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公開番号2024058421
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022165768
出願日2022-10-14
発明の名称半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240418BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、保護動作が働いた場合でもスイッチング素子に入力される電圧の上昇を防止することができる半導体モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】半導体モジュール1は、モータ24に電力を供給するIGBT31zと、IGBT31zを駆動するプリドライバ41zと、IGBT31z及びプリドライバ41zを異常状態の動作から保護する第1の保護動作を実行する保護部42zと、IGBT31zに入力される電圧の大きさを調整するIGBT31dbと、IGBT31dbを駆動するプリドライバ41dbと、IGBT31dbを異常状態の動作から保護する第2の保護動作を実行する保護部42dbとを備え、保護部42dbは、IGBT31dbが異常状態で動作している場合に第2の保護動作を実行し、保護部42zが第1の保護動作を実行しているか否かに関わらず第2の保護動作を実行しない。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
負荷に電力を供給する第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動部と、
前記第１のスイッチング素子及び前記第１の駆動部を異常状態の動作から保護する第１の保護動作を実行する第１の保護部と、
前記第１のスイッチング素子に入力される電圧の大きさを調整する第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動部と、
前記第２のスイッチング素子を異常状態の動作から保護する第２の保護動作を実行する第２の保護部と
を備え、
前記第２の保護部は、前記第２のスイッチング素子が異常状態で動作している場合に前記第２の保護動作を実行し、前記第１の保護部が前記第１の保護動作を実行しているか否かに関わらず前記第２の保護動作を実行しない
半導体モジュール。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第１の保護部は、前記第１のスイッチング素子及び前記第１の駆動部の少なくとも一方が異常状態で動作している場合又は前記第２の保護部が前記第２の保護動作を実行している場合に前記第１の保護動作を実行する
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１の保護部に接続されて前記第２の保護動作が実行されているか否かを示す第２の保護信号を検出する第１の信号検出端子と、
前記第１の信号検出端子及び前記第２の保護部に接続され、前記第１の保護動作が実行されているか否かを示す第１の保護信号を検出する第２の信号検出端子と
をさらに備え、
前記第１の保護部は、前記第１の保護信号を前記第１の信号検出端子に出力し、
前記第２の保護部は、前記第２の保護信号を前記第２の信号検出端子に出力する
請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記第１の保護部は、
前記第１のスイッチング素子及び前記第１の駆動部の少なくとも一方が異常状態で動作しているか否かを検出する第１の異常検出部と、
前記第１の異常検出部での検出結果に基づいて前記第１の保護信号を生成する第１の保護信号生成部と、
前記第１の信号検出端子で検出された前記第２の保護信号を用いて前記第２の保護動作が実行されているか否かを判定する第１の判定部と
を有し、
前記第２の保護部は、
前記第２のスイッチング素子が異常状態で動作しているか否かを検出する第２の異常検出部と、
前記第２の異常検出部での検出結果に基づいて前記第２の保護信号を生成する第２の保護信号生成部と、
前記第２の信号検出端子で検出された前記第１の保護信号を用いて前記第１の保護動作が実行されているか否かを判定する第２の判定部と
を有する
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第２の保護部は、前記第２のスイッチング素子の保護の他に、前記第２の駆動部を異常状態の動作から保護するために前記第２の保護動作を実行する
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１の保護部に接続されて前記第２の保護動作が実行されているか否かを示す第２の保護信号を検出する第１の信号検出端子と、
前記第１の信号検出端子及び前記第２の保護部に接続され、前記第１の保護動作が実行されているか否かを示す第１の保護信号を検出する第２の信号検出端子と
をさらに備え、
前記第１の保護部は、前記第１の保護信号を前記第１の信号検出端子に出力し、
前記第２の保護部は、前記第２の保護信号を前記第２の信号検出端子に出力する
請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１の保護部は、
前記第１のスイッチング素子及び前記第１の駆動部の少なくとも一方が異常状態で動作しているか否かを検出する第１の異常検出部と、
前記第１の異常検出部での検出結果に基づいて前記第１の保護信号を生成する第１の保護信号生成部と、
前記第１の信号検出端子で検出された前記第２の保護信号を用いて前記第２の保護動作が実行されているか否かを判定する第１の判定部と、
を有し、
前記第２の保護部は、
前記第２のスイッチング素子が異常状態で動作しているか否かを検出する第２の異常検出部と、
前記第２の異常検出部での検出結果に基づいて前記第２の保護信号を生成する第２の保護信号生成部と、
前記第２の信号検出端子で検出された前記第１の保護信号を用いて前記第１の保護動作が実行されているか否かを判定する第２の判定部と
