电力半导体模块及电力变换装置制造方法及图纸

电力半导体模块(3)具有：电力半导体元件(1)；控制电路(2)，其对电力半导体元件(1)进行控制；以及多个端子(VOT、Vcc、PWM_IN、C、GND、T1、T2)。在电力半导体元件(1)或电力半导体模块(3)发生了异常的情况下，控制电路(2)将作为电力半导体元件(1)的控制电极的栅极端子(G)设为非激活，从第1输出端子(VOT)输出异常信号(S9)，该异常信号(S9)用于从电力半导体模块(3)通知发生了异常这一情况。在电力半导体元件(1)及电力半导体模块(3)未发生异常的情况下，控制电路(2)将第1输出端子(VOT)用于其他用途。其他用途例如为输出温度信息这一用途。由此，能够输出异常信号而不会过度地增加电力半导体的端子数量。

Power Semiconductor Module and Power Converter

The power semiconductor module (3) has: a power semiconductor element (1); a control circuit (2), which controls the power semiconductor element (1); and a plurality of terminals (VOT, Vcc, PWM_IN, C, GND, T1, T2). In the case of an abnormal power semiconductor element (1) or a power semiconductor module (3), the control circuit (2) sets the gate terminal (G) as the control electrode of the power semiconductor element (1) as inactive, and outputs an abnormal signal (S9) from the first output terminal (VOT), which is used to notify the power semiconductor module (3) of an abnormal occurrence. The control circuit (2) uses the first output terminal (VOT) for other purposes without abnormality of the power semiconductor element (1) and the power semiconductor module (3). Other uses such as output temperature information. Thus, abnormal signals can be output without excessively increasing the number of terminals of power semiconductor.

