施方式一的电力转换装置的整体电路图。图5是实施方式一的上桥臂半导体元件和控制电路部的更详细的电路图。图6是实施方式一的电力转换装置的剖视图，是图7的VI-VI线剖视图。图7是图6的VII-VII线剖视图。图8是实施方式二的控制电路部的一部分的俯视图。图9是实施方式三的控制电路部的一部分的俯视图。图10是实施方式四的控制电路部的一部分的俯视图。图11是实施方式五的控制电路部的一部分的俯视图。图12是实施方式六的上桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。图13是实施方式六的下桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。图14是实施方式七的电力转换装置的示意剖视图。图15是实施方式七的控制电路部的一部分的俯视图。图16是实施方式七的半导体模块的示意图。图17是实施方式八的电力转换装置的示意剖视图。图18是实施方式八的控制电路部的一部分的俯视图。图19是实施方式九的电力转换装置的示意剖视图。图20是实施方式九的控制电路部的一部分的俯视图。图21是实施方式九的半导体模块的示意图。图22是实施方式十的半导体元件的俯视图。图23是实施方式十的上桥臂半导体模块以及控制电路部的剖视图。图24是实施方式十的下桥臂半导体模块以及控制电路部的剖视图。图25是实施方式十一的电力转换装置的示意剖视图。图26是实施方式十二的电力转换装置的示意剖视图。图27是实施方式十二的半导体模块的示意图。图28是实施方式十三的电力转换装置的示意剖视图。图29是实施方式十四的电力转换装置的示意剖视图。图30是实施方式十五的电力转换装置的示意剖视图。图31是实施方式十六的电力转换装置的示意剖视图。图32是实施方式十七的电力转换装置的示意剖视图。图33是实施方式十八的电力转换装置的示意剖视图。图34是实施方式十九的电力转换装置的示意剖视图。图35是实施方式二十的电力转换装置的示意剖视图。图36是实施方式二十一的电力转换装置的示意剖视图。图37是实施方式二十二的电力转换装置的示意剖视图。图38是实施方式二十三的电力转换装置的示意剖视图。图39是对比方式的上桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。图40是对比方式的下桥臂半导体元件接通时的电力转换装置的一部分的电路图。具体实施方式上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换装置(1)，其特征在于，包括：多个半导体元件(2)；以及控制电路部(3)，所述控制电路部(3)对所述半导体元件的开关动作进行控制，所述半导体元件存在有配置于上桥臂侧的上桥臂半导体元件(2H)和配置于下桥臂侧的下桥臂半导体元件(2L)，构成为：利用所述控制电路部，使彼此并联连接的多个所述上桥臂半导体元件同时开关动作，并且使彼此并联连接的多个所述下桥臂半导体元件同时开关动作，所述控制电路部包括分别与同时开关动作的多个所述半导体元件电连接的驱动电路(30)、将所述半导体元件的控制电极(21G)和所述驱动电路连接的控制配线(4G)以及将所述半导体元件的基准电极(21KE)和所述驱动电路连接的基准配线(4KE)，寄生于所述基准配线的电感(LKE)比寄生于所述控制配线的电感(LG)小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 JP 2016-063541;2017.02.28 JP 2017-036741.一种电力转换装置(1)，其特征在于，包括：多个半导体元件(2)；以及控制电路部(3)，所述控制电路部(3)对所述半导体元件的开关动作进行控制，所述半导体元件存在有配置于上桥臂侧的上桥臂半导体元件(2H)和配置于下桥臂侧的下桥臂半导体元件(2L)，构成为：利用所述控制电路部，使彼此并联连接的多个所述上桥臂半导体元件同时开关动作，并且使彼此并联连接的多个所述下桥臂半导体元件同时开关动作，所述控制电路部包括分别与同时开关动作的多个所述半导体元件电连接的驱动电路(30)、将所述半导体元件的控制电极(21G)和所述驱动电路连接的控制配线(4G)以及将所述半导体元件的基准电极(21KE)和所述驱动电路连接的基准配线(4KE)，寄生于所述基准配线的电感(LKE)比寄生于所述控制配线的电感(LG)小。2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述基准配线的配线长度比所述控制配线的配线长度短。3.如权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，所述基准配线的直径比所述控制配线的直径大。4.如权利要求1～3中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，所述控制电路部形成有多个用于将所述控制电路部与所述半导体元件电连接的连接部(5)，所述驱动电路在多个所述连接部的排列方向上，形成于与由多个所述连接部形成的连接部组(50)相邻的位置，作为所述连接部，包括用于与所述半导体元件的所述基准电极电连接的基准用连接部(5KE)、用于与所述控制电极电连接的控制用连接部(5G)，利用所述基准配线，将所述基准用连接部和所述驱动电路连接，并且利用所述控制配线，将所述控制用连接部和所述驱动电路连接，在所述排列方向上，所述基准用连接部形成于比所述控制用连接部更靠近与它们连接的所述驱动电路的位置。5.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，将多个所述连接部中的、形成于所述排列方向上最靠近所述驱动电路的位置的所述连接部作为所述基准用连接部。6.如权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于，作为所述连接部组，包括用于与所述上桥臂半导体元件连接的上桥臂连接部组(50H)、用于与所述下桥臂半导体元件连接的下桥臂连接部组(50L)，作为所述驱动电路，包括与所述上桥臂半导体元件连接的上桥臂驱动电路(30H)、与所述下桥臂半导体元件连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦智也，山平优，福岛和马，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP