本发明专利技术提供一种功率模块，在利用电阻检测感应电流的情况下，在使用电流镜电路检测感应电流的情况下，都不引起误检测或电流检测精度的下降。电流检测电路（C3）具有发射极连接到IGBT（1）的电流感应元件（ST）的感应发射极的晶体管（Q5）和一端与晶体管（Q5）的集电极连接且另一端与共用连接部（BP）连接的电流检测电阻（SR）、并且将晶体管（Q5）的基极连接到GND，将利用电流检测电阻（SR）产生的以共用连接部（BP）为基准的电位差作为电流检测电压（Vs）进行检测，与预定的阈值电压进行比较，根据两者的大小关系判定过电流是否流过IGBT（1）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及产业、民生设备的马达控制等所使用的功率模块。
技术介绍
在IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)或者功率 MOSFET (Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor)等功率用开关半导体装置中，为了检测过电流，采用如下方式由流过主电流的主元件和以流过主电流的一部分的方式构成的电流感应元件构成功率用开关半导体装置，将从电流感应元件的输出端子(感应发射极)输出的感应电流利用电阻(电流检测电阻)转换为电压并作为检测电压，将检测电压与预定的基准电压进行比较，由此，判定检测电压是正常还是异常(过电流水平(overcurrentlevel))。此处，电流感应元件具有如下结构集电极(漏极)与主元件共用，并且，以与主元 件的发射极(源极)的面积成预定的面积比的方式设定发射极(源极)的面积，使得流过的感应电流与主电流为一定的分流比。例如，在电流感应元件与主元件的发射极面积比为1/10000的情况下，在电流感应元件中流过主元件的1/10000的电流，能够以电阻值较小的电阻进行电流检测。此处，当将电流检测电阻连接到电流感应元件时,施加到主元件和电流感应元件的栅极的电压产生差异，电流分流比发生变动。关于该分流比，在电流检测电阻较大的情况下，变动变大，所以，需要以较小的电阻值进行检测。但是，当以较小的电阻值进行检测时，用于过电流判定的阈值电压(基准电压)变小，成为误动作(误检测)的因素。在专利文献I的图I中公开了如下结构不是直接用电阻对感应电流进行检测而是以由N沟道MOS晶体管构成的电流镜电路接受感应电流，以与电流镜电路的电源(电压V3)连接的电流检测电阻(电阻Rl)将由电流镜电路得到的镜像电流(电流14)转换为电压并且作为检测电压(电压VI)。在该结构中，检测电压Vl成为V1=V3 —(14 XRl)，检测电压Vl依赖于电源的电压V3，所以，检测电压Vl由于电压V3的变动而发生变动，存在电流检测精度下降的可能性。在专利文献2 (图I、图2)中也产生同样的问题，在专利文献2中将接受感应电流并生成镜像电流的电流镜电路和生成基准电流作为镜像电流的电流镜电路组合，利用感应电流的镜像电流和基准电流的大小关系，判断有无过电流。在该情况下，如果电流镜电路的电源电压发生变动，则镜像电流也发生变动，所以，存在电流检测精度下降的可能性。[专利文献I]:日本特开平10-322185号公报。[专利文献2]:日本特开平1-193909号公报。如以上说明的那样，在功率用开关半导体装置的过电流检测用的以往的结构中，在利用电阻检测感应电流的情况下，存在当增大电流检测电阻时变动变大、当使电流检测电阻减少时容易引起误检测这样的问题，此外，在使用电流镜电路检测感应电流的情况下，存在受 到电源的变动的影响而使电流检测精度下降这样的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供ー种功率模块，在利用电阻检测感应电流的情况下、在使用电流镜电路检测感应电流的情况下，都不引起误检测或电流检测精度的下降。本专利技术提供ー种功率模块，具有功率用开关半导体装置，具有流过主电流的主元件和以流过所述主电流的一部分的方式构成的电流感应元件，从所述电流感应元件的输出端子输出感应电流；电流检测电路，具有第一主电极与所述电流感应元件的所述输出端子连接的第一晶体管和一端与所述第一晶体管的第二主电极连接且另一端与共用连接部连接的电流检测电阻，所述第一晶体管的控制电极连接到第一基准电位；过电流判定电路，将由所述电流检测电阻产生的以所述共用连接部为基准的电位差作为电流检测电压进行检测，与预定的阈值电压进行比较，根据两者的大小关系，判定在所述功率用开关半导体装置中是否流过过电流；驱动电路，生成提供给所述功率用开关半导体装置的控制电极的控制信号。根据本专利技术的功率模块，在功率用开关半导体装置的导通电压较低的情况下，当将电流检测电阻连接到电流感应元件时，施加到主元件和电流感应元件的控制电极的电压产生差异，电流分流比发生变动。其结果是，不能够得到正确的感应电流，但是，在电流感应元件的输出端子上连接有第一晶体管，所以，电流感应元件的输出端子的电压变动被第一晶体管的导通电阻抑制为例如O. 7V左右。其结果是，施加到主元件和电流感应元件的控制电极的电压的电压差被抑制为O. 