【技术实现步骤摘要】
电力半导体模块及电力变换装置
本专利技术涉及电力半导体模块，特别涉及以输出表示过电流等异常的异常信号的方式构成的电力半导体模块及具有该电力半导体模块的电力变换装置。
技术介绍
电力用半导体装置如果遭到破坏，则破坏有可能波及至周边电路，对使用环境造成较大影响。因此，需要观察电力用半导体装置的状况而对异常动作进行检测。因此，实施下述动作，即，对电力用半导体装置的电流、控制电源电压及温度进行监视，基于监视信息使电力用半导体装置停止，并且对监视信息、停止的发生进行通知。作为电力半导体模块存在如下的电力半导体模块，其用于逆变器装置等设备，构成为对异常状态进行检测，将与检测到的异常内容对应的异常信号输出。在日本特开平8-98505号公报中公开了半导体复合元件，该半导体复合元件对过电流异常、控制电源电压降低异常、过热异常各异常状态进行检测，与检测到的异常内容对应地将各自不同的异常信号输出。该半导体复合元件具有：异常状态检测部，其对多个半导体开关元件的过电流异常、控制电源电压降低异常及过热异常进行检测；以及异常信号发生部，其与由异常状态检测部检测出的异常内容对应地产生各自不同的异常信号。就日本特开平8-98505号公报所记载的半导体复合元件而言，为了输出异常信号而设置有专用的输出端子，导致输入输出端子的增加。
技术实现思路
本专利技术就是为了消除上述的输入输出端子数量的增加等而提出的，其目的在于输出异常信号而不会过度地增加电力半导体模块的端子数量。本申请涉及电力半导体模块。电力半导体模块具有：电力半导体元件；控制电路，其对电力半导体元件进行控制；以及第1端子。在电力半导体元件或电力半导体模块发生了异常的情况下，控制电路将电力半导体元件的控制电极设为非激活，从第1端子输出异常信号，该异常信号用于从电力半导体模块通知发生了异常这一情况。在电力半导体元件及电力半导体模块未发生异常的情况下，控制电路将第1端子用于其他用途。根据本专利技术，在未发生异常的情况下，将输出异常信号的端子用于其他用途，因此能够输出异常信号而不会过度地增加电力半导体模块的端子数量。通过结合附图进行理解的、与本专利技术相关的以下的详细说明，使本专利技术的上述及其它目的、特征、方案以及优点变得明确。附图说明图1是表示电力半导体模块的第1研究例的结构的等效电路图。图2是表示电力半导体模块的第2研究例的结构的等效电路图。图3是表示实施方式1涉及的电力半导体模块的结构的等效电路图。图4是表示实施方式1涉及的保护电路模块的结构的等效电路图。图5是表示实施方式1涉及的运算放大器11的输入电压与输出电压的关系的图。图6是用于对实施方式1中的电力半导体模块的动作时序进行说明的波形图。图7是表示实施方式2中使用的保护电路模块6A的结构的电路图。图8是对实施方式2的电力半导体模块的动作进行说明的动作波形图。图9是对实施方式3的电力半导体模块的动作进行说明的动作波形图。图10是表示实施方式4的电力半导体模块的结构的等效电路图。图11是表示异常信号的第1例(对信号的长度进行了改变的例子)的图。图12是表示异常信号的第2例(对信号进行了调制的例子)的图。图13是表示实施方式5中的保护电路模块6C的结构的等效电路图。图14是表示电力变换系统的结构的框图，在该电力变换系统中应用了实施方式6涉及的电力变换装置。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。此外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照标号，不重复其说明。为了易于理解实施方式，首先，对两个研究例进行说明。图1是表示电力半导体模块的第1研究例的结构的等效电路图。参照图1，电力半导体模块53包含电力用半导体元件51和控制电路52。电力用半导体元件51的栅极端子G与控制电路52的栅极驱动部57连接，受到驱动。控制电路52具有用于对电力用半导体元件51进行控制的端子PWM_IN、及用于输入将电力用半导体元件51切断而使电力半导体模块53停止的信息的端子Cin等作为输入端子。控制电路52具有将电力半导体模块53的温度输出的端子VOT、及将控制电路52所识别出的异常输出的端子Fo等作为输出端子。端子Cin主要用于对电力用半导体元件51的过电流进行检测，通过电阻10与电力用半导体元件51的发射极端子E连接，该电力用半导体元件51与分流电阻54连接。流过电力用半导体元件51的电流被作为分流电阻54的电压输入至端子Cin。端子Cin在控制电路52内与比较器55连接。将端子Cin的电压与内部基准电压Ref进行比较。如果端子Cin的电压超过内部基准电压Ref，则从比较器55输出表示过电流的信号，输入至保护电路模块56。向保护电路模块56不仅输入表示过电流的信号，还输入表示温度的信号、控制电源电压VCC等用于对电力半导体模块53进行监视或保护的信号。在保护电路模块56内进行了处理的温度信息输出至端子VOT。在判断出发生了过电流、过热、控制电源电压降低等异常动作的情况下，保护电路模块56向栅极驱动部57发送输出切断信号58，并且向端子Fo输出异常信号(信号Fo)59。图2是表示电力半导体模块的第2研究例的结构的等效电路图。参照图2，电力半导体模块53A包含电力用半导体元件51A和控制电路52。电力用半导体元件51A的栅极端子G与控制电路52的栅极驱动部57连接，受到驱动。电力用半导体元件51A具有发射极端子E和流过称为感测电流的小电流的感测端子S，该感测电流与流过发射极的电流对应。感测端子S与感测电阻10A连接。流过电力用半导体元件51A的发射极电流能够通过对感测电流进行监视而间接地监视。感测电流被作为感测电阻10A的电压而输入至控制电路52的端子Cin。端子Cin在控制电路52内与比较器55连接。将端子Cin的电压与内部基准电压Ref进行比较。如果端子Cin的电压超过内部基准电压Ref，则比较器55的输出被激活，输入至保护电路模块56。向保护电路模块56除了输入表示过电流的信号以外，还输入表示温度的信号、控制电源电压VCC等用于对电力半导体模块53A进行监视或保护的信号。在保护电路模块56内进行了处理的温度信息输出至端子VOT。在判断出发生了过电流、过热、控制电源电压降低等异常动作的情况下，保护电路模块56向栅极驱动部57发送输出切断信号58，并且向端子Fo输出异常信号59。在图1、图2的研究例中，为了将异常信号输出而设置了专用的端子Fo，因此存在整体上端子数量多这样的问题。希望能够将输出异常信号的端子与设置于电力半导体模块的用于其他目的的端子共用，削减端子数量。实施方式1.(结构的说明)图3是表示实施方式1涉及的电力半导体模块的结构的等效电路图。图3所示的电力半导体模块3具有：电力半导体元件1；对电力半导体元件1进行控制的控制电路2；以及端子VOT、Vcc、PWM_IN、Cin、GND、T2。电力半导体元件1例如包含IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)元件和连接于IGBT元件的集电极－发射极之间的续流二极管。电力半导体元件1也可以包含MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)、双极晶体管来取代IGBT元件。另外，电力半导体元件1也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力半导体模块，其具有：电力半导体元件；控制电路，其对所述电力半导体元件进行控制；以及第1端子，在所述电力半导体元件或所述电力半导体模块发生了异常的情况下，所述控制电路将所述电力半导体元件的控制电极设为非激活，从所述第1端子输出异常信号，该异常信号用于从所述电力半导体模块通知发生了异常这一情况，在所述电力半导体元件及所述电力半导体模块未发生异常的情况下，所述控制电路将所述第1端子用于其他用途。

【技术特征摘要】
2017.11.22 JP 2017-2249321.一种电力半导体模块，其具有：电力半导体元件；控制电路，其对所述电力半导体元件进行控制；以及第1端子，在所述电力半导体元件或所述电力半导体模块发生了异常的情况下，所述控制电路将所述电力半导体元件的控制电极设为非激活，从所述第1端子输出异常信号，该异常信号用于从所述电力半导体模块通知发生了异常这一情况，在所述电力半导体元件及所述电力半导体模块未发生异常的情况下，所述控制电路将所述第1端子用于其他用途。2.根据权利要求1所述的电力半导体模块，其中，所述控制电路将所述异常信号从所述第1端子输出的信号宽度比所述控制电路将所述电力半导体元件的控制电极设为非激活的时间长。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：市村彻，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP