电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能在不增大搭载有用于观测功率器件的主电流的电流感测元件的电力变换装置的成本的情况下高精度地观测芯片温度的电力变换装置。在功率器件的芯片内搭载主控制用MOSFET(11)、电流MOSFET(12)、以及连接于主控制用MOSFET(11)的源极电极(8)和电流MOSFET(12)的源极电极(9)的二极管(13)，在电流MOSFET(12)的源极电极(9)上连接温度测定电路(3)，在主控制用MOSFET(11)处于断开状态时，对二极管(13)流通正向电流(I

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置


[0001]本专利技术涉及电力变换装置。

技术介绍

[0002]作为下一代汽车，组合内燃机与电动机来转动驱动轮的混合动力汽车、仅靠电动机来转动驱动轮的电动汽车受到关注。并且，在用于这些汽车的汽车用马达中，采用有小型而能产生高转矩的、在转子中埋入有永磁铁的同步马达，为了最大限度地发挥该同步马达的转矩，通常使用有向量控制。
[0003]这样的向量控制是根据因加速或制动指令而产生的转矩指令和速度来运算电流指令，根据该电流指令来产生PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号而驱动逆变器的功率器件。并且，向量控制中需要用于测定逆变器的输出电流的电流传感器。因此，在向量控制中，区别于构成功率器件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极晶体管)或MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor：金属氧化膜半导体场效应晶体管)等主控制元件而设置电流检测专用的电流感测元件，对流过该电流感测元件的电流进行检测来推断流至主控制元件的主电流。这样的电力变换电路例如像专利文献1揭示的那样为人所熟知。
[0004]另外，上述的电流感测元件以及由主控制元件构成的功率器件存在温度依存，感测元件与主控制元件的电流比根据芯片温度而发生变动，结果，存在无法根据感测电流来算出准确的主控制电流这一问题。作为在观测感测电流的同时准确地观测芯片温度的方法，已知有在构成功率器件的半导体基板上形成温度检测二极管而利用温度测定电路来观测二极管特性的方法(例如参考专利文献2)。
[0005]然而，在使用上述专利文献2记载的温度检测二极管来进行温度测定的情况下，半导体基板上需要用于连接温度检测二极管与温度测定电路的追加的焊盘。因而，在设为使用温度检测二极管进行温度测定的构成的情况下，半导体基板的面积相应地增大，从而产生功率器件的产品成本增大这一问题。进而，专利文献2记载的温度检测二极管需要用于在半导体基板上形成温度检测二极管等的工序，所以制造工序变得繁杂，从而也有制造成本升高这一问题。
[0006]因此，作为在半导体基板上不追加焊盘的情况下观测芯片温度的方法，有使用与IGBT并联的回流二极管而在回流模式时观测回流二极管的端子电压的方法(例如参考专利文献3)。回流二极管的阳极和阴极在芯片内各自连接于IGBT的发射极端子和集电极端子，所以功率器件不需要追加的焊盘。因此，能够抑制功率器件的芯片尺寸的增大。现有技术文献专利文献
[0007]专利文献1：日本专利特开2006
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271098号公报专利文献2：日本专利特开2004
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117111号公报
专利文献3：日本专利特开2015
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228771号公报

