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公開番号2025041185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148325
出願日2023-09-13
発明の名称制御回路及び半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H03K 17/78 20060101AFI20250318BHJP(基本電子回路)
要約【課題】本発明は、光結合器の寿命に伴う不良状態の検出を制御することができる制御回路及び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】制御回路1Aは、フォトカプラ21,22の劣化及び異常を含む不良状態を検出するフォトカプラ不良検出回路11A-7,11A-8と、フォトカプラ21,22の不良状態がフォトカプラ不良検出回路11A-7,11A-8で検出されたことを報知するワーニング出力回路12とを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光結合器の劣化及び異常を含む不良状態を検出する検出部と、
前記不良状態が前記検出部で検出されたことを報知する報知部と
を備える制御回路。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記検出部は、半導体スイッチング素子がスイッチング動作している際に、前記不良状態を検出可能であり、
前記報知部は、前記半導体スイッチング素子がスイッチング動作している際に、前記不良状態が前記検出部で検出されたことを報知可能である
請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記半導体スイッチング素子がスイッチング動作している際に、前記検出部で検出された前記不良状態の程度が所定範囲である場合、前記報知部は、前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作の継続中に前記不良状態が前記検出部で検出されたことを報知する
請求項２に記載の制御回路。
【請求項４】
前記半導体スイッチング素子が制御される制御信号に基づく第一入力信号の信号レベルを判定する第一判定部を備え、
前記検出部は、前記第一入力信号と、前記第一判定部から出力される第一出力信号とに基づいて前記不良状態を検出する
請求項２に記載の制御回路。
【請求項５】
前記第一判定部は、前記第一入力信号の信号レベルと、所定の信号レベルに設定された第一比較信号の信号レベルとを比較する第一比較器を有し、
前記検出部は、
前記第一入力信号の信号レベルと、前記第一比較信号とは異なる信号レベルに設定された第二比較信号の信号レベルとを比較する第二比較器を有し、
前記第一比較器から出力される前記第一出力信号と、前記第二比較器から出力される第二出力信号とに基づいて前記不良状態を検出する
請求項４に記載の制御回路。
【請求項６】
前記第一判定部は、前記第一入力信号の信号レベルと、所定の信号レベルに設定された第一比較信号の信号レベルとを比較する第一比較器を有し、
前記検出部は、
前記第一入力信号とは異なる信号レベルを有し前記制御信号に基づく第二入力信号の信号レベルと、前記第一比較信号の信号レベルとを比較する第二比較器を有し、
前記第一比較器から出力される前記第一出力信号と、前記第二比較器から出力される第二出力信号とに基づいて前記不良状態を検出する
請求項４に記載の制御回路。
【請求項７】
前記光結合器は、フォトカプラである
請求項１に記載の制御回路。
【請求項８】
前記光結合器は、フォトカプラである
請求項２から６までのいずれか一項に記載の制御回路。
【請求項９】
請求項１又は７に記載の制御回路と、
制御信号に基づいて制御される半導体スイッチング素子と
を備える半導体モジュール。
【請求項１０】
請求項２から６までのいずれか一項に記載の制御回路と、
前記半導体スイッチング素子と
を備える半導体モジュール。
（【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】
本発明は、光結合器の不良状態の検出を制御する制御回路及び半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
三相交流インバータとして使用される半導体モジュールには、制御基板に設けられたフォトカプラを介して信号が入力される。当該フォトカプラは、制御基板に実装された制御電源及び制御装置（例えばマイクロコンピュータ）と半導体モジュールとを電気的に絶縁する役割を担っている。このようなフォトカプラを用いた技術が特許文献１から３に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、「ゲート信号発生器にて生成されたゲートドライブ用ＰＭＷ信号をフォトカプラを介してゲートドライに絶縁伝送するとともに、寿命予測装置に入力し、フォトカプラの出力信号の立ち下がりの傾きに基づいて、フォトカプラの電流変換効率を寿命予測装置にて推定し、フォトカプラが寿命限界に到達する時期を予測する。」という技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、「フォトカプラの出力電圧と予め設定された閾値とを比較する比較器と、該比較器の出力信号とフォトカプラのドライブ信号に基づいてフォトカプラが劣化しているか否かを判定する劣化判定手段とを備え、前記劣化判定手段は、前記フォトカプラのドライブ信号がアクティブで、前記フォトカプラの出力電圧が前記閾値より低いときに、フォトカプラの劣化と判定する。」という技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、「フォトカプラ通信システムは、フォトカプラと、電流調整部と、フォトカプラの二次側の電流に応じた出力信号を生成する出力信号生成部と、電流調整部を制御することでフォトカプラの一次側の電流を調整するとともに前記出力信号を入力するデータ処理制御部とを有する。前記データ処理制御部は、前記フォトカプラによって一方の装置から他方の装置に信号を送信する通常動作モードにおいて、フォトカプラの一次側の電流を第１電流値とそれよりも小さい第２電流値との間で切り替え、検査モードにおいてフォトカプラの一次側の電流を第２電流値に設定し、そのときの前記出力信号に基づいてフォトカプラの劣化を判定する。」という技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－２６８００２号公報
特開２００９－７１９２８号公報
特開２０１５－２１１２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フォトカプラは、発光素子及び受光素子を有している。当該発光素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））には、経年で劣化する寿命が存在する。発光素子が発光した光の輝度は、経年劣化に従って低下していくことが知られている。実装当初と同一の電流量の電流が発光素子に流れていたとしても、当該発光素子が発光する光の輝度は経年劣化によって実装当初よりも低下してしまうので、受光素子で受光される光の輝度が低下する。これにより、発光素子の経年劣化を起因とする信号の伝達不良がフォトカプラにおいて生じる。そのため、装置間の信号伝達に用いられるフォトカプラは通常、５年から６年で交換される必要がある。
【０００８】
しかしながら、フォトカプラに設けられたＬＥＤなどの発光素子の寿命は、同一の製品であっても動作条件や環境温度によって変化し得る。このため、当該フォトカプラを交換するタイミングを一意的に決定するのが困難であるという問題がある。また、フォトカプラに限られず、半導体モジュールに外付けされる部品も同様に、経年劣化に伴う交換タイミングを一意的に決定するのが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、光結合器の寿命に伴う不良状態の検出を制御することができる制御回路及び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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による制御回路は、光結合器の劣化及び異常を含む不良状態を検出する検出部と、前記不良状態が前記検出部で検出されたことを報知する報知部とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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