7V左右并稳定，感应电流的检测精度提高。施加到主元件和电流感应元件的控制电极的电压的电压差被抑制为O. 7V左右，所以，不需要考虑在主元件和电流感应元件中电流分流比发生变动，能够任意地设定电流检测电阻的电阻值，所以，能够通过使电流检测电阻的电阻值増大来防止误检測。附图说明图I是示出本专利技术的实施方式I的功率模块的结构的电路图。图2是设定了本专利技术的实施方式I的功率模块的仿真条件的图。图3是示出本专利技术的实施方式I的功率模块的仿真结果的图。图4是示出本专利技术的实施方式2的功率模块的结构的电路图。图5是设定了本专利技术的实施方式2的功率模块的仿真条件的图。图6是示出本专利技术的实施方式2的功率模块的仿真结果的图。图7是示出本专利技术的实施方式I的变形例I的结构的图。图8是示出本专利技术的实施方式I的变形例I的结构的图。图9是示出本专利技术的实施方式I的变形例2的结构的图。图10是示出本专利技术的实施方式I的变形例2的结构的图。图11是示出本专利技术的实施方式I的变形例2的结构的图。图12是示出本专利技术的实施方式I的变形例2的结构的图。图13是示出RC-IGBT的结构的剖视图。具体实施例方式以下，作为功率用开关半导体装置，举出IGBT为例进行说明，但是，MOSFET或双极晶体管等其他功率用开关半导体装置也能够应用本专利技术。此外，将功率用开关半导体装置的导电型假定为N沟道型进行说明，但是，当然也可以是P沟道型。<实施方式1> <装置结构> 图I是示出本专利技术的实施方式I的功率模块100的结构的电路图。如图I所示，在功率模块100中具有通过对供给到IGBTl的栅极-发射极间的电压(栅极电压)进行控制从而将IGBTl驱动为导通状态或者截止状态的驱动控制电路10。 驱动控制电路10具有将直流电源Vl作为驱动电源的驱动电路Cl ;过电流判定电路C2 ;电流检测电路C3。在IGBTl中，在集电极C与发射极E间反向并联连接有续流ニ极管2。在续流ニ极管2中，当IGBTl为截止状态时，流过来自主电路的回流电流。在图I所示的功率模块100中，对IGBTl的集电极C提供主电源电位VCC，发射极E接地而被提供接地电位GND (第一基准电位)。并且，驱动电路Cl的驱动器DR的输出作为控制信号提供到IGBTl的栅极G。驱动器DR将直流电源Vl作为驱动电源，直流电源Vl的负电极与驱动控制电路10的共用连接部BP连接，提供驱动控制电路10的基准电位，驱动器DR的两个输入部分别与直流电源Vl的正电极以及共用连接部BP连接。关于IGBT1，为了检测过电流，成为如下结构具有流过主电流的主元件和以流过主电流的一部分的方式构成的电流感应元件，从电流感应元件的输出端子(感应发射极)输出感应电流。在电流感应元件中，集电极(漏扱)与主元件共用，并且，以与主元件的发射极(源扱)的面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.04 JP 2011-0472501.ー种功率模块，其特征在于，具有 功率用开关半导体装置，具有流过主电流的主元件和以流过所述主电流的一部分的方式构成的电流感应元件，从所述电流感应元件的输出端子输出感应电流； 电流检测电路，具有第一主电极与所述电流感应元件的所述输出端子连接的第一晶体管和一端与所述第一晶体管的第二主电极连接且另一端与共用连接部连接的电流检测电阻，所述第一晶体管的控制电极连接到第一基准电位； 过电流判定电路，将由所述电流检测电阻产生的以所述共用连接部为基准的电位差作为电流检测电压进行检测，与预定的阈值电压进行比较，根据两者的大小关系，判定在所述功率用开关半导体装置中是否流过过电流；以及 驱动电路，生成提供给所述功率用开关半导体装置的控制电极的控制信号。2.如权利要求I所述的功率模块，其特征在干， 所述第一晶体管相当于接受来自所述电流感应元件的所述感应电流的电流镜电路的镜像电流流过的晶体管， 所述电流镜电路具有第一主电极与所述电流感应元件的所述输出端子连接并且第二主电极与所述第一基准电位连接的第二晶体管， 所述第一以及第二晶体管的控制电极共用并且与所述第一基准电位连接。3.如权利要求I所述的功率模块，其特征在干， 所述驱动电路具有第一电源，以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准；电位设定单元，以所述第一基准电位为基准，生成所述第二基准电位， 对所述共用连接部提供所述第二基准电位， 使所述第一基准电位为接地电位，所述电位设定单元对所述接地电位提供负的电位，作为所述控制信号，将正偏压以及负偏压提供给所述功率用开关半导体装置的所述控制电极。4.如权利要求3所述的功率模块，其特征在干， 所述电位设定单元将以所述接地电位为基准对所述第一电源的电位进行电阻分割所得到的负的...
【专利技术属性】
技术研发人员：魚田紫织，井上贵公，玉木恒次，折田昭一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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