防止功率半导体元件的过热状态和向上位控制装置进行的过电流检出通知错误。在输入指示功率半导体元件的导通动作的输入信号(IN)时脉冲生成电路(40)生成脉冲，门控锁存电路(50)接收该脉冲而保持过电流检测电路(160)的过电流检出状态。过电流模式切换电路(60)根据过电流检出状态是在输入信号(IN)的输入之后还是输入之前来将在接收到输入信号(IN)且处于过电流检出状态时振荡信号生成电路(30)生成的信号(signal)切换为反转或非反转的信号(signal0)进行输出，并输出使信号(signal)反转而得的信号(signal1)。在时刻确定电路(70)中，根据对信号(signal0)分频而得的信号和信号(signal1)输出使功率半导体元件周期性地导通的信号(output)。通的信号(output)。通的信号(output)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
[0001]本专利技术涉及具备作为电压驱动型电力控制元件的功率半导体元件以及驱动和保护该功率半导体元件的电路的半导体装置。
技术介绍
[0002]在汽车上搭载有许多对马达等负载进行开关控制的半导体装置。作为这样的车载用的半导体装置，使用将向负载供电的功率半导体元件及其控制电路集成在同一芯片上而成的IPS(Intelligent Power Switch：智能电源开关)。作为该IPS，特别是在汽车电气设备的用途中，从负载维护时的安全性的观点出发，通常为配置于电源与负载之间而使用的高侧型IPS。
[0003]在汽车领域中使用的半导体产品中，要求在任何情况下都不损坏的设计。在高侧型IPS中，如果负载成为过电流状态，则在负载流通通常动作时以上的过大的电流，因此有可能引起功率半导体元件及周边电路的故障。
[0004]提出了在检测出过电流状态的情况下，以限制电流的方式进行控制、或者调整进行限制的过电流检测阈值的技术(例如，参照专利文献1)。特别是，在专利文献1的过电流保护电路中为兼顾正常动作时的瞬时电流的确保和与负载相应的过电流保护的技术。
[0005]接下来，对与专利文献1的过电流保护电路不同但通常的高侧型IPS和高侧型IPS检测到过电流状态时的具体动作进行说明。该通常的高侧型IPS以非专利文献1所记载的构成为基础。
[0006]图9是示出现有的IPS的构成例的图，图10是示出过电流检出时的逻辑电路的功能的例子的框图，图11是示出时刻确定电路的例子的图。图12是时刻确定电路的第一动作例的时序图，图12的(A)示出在导通动作中检测出过电流时，图12(B)示出在导通动作前处于过电流检出状态时。图13是检测出过电流时的第一动作例的波形图，图13的(A)示出在导通动作中检测出过电流时，图13的(B)示出在导通动作前处于过电流检出状态时。图14是时刻确定电路的第二动作例的时序图，图14的(A)示出在导通动作中检测出过电流时，图14的(B)示出在导通动作前处于过电流检出状态时。图15是检测出过电流时的第二动作例的波形图，图15的(A)示出在导通动作中检测出过电流时，图15的(B)示出在导通动作前处于过电流检出状态时。应予说明，在图9的说明中，端子名和该端子处的电压、信号等有时使用相同的符号。
[0007]如图9所示，现有的IPS100具备主MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor：金属
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氧化物
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半导体场效应晶体管)110、逻辑电路120和驱动电路130。应予说明，主MOSFET110有时也设为将作为电压驱动型电力控制元件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)与FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)组合而成的电路。IPS100还具备：低电压检测电路140、短路检测电路150、过电流检测电路160、过热检测电路170、N沟道的MOSFET180、恒流电路182、运算放大器190以及增益设定电阻191、192、193、194。
[0008]IPS100具有：IN端子、VCC端子、OUT端子、IN+端子、IN
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端子、AMP端子以及GND端子。IPS100的IN端子和AMP端子与作为上位控制装置的微型计算机200连接，微型计算机200基于从IPS100的AMP端子得到的负载电流，生成使主MOSFET110导通/关断的信号，并将其供给至IPS100的IN端子。在图示的例子中，使主MOSFET110导通的信号具有5伏(V)的电位，使主MOSFET110关断的信号具有0V的电位。