を有する
請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第２の異常検出部に設けられて前記第２の駆動部が異常状態で動作しているか否かを検出する検出部と、
前記第１の異常検出部での検出結果、前記検出部での検出結果及び前記第２の判定部での判定結果に基づいて、前記第２のスイッチング素子の動作を継続させるための継続信号を生成して前記第２の駆動部に出力する継続信号生成部と
をさらに備える
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記継続信号生成部は、前記第１の異常検出部での検出結果に関わらず、同じ信号レベルの前記継続信号を生成する
請求項８に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記第１の保護部及び前記第１の信号検出端子の組を複数備えられており、
複数の前記第１の信号検出端子は、自己と組になっていない残余の前記第１の保護部における前記第１の保護動作に基づく前記第１の保護信号も検出する
請求項３，４又は６から９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスイッチング素子を備える半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換用の電力変換用絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）、還流ダイオード（ＦｒｅｅＷｈｅｅｌｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＦＷＤ）チップ、及び駆動・保護機能用集積回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）を１つのパッケージに集約したインテリジェントパワーモジュール（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＭｏｄｕｌｅ：ＩＰＭ）が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
ＩＰＭは、上相を構成する複数のＩＧＢＴと、当該複数のＩＧＢＴを駆動する駆動・保護用ＩＣと、下相を構成する複数のＩＧＢＴと、当該複数のＩＧＢＴを駆動する駆動・保護用ＩＣとを有している。下相用の駆動・保護用ＩＣの電源は共通化されている。このため、下相用の駆動・保護用ＩＣに供給される制御電源が低下すると、下相用の全ての駆動・保護用ＩＣにおいて電源保護の動作が働く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－３４１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
下相を構成する複数のＩＧＢＴの中にブレーキ用のＩＧＢＴがある。ブレーキ用のＩＧＢＴは、上相を構成する複数のＩＧＢＴ及び下相を構成する複数のＩＧＢＴに供給される電圧の上昇を抑えるために設けられている。ブレーキ用のＩＧＢＴを駆動する駆動・保護用ＩＣも下相用の駆動・保護用ＩＣと電源が共通化されている。
【０００６】
ブレーキ用の駆動・保護用ＩＣを除く下相用の駆動・保護用ＩＣで過電流保護動作又はチップ加熱保護動作が働いた場合、ブレーキ用の駆動・保護用ＩＣは動作可能となっている。しかしながら、ブレーキ用の駆動・保護用ＩＣを除く下相用の駆動・保護用ＩＣで電源保護が働いた場合、電源が共通化されているためブレーキ用の駆動・保護用ＩＣにも保護がかかってしまう。ブレーキ用を除く上相用及び下相用の駆動・保護用ＩＣの少なくとも１つに保護動作が働いた時にブレーキ用の駆動・保護用ＩＣが動作できないと、ブレーキ用のＩＧＢＴが動作しないことに起因して、回生動作ができずにＩＧＢＴに供給される電圧（正極側電位及び負極側電位の電位差）が定格電圧よりも高い電圧まで上昇してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、保護動作が働いた場合でもスイッチング素子に供給される電力の上昇を防止することができる半導体モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による半導体モジュールは、負荷に電力を供給する第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動部と、前記第１のスイッチング素子及び前記第１の駆動部を異常状態の動作から保護する第１の保護動作を実行する第１の保護部と、前記第１のスイッチング素子に入力される電圧の大きさを調整する第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動部と、前記第２のスイッチング素子を異常状態の動作から保護する第２の保護動作を実行する第２の保護部とを備え、前記第２の保護部は、前記第２のスイッチング素子が異常状態で動作している場合に前記第２の保護動作を実行し、前記第１の保護部が前記第１の保護動作を実行しているか否かに関わらず前記第２の保護動作を実行しない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、保護動作が働いた場合でもスイッチング素子に入力される電圧の上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１実施形態による半導体モジュールの概略構成の一例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による半導体モジュールに備えられたゲート駆動ユニット及びブレーキユニットの概略構成の一例を示す回路図である。
本発明の第２実施形態による半導体モジュールに備えられたゲート駆動ユニット及びブレーキユニットの概略構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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