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公開番号2025023188
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024209668,2020141295
出願日2024-12-02,2020-08-25
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人
主分類H02M 1/00 20070101AFI20250206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のパワー半導体スイッチング素子を用いて構成される半導体装置において、各パワー半導体スイッチング素子の温度を精度よく検知し、かつ効率的に収集すること。
【解決手段】三相のうちのいずれか1つの相に設けられた、第1温度検出用ダイオードを備える第1パワー半導体チップと、三相のうちのいずれか1つの他の相に設けられた、第2温度検出用ダイオードを備える第2パワー半導体チップと、前記第1温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第1ワーニング信号を出力する第1保護回路と、前記第2温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第2ワーニング信号を出力する第2保護回路と、少なくとも前記第1ワーニング信号及び前記第2ワーニング信号の論理和を出力する集約回路と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相のうちのいずれか１つの相に設けられた、第１温度検出用ダイオードを備える第１パワー半導体チップと、
三相のうちのいずれか１つの他の相に設けられた、第２温度検出用ダイオードを備える第２パワー半導体チップと、
前記第１温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第１ワーニング信号を出力する第１保護回路と、
前記第２温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第２ワーニング信号を出力する第２保護回路と、
少なくとも前記第１ワーニング信号及び前記第２ワーニング信号の論理和を出力する集約回路と、
を有する半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴなどのパワー半導体スイッチング素子およびこれを駆動する駆動回路からなるパワーモジュールを複数備えて構成される半導体装置に係り、特にパワー半導体スイッチング素子の温度検出機能および加熱保護機能を有する半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＧＢＴなどのパワー半導体スイッチング素子を用いて動作する装置には過熱保護機能が備えられている。この機能はパワー半導体スイッチング素子の温度を検出して一定の温度を超えた場合は警報出力をしたり、装置の動作を停止させるなどの保護動作を実行するものである。
【０００３】
従来、複数のパワー半導体スイッチング素子の温度を集約して検出する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の三相ブリッジ回路を内蔵する半導体モジュールでは、各半導体素子（ＩＧＢＴ）上に設けられた温度検出用ダイオードから出力される電圧をアナログ絶縁アンプで増幅して温度情報として使用する。そして、各半導体素子の温度情報の中から温度が最も高い箇所の温度情報を選択して、当該温度情報が閾値以上になった場合に保護動作を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－１３４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温度検出用ダイオードの出力電圧と温度にはばらつきがあるので、特許文献１に記載されているような温度検出用ダイオードの出力電圧を増幅した値を比較するという手法では、最も高い温度のＩＧＢＴを正確に選択できるとは限らない。また選択したＩＧＢＴの実際の温度と温度検出用ダイオードの出力電圧値をもとに推定した温度との間でずれが生じている可能性もある。
【０００６】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、複数のパワー半導体スイッチング素子を用いて構成される半導体装置において、各パワー半導体スイッチング素子の温度を精度よく検知し、かつ効率的に収集することのできる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、
三相のうちのいずれか１つの相に設けられた、第１温度検出用ダイオードを備える第１パワー半導体チップと、
三相のうちのいずれか１つの他の相に設けられた、第２温度検出用ダイオードを備える第２パワー半導体チップと、
前記第１温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第１ワーニング信号を出力する第１保護回路と、
前記第２温度検出用ダイオードの検出電圧に基づいて温度異常を検知した場合に、第２ワーニング信号を出力する第２保護回路と、
少なくとも前記第１ワーニング信号及び前記第２ワーニング信号の論理和を出力する集約回路と、
を有する。
【０００８】
また、本発明の半導体装置は、
温度検出用ダイオードを備えたパワー半導体スイッチング素子と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンオフ動作させる出力回路を備え、前記温度検出用ダイオードの順方向電圧の値が第１の基準電圧値以下になると注意を促すためのワーニング信号を出力し、前記順方向電圧の値が前記第１の基準電圧値よりも小さい第２の基準電圧値以下になると、前記パワー半導体スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるための保護動作信号を出力する駆動回路と、
を有するパワーモジュールを複数備え、
各パワーモジュールの前記ワーニング信号の論理和として外部ワーニング信号を出力する半導体装置であって、
夫々の前記パワーモジュールは、前記ワーニング信号の出力を許可又は禁止する切替手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、パワー半導体スイッチング素子ごとに、当該素子に搭載された温度検出用ダイオードの順方向電圧が一定の閾値電圧を超えたか否かを判定し、その判定結果の論理和として外部に出力する。また、夫々の前記パワーモジュールは、前記ワーニング信号の出力を許可又は禁止する切替手段を備える。これによりワーニング信号や保護動作信号を出力するか否かを判定する基準電圧の調整を効率よく行うことができる。
【００１０】
好ましくは、前記第１の基準電圧値および／又は前記第２の基準電圧値は調整可能にするのがよい。これにより、まずパワーモジュールごとに精度良く温度検出を行い、その検出結果を論理和を出力することにより、精度のよい温度検出によるワーニング信号を効率よく外部に出力することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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