[0009]IPS100的IN端子与逻辑电路120的输入端子连接，逻辑电路120的输出端子与具有电平转换功能的驱动电路130的输入端子连接，驱动电路130的输出端子与主MOSFET110的栅极端子连接。主MOSFET110的漏极端子与VCC端子连接，VCC端子与电源210的正极端子连接。电源210的负极端子与基准电位(GND)连接。主MOSFET110的源极端子与OUT端子连接，OUT端子与负载220的一个端子连接。负载220的另一个端子与分流电阻230的一个端子连接，分流电阻230的另一个端子与基准电位连接。分流电阻230的一个端子还与IPS100的IN+端子连接，另一个端子还与IN
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端子连接。IPS100的GND端子与基准电位连接。
[0010]IPS100的VCC端子与低电压检测电路140的输入端子连接，低电压检测电路140的输出端子与逻辑电路120连接。IPS100的VCC端子与短路检测电路150的一个输入端子连接，短路检测电路150的另一个输入端子与OUT端子连接，短路检测电路150的输出端子与逻辑电路120连接。IPS100的VCC端子与MOSFET180的漏极端子连接，MOSFET180的栅极端子与驱动电路130的输出端子连接。MOSFET180的源极端子与恒流电路182的一个端子和过电流检测电路160的一个输入端子连接，过电流检测电路160的另一个输入端子与OUT端子连接，过电流检测电路160的输出端子与逻辑电路120连接。过热检测电路170的输出端子与逻辑电路120连接。IPS100的IN+端子与增益设定电阻191的一个端子连接，增益设定电阻191的另一个端子与增益设定电阻192的一个端子和运算放大器190的非反相输入端子连接。增益设定电阻192的另一个端子与GND端子连接。IPS100的IN
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端子与增益设定电阻193的一个端子连接，增益设定电阻193的另一个端子与增益设定电阻194的一个端子和运算放大器190的反相输入端子连接。运算放大器190的输出端子与增益设定电阻194的另一个端子和IPS100的AMP端子连接。
[0011]低电压检测电路140监视VCC端子的电压VCC是否为能够使IPS100动作的预定的电压以上，如果电压VCC低于预定的电压，则将电压VCC的异常降低通知给逻辑电路120。逻辑电路120在被通知电压VCC的异常降低时，向驱动电路130输出使主MOSFET110及MOSFET180的动作停止的信号，以使IPS100不进行异常动作。
[0012]短路检测电路150在主MOSFET110导通时根据VCC端子的电压VCC与OUT端子的电压之差来检测负载220的短路。短路检测电路150在检测出负载220的短路状态时，将其通知给逻辑电路120，收到通知的逻辑电路120将使主MOSFET110以及MOSFET180的栅极电压降低的信号输出到驱动电路130。
[0013]过电流检测电路160在MOSFET180导通时使恒定电流在恒流电路182流通，根据主MOSFET110和MOSFET180导通时的由主MOSFET110和MOSFET180的导通电阻引起的电位差来检测过电流。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具备功率半导体元件、过电流检测电路以及具有在所述过电流检测电路检测出过电流时向所述功率半导体元件输出关断信号的功能的逻辑电路，所述逻辑电路具备脉冲生成电路，所述脉冲生成电路在输入指示所述功率半导体元件的导通动作的输入信号时生成并输出脉冲，所述逻辑电路在输出所述脉冲的期间内由所述过电流检测电路检测出过电流时，在检测出过电流后的预定期间，输出指示所述功率半导体元件的导通动作的信号。2.一种半导体装置，其特征在于，具备功率半导体元件、过电流检测电路以及具有在所述过电流检测电路检测出过电流时向所述功率半导体元件输出关断信号的功能的逻辑电路，所述逻辑电路具备脉冲生成电路，所述脉冲生成电路在输入指示所述功率半导体元件的导通动作的输入信号时生成并输出脉冲，所述逻辑电路在输出所述脉冲之前由所述过电流检测电路连续地检测出过电流时，在开始输出所述脉冲后的预定期间，输出指示所述功率半导体元件的导通动作的信号。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，即使检测出所述过电流，也至少在所述脉冲生成电路输出所述脉冲的期间，向所述功率半导体元件输出导通信号。4.一种半导体装置，其特征在于，具备功率半导体元件、过电流检测电路和具有在所述过电流检测电路检测出过电流时使所述功率半导体元件仅在短时间内周期性地导通的功能的逻辑电路，所述逻辑电路具备：振荡信号生成电路，在同时输入指示所述功率半导体元件的导通动作的输入信号与来自所述过电流检测电路的过电流检出信号时生成振荡信号；脉冲生成电路，在输入所述输入信号时生成脉冲；门控锁存电路，在输入所述脉冲时保持所述过电流检测电路的过电流检出状态；过电流模式切换电路，输出计数器输入信号和将所述振荡信号反转而得的反转信号，所述计数器输入信号为根据所述门控锁存电路保持的过电流检出状态将所述振荡信号生成电路生成的所述振荡信号切换为...
【专利技术属性】
技术研发人员：矶部太辅，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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