特許ウォッチ

公開番号2024162186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023077503
出願日2023-05-09
発明の名称電力変換装置、劣化判定装置及び劣化判定方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 1/00 20070101AFI20241114BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】半導体装置の劣化判定の精度向上。
【解決手段】第1主電極、第2主電極及び制御電極を有する半導体素子と、第1主電極に電気的に接続された第1主端子と、第2主電極に電気的に接続された第2主端子と、第2主電極に電気的に接続された補助端子と、制御電極に電気的に接続された制御端子とを有する半導体装置と、半導体素子をスイッチングさせる指令を生成する指令部と、指令に従って制御電極に駆動電圧を印加する駆動部と、補助端子と第2主端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出された電圧が閾値電圧以上になると、トリガ信号を生成するトリガ部と、トリガ信号が入力されたときの、第1主端子と第2主端子との間の主端子間に流れる電流に対応する判定値を用いて、半導体装置の劣化を判定する劣化判定部と、を備える、電力変換装置。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１主電極、第２主電極及び制御電極を有する半導体素子と、前記第１主電極に電気的に接続された第１主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された第２主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された補助端子と、前記制御電極に電気的に接続された制御端子とを有する半導体装置と、
前記半導体素子をスイッチングさせる指令を生成する指令部と、
前記指令に従って前記制御電極に駆動電圧を印加する駆動部と、
前記補助端子と前記第２主端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記電圧が閾値電圧以上になると、トリガ信号を生成するトリガ部と、
前記トリガ信号が入力されたときの、前記第１主端子と前記第２主端子との間の主端子間に流れる電流に対応する判定値を用いて、前記半導体装置の劣化を判定する劣化判定部と、を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記劣化判定部は、前記判定値を判定レベルと比較することで、前記半導体装置の劣化を判定する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記半導体装置の運転初期の複数の前記判定値に応じて前記判定レベルを設定する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記劣化判定部は、前記判定値が変化する傾向に基づいて、前記半導体装置の劣化を判定する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記判定値は、前記主端子間に流れる電流に関する値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記判定値は、前記閾値電圧を前記電流で除算することで得られた値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記主端子間に流れる電流は、前記主端子間に前記トリガ信号に対応するタイミングで流れる電流である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記主端子間に流れる電流は、前記主端子間に前記トリガ信号に対応するタイミングで流れる電流を推定する電流推定部により推定される値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電流推定部は、前記第１主端子又は前記第２主端子から出力される電流の検出値を用いて、前記主端子間に流れる電流を推定する、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記トリガ部は、前記半導体素子のターンオンから所定時間経過後に前記トリガ信号の生成を許可する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置、劣化判定装置及び劣化判定方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子の一の主電極端子とゲート電極端子との間のゲート電圧および該一の主電極端子と他の主電極端子との間の電圧に基づいて半導体素子の接合部の劣化を検出して警報信号を出力する劣化検出回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－３６６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の劣化検出回路には、半導体装置の劣化を判定する精度を向上させる余地がある。
【０００５】
本開示は、半導体装置の劣化を精度良く判定可能な電力変換装置、劣化判定装置及び劣化判定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様では、
第１主電極、第２主電極及び制御電極を有する半導体素子と、前記第１主電極に電気的に接続された第１主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された第２主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された補助端子と、前記制御電極に電気的に接続された制御端子とを有する半導体装置と、
前記半導体素子をスイッチングさせる指令を生成する指令部と、
前記指令に従って前記制御電極に駆動電圧を印加する駆動部と、
前記補助端子と前記第２主端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記電圧が閾値電圧以上になると、トリガ信号を生成するトリガ部と、
前記トリガ信号が入力されたときの、前記第１主端子と前記第２主端子との間の主端子間に流れる電流に対応する判定値を用いて、前記半導体装置の劣化を判定する劣化判定部と、を備える、電力変換装置が提供される。
【０００７】
本開示の他の一態様では、
第１主電極及び第２主電極を有する半導体素子と、前記第１主電極に電気的に接続された第１主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された第２主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された補助端子とを有する半導体装置と、
前記補助端子及び前記第２主端子との間の電圧、又は前記第１主端子と前記第２主端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記電圧が閾値電圧以上になると、トリガ信号を生成するトリガ部と、
前記トリガ信号が入力されたときの、前記第１主端子と前記第２主端子との間の主端子間に流れる電流に対応する判定値を用いて、前記半導体装置の劣化を判定する劣化判定部と、を備える、劣化判定装置が提供される。
【０００８】
本開示の他の一態様では、
第１主電極及び第２主電極を有する半導体素子と、前記第１主電極に電気的に接続された第１主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された第２主端子と、前記第２主電極に電気的に接続された補助端子とを有する半導体装置の劣化を判定する方法であって、
前記補助端子及び前記第２主端子との間の電圧、又は前記第１主端子と前記第２主端子との間の電圧を検出し、
検出された前記電圧が閾値電圧以上になると、トリガ信号を生成し、
前記トリガ信号が入力されたときの、前記第１主端子と前記第２主端子との間の主端子間に流れる電流に対応する判定値を用いて、前記半導体装置の劣化を判定する、劣化判定方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、半導体装置の劣化を精度良く判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の構成例を示す平面図である。
第１実施形態に係る劣化判定装置の構成例を示す図である。
半導体装置の両主端子間の通電状態での電流Icの検出動作に伴う各部の波形を例示するタイミングチャートである。
第１実施形態に係る劣化判定装置の動作を例示するタイミングチャートである。
運転時間に対応させてメモリに記録される電気抵抗成分Reeの推定値の変化を例示する図である。
第２実施形態に係る劣化判定装置の構成例を示す図である。
第２実施形態に係る劣化判定装置の動作を例示するタイミングチャートである。
第３実施形態に係る劣化判定装置の動作を例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許