一种电流校正单元，具有连接至功率半导体器件的感测端子的电流检测端子，且该电流校正单元内的电流-电压转换电路通过将感测电流转换为电压来检测感测电流。此外，温度检测单元检测功率半导体器件周围的温度，且校正计算单元，基于所检测到的温度来执行预定运算，用于校正温度特性差异并藉此向可变电压源输出控制信号。该可变电压源根据该输出控制信号改变其输出电压，且通过所改变的电压值来调节位于功率半导体感测端子处的电压。这校正了功率半导体器件的主区和感测区之间的特性差异。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电流校正电路和电流校正方法，其检测流向功率半导体器件(诸如二极管或晶体管(双极晶体管、MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)、或IGBT (绝缘栅双极晶体管))的感测电流并校正主区和感测区之间的特性差异。
技术介绍
包括IGBT和续流二极管(以下简称FWD)的IGBT模块是功率半导体器件，该IGBT模块用于诸如逆变器或DC (直流)斩波电路之类的功率转换装置中。一般而言，有 必要检测输出电流从而控制该功率转换电路。一般而言，主要用如下两个方法来检测输出电流:(1)使用电流检测器的方法，电流检测器诸如是电流变压器或DC-CT (直流-电流变压器)；和(2)使用电流检测电阻器(称为分流电阻器)的方法。然而，根据现有技术的电流检测方法具有如下问题。在使用电流变压器的该方法中，由于使用了霍尔传感器或磁心，装置昂贵。此外，由于使用了磁心，检测器的大小增加且在减少功率半导体器件的大小方面存在限制。在使用分流电阻器的该方法中，由于发生了电阻器引起的功率损失，功率转换装置的功率转换效率被减少。此外，电阻器的大小增加从而允许较大的损失，且在在减少功率半导体器件的大小方面存在限制。在一些情况下，该功率半导体器件具有电流检测功能，被称为“具有感测功能的功率半导体器件”。在这个情况下，该功率半导体器件被分为主区和感测区，可测得流向该感测区的感测电流，可在已知感测比的基础上估算并检测流向主区的主电流。该电流感测比由主区和感测区的面积比W所确定。一般而言，主区的面积被设为数千倍于感测区的面积。例如，如下专利文献I和专利文献2公开了用于使用感测区检测电流的技术。此外，如下专利文献3公开了应用具有感测功能的功率半导体器件，该感测功能当流向感测区的电流大于预定值时确定过电流流向该主区。此外，已知一种方法，其中由于少量电流流向感测区，分流电阻器连接至感测端子且测量感测电路。在这个情况下，有可能解决由于电阻器引起的功率损失的问题。然而，电流的检测准确度被减少。由于如下两个理由减少了检测准确度。首先，(a)理想地，由主区和感测区的面积比来确定主电流和感测电流之比。然而，由于器件的结构或布局，在电流感测比中出现误差。即，由于主区和感测区之间的特性差异引起的误差是第一点。然后，(b)感测电流显著小于主电流且由于感测电阻引起电压降。因此，在图1中所示的根据现有技术的包括分流电阻器703的“感测IGBT”的结构的示例中，在主IGBT701的集电极和发射极之间的电压Vcel不同于在感测IGBT702的集电极和发射极之间的电压Vce2，并且在电流感测比中出现相关于主区和感测区的面积比的误差。即，由于分流电阻器引起的电压降造成的误差是第二点。此外，如下专利文献6公开了由于感测电阻引起的感测比的减少。在专利文献6中，感测电阻被最小化来减少感测电阻的影响。电流感测比由功率半导体器件的温度变化而改变。理想地，主电流和感测电流具有相同温度特性。然而，如上所述，根据，例如器件的结构，在电流感测比中发生误差。类似地，主电流的温度系数不完全等于感测电流的温度系数，且在电流感测比中发生对应于温度的误差。当具有检测电流的感测功能的功率半导体器件的环境温度变化时，减少了电流检测准确度。例如，这由图8所阐明，图8示出由于通用功率半导体器件的温度引起的电流感测比的变化的测量结果的图，这将在下文描述。在如下专利文献中公开了由于温度引起的感测电流比的变化。如下专利文献4公开了一方法，其中，由于在器件平面中，电阻温度系数不同，分别调整主区和感测区的截面结构或调整主区和感测区的布局来减少电流感测比的温度依赖性。然而，在专利文献4所公开的减少电流感测比的温度依赖性的方法中，可预计，功率半导体器件的设计灵活性将会减少。如下专利文献5公开了一方法，该方法改变了从主区提取感测电流的开尔文端子的接合位置从而测量该感测电流以增加在接合板上的电阻分量，并且用板电阻的温度特性来偏置感测元件的温度特性来减少电流感测比的温度依赖性。然而，在专利文献5中公开的减少电流感测比的温度依赖性的方法仅是定性方法且存在该效果取决于板电阻或感测元件特性的变化而被显著改变的问题。如下专利文献6公开了一方法，其检测温度并根据温度执行对于感测电流输出结果的运算从而减少电流感测比的温度依赖性。然而，在专利文献6中公开的减少电流感测比的温度依赖性的方法使用分流电阻器。如上所述，在使用分流电阻器时，由于电阻器而发生功率损失。因此，功率转换装置的功率转换效率被减少。此外，微计算机一直执行对于所检测到的感测电流的数字运算并输出运算结果。因此，需要的是高速ADC(模拟-数字转换器)和高速计算单元。专利文献I JP2000-134955A (图1 和图 18)专利文献2 JP2003-274667A (图1、图 4、和图 7)专利文献3 JP10-32476A (图 8 和图 9)专利文献4 JP2005-50913A (图 5、图 6、和图 8)专利文献5 JP2010-199279A (图 3、图 4、和图 7)专利文献6 JP2006-271098A (图1)