技术实现思路

专利技术要解决的问题
[0008]然而，在上述专利文献3记载的使用回流二极管来测定芯片温度的方法中，须准备在同一芯片内设置有与主控制元件并联的回流二极管的特殊的功率器件(IGBT)，在与IGBT不同的芯片中设置普通的回流二极管而并联的情况下无法适用。此外，在功率器件为MOSFET的情况下，由体层和漂移层形成寄生二极管，但仅在回流模式中的MOSFET为断开状态的死区时间中电流才流至并联的寄生二极管，能观测芯片温度的期间被限制得较短。
[0009]因此，本专利技术的目的在于提供一种能在不对具有观测流至主控制元件的电流的电流感测元件的功率器件和芯片温度的观测时间设置上述制约、而且不增大芯片成本的情况下廉价地实现高精度的功率器件的芯片温度的观测的电力变换装置。解决问题的技术手段
[0010]为解决上述问题，例如采用权利要求书记载的构成。本申请包含多种解决上述问题的技术手段，举其一例，本专利技术的电力变换装置具备：绝缘栅型第1晶体管，其控制主电流；绝缘栅型第2晶体管，其与第1晶体管形成于同一半导体基板上，第1晶体管的漏极和栅极各自与其并联电连接，检测第1晶体管的电流；以及电流测定电路，其在使第1晶体管的源极的区域比第2晶体管的源极大的基础上连接于第2晶体管的源极电极与第1晶体管的源极电极之间，测定流至第2晶体管的电流。
[0011]此外，本专利技术的电力变换装置具备：二极管，其形成于半导体基板上，连接于第2晶体管的源极电极与第1晶体管的源极电极之间；以及温度测定电路，其连接于第2晶体管的源极电极，在第1晶体管处于断开状态时，对二极管流通规定的正向电流而测定半导体基板的温度。专利技术的效果
[0012]根据本专利技术，在功率器件内搭载有电流检测用的电流感测元件的电力变换装置中，能在不增加功率器件的焊盘数和芯片尺寸的情况下高精度且廉价地观测芯片温度。上述以外的课题、构成以及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的第1实施方式例的电力变换装置的电路图。图2为说明本专利技术的第1实施方式例的温度检测模式和电流检测模式下的动作的波形图。图3为表示本专利技术的第1实施方式例的搭载有功率器件的芯片温度与温度测定电路的输出电压(V
f
)的关系的特性图。图4为本专利技术的第1实施方式例的搭载有功率器件的芯片的平面外观图。图5为本专利技术的第1实施方式例的搭载有功率器件的芯片的虚线部A
‑
A'的截面结构图。图6为本专利技术的第2实施方式例的电力变换装置的电路图。
图7为本专利技术的第3实施方式例的电力变换装置的电路图。图8为说明本专利技术的第3实施方式例的温度检测模式和电流检测模式下的动作的波形图。图9为表示本专利技术的第3实施方式例的功率器件的芯片温度(T)与温度测定电路的输出电压(V
f1
、V
f2
)的关系的特性图。图10为本专利技术的第4实施方式例的电力变换装置的电路图。图11为表示本专利技术的第4实施方式例的电流感测比的电流检测用MOSFET的感测电流(I
s
)与芯片温度(T)的相关关系的图。图12为本专利技术的第4实施方式例的搭载有使用保管在存储器装置中的电流感测比的电流检测用MOSFET的感测电流(I
s
)与芯片温度(T)的相关关系的信息来算出主控制电流(I
m
')的主控制电流算出装置的电力变换装置的构成图。图13为装有本专利技术的各实施方式例的电力变换装置的三相逆变装置的构成图。
具体实施方式
[0014]〈第1实施方式例〉下面，参考图1～图5，对本专利技术的第1实施方式例进行说明。图1为第1实施方式例的电力变换装置的电路图。功率器件1具备主控制用MOSFET 11、电流检测用MOSFET 12以及二极管13。主控制用MOSFET 11和电流检测用MOSFET 12构成为绝缘栅型第1晶体管及绝缘栅型第2晶体管。
[0015]电流检测用MOSFET 12的漏极及栅极与主控制用MOSFET 11的漏极11D及栅极11G并联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：绝缘栅型第1晶体管，其控制主电流；绝缘栅型第2晶体管，其与所述第1晶体管形成于同一半导体基板上，分别与所述第1晶体管的漏极和栅极并联电连接，检测所述第1晶体管的电流；以及电流测定电路，其在使所述第1晶体管的源极的区域比所述第2晶体管的源极大的基础上连接于所述第2晶体管的源极电极与所述第1晶体管的源极电极之间，测定流至所述第2晶体管的电流，该电力变换装置还具备：二极管，其形成于所述半导体基板上，连接于所述第2晶体管的源极电极与所述第1晶体管的源极电极之间；以及温度测定电路，其连接于所述第2晶体管的源极电极，在所述第1晶体管处于断开状态时，对所述二极管流通规定的正向电流而测定所述半导体基板的温度。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，搭载有所述第1晶体管、所述第2晶体管以及所述二极管的所述半导体基板上形成的焊盘由第1焊盘、第2焊盘以及第3焊盘构成，所述第1焊盘连接有所述第1晶体管的源极或发射极电极和所述二极管的阴极电极，所述第2焊盘连接有所述第2晶体管的源极或发射极电极和所述二极管的阳极电极，所述第3焊盘连接有所述第1晶体管及第2晶体管的栅极电极。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述二极管的阴极区域由形成所述第1晶体管的源极区域或发射极区域的第1导电型杂质层形成，所述二极管的阳极区域由形成所述第2晶体管的P体区域或P体区域连接区域的第2导电型杂质层形成。4.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述温度测定电路具备流通所述正向电流的恒流源和测定所述第2晶体管的源极电位的电压测定电路，所述恒流源在所述第1晶体管处于断开状态时将第1电流值流到所述二极管，之后将第2电流值流到所述二极管，所述电压测定电路在分别检测到流通所述第1电流值时的所述第2晶体管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田真一郎，矢野智比古，小林洋一郎，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：