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供功率半导体器件的电流校正电路以及能根据温度自动改变合适的校正值的电流校正方法，从而在较广的温度范围内改进电流检测准确度。为了实现该目的，根据本专利技术的第一方面，功率半导体器件的电流校正电路包括:具有感测功能的功率半导体器件，该功率半导体器件被分为主区(主区)和感测区(电流检测区)且包括连接至该主区的端子(主端子)和连接至该感测区的端子(感测端子)；设置在该功率半导体器件附近的温度检测单元；和连接至该感测端子和该温度检测单元的电流校正单元。该温度检测单元包括检测该功率半导体器件的环境温度的温度检测装置和将所检测到的该功率半导体器件的环境温度输出至该电流校正单元的端子。该电流校正单元包括:电流检测单元，包括将从该感测端子输入的感测电流转换为电压的电流-电压转换电路；校正单元，包括运算电路，所述运算电路以从该温度检测单元输入的温度信息和其自身内设定的值或来自外部的值为基础执行预定运算、且输出控制信号至可变电压源，该控制信号用于校正由于温度引起的电流感测比中的变化；以及该可变电压源，其以从该校正单元输出的该控制信号为基础改变输出电压。然后，该电流检测单元的输出端子和该校正单元的输出端子连接至该可变电压源的控制输入端子。该温度检测单元的输出端子连接至该校正单元的温度信息输入端子。该功率半导体器件的感测端子连接至该电流检测单元的电流输入端子。根据该功率半导体器件的环境温度和流向该感测端子的电流来调节来自该可变电压源的该输出电压，从而调节该感测端子的电位，藉此校正该功率半导体器件的主区和感测区之间的特性差异。根据本专利技术的第二方面，在本专利技术的第一方面中，该可变电压源可被分为第一可变电压源和第二可变电压源。该校正单元可包括第一校正单元和第二校正单元。该电流检测单元、该第一可变电压源、和该第二可变电压源可彼此串联连接。该第一校正单元可连接至第一可变电压源。该第二校正单元和基准电压源可连接至该第二可变电压源。该第一校正单元的输出端子可连接至该第一可变电压源的控制端子，从而根据流向该感测端子的电流来调节来自该第一可变电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.06 JP 2011-1496521.一种功率半导体器件的电流校正电路，包括: 具有感测功能的功率半导体器件，被分为主区(主区)和感测区(电流检测区)且包括连接至所述主区的端子(主端子)和连接至所述感测区的端子(感测端子); 设置于所述功率半导体器件附近的温度检测单元；和 电流校正单元，连接至所述感测端子和所述温度检测单元， 其中所述温度检测单元包括检测所述功率半导体器件的环境温度的温度检测装置和将所检测到的所述功率半导体器件的环境温度输出至所述电流校正单元的端子， 所述电流校正单元包括: 电流检测单元，包括将从所述感测端子输入的感测电流转换为电压的电流-电压转换电路； 校正单元，包括运算电路，所述运算电路以从所述温度检测单元输入的温度信息、和其自身设定的值或来自外部的值为基础执行预定运算，并向可变电压源输出控制信号，所述控制信号用于校正由于所述温度引起的电流感测比中的变化；和 所述可变电压源，在从所述校正单元输出的所述控制信号的基础上改变输出电压，所述电流检测单元的输出端子和所述校正单元的输出端子连接至所述可变电压源的控制输入端子， 所述温度检测单元的输出端子连接至所述校正单元的温度信息输入端子， 所述功率半导体器件的感测端子连接至所述电流检测单元的电流输入端子， 根据所述功率半导 体器件的所述环境温度和流向所述感测端子的电流调节来自所述可变电压源的所述输出电压，从而调节所述感测端子的电位，藉此校正所述功率半导体器件的所述主区和所述感测区之间的特性差异。2.如权利要求1所述的功率半导体器件的电流校正电路，其特征在于， 其中所述可变电压源分为第一可变电压源和第二可变电压源， 所述校正单元包括第一校正单元和第二校正单元， 所述电流检测单元、所述第一可变电压源、和所述第二可变电压源彼此串联连接， 所述第一校正单元连接至所述第一可变电压源， 所述第二校正单元和基准电压源连接至所述第二可变电压源， 所述第一校正单元的输出端子连接至所述第一可变电压源的控制端子，根据流向所述感测端子的所述电流来调节来自所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：川岛铁也，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：
国别省市：
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