驱动电路内置型功率模块制造技术

提供驱动电路内置型功率模块，其抑制了开关元件因超过其额定电流值流通而发生的关断时的栅电压的寄生振荡。由电流检测电路(15)监视流通于构成半桥电路的下臂部的开关元件(12、13、14)的电流，若开关元件(12、13、14)的电流比额定电流值高，则从介由通常接地布线(25)连接于电源侧接地端子的COM1切换为介由包含阻尼电阻(27)的接地布线(26)连接于电源侧接地端子的COM2。由此，提高下臂驱动电路(11)的驱动阻抗，开关元件(12、13、14)关断时的栅电压的寄生振荡受到抑制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动电路内置型功率模块
本专利技术涉及驱动电路内置型功率模块，尤其涉及内置有电力变换用半导体开关元件和驱动该开关元件的驱动电路的驱动电路内置型功率模块，所述电力变换用半导体开关元件是马达驱动用变换器、DC-DC转换器等用的电力变换用半导体开关元件。
技术介绍
关于马达驱动用变换器而言，使用这样的功率模块，即该功率模块具备多组将2个开关元件串联连接而成的半桥电路和对开关元件进行接通驱动、断开驱动的驱动电路。图5是表示三相马达驱动用变换器所用的功率模块的结构例的电路图，图6是表示下臂的开关元件关断时的开关波形的图，图6的(A)表示正常工作时的情况，图6的(B)表示异常工作时的情况。图5所示的功率模块100是对三相马达200供给交流电力的电力变换装置。因此，该功率模块100具有用于U相、V相以及W相的3个半桥电路。U相的半桥电路由开关元件101、102构成，V相的半桥电路由开关元件103、104构成，W相的半桥电路由开关元件105、106构成。在此，作为开关元件101-106，使用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)及在该IGBT的集电极端子-发射极端子反向并联连接的续流二极管。应予说明，作为开关元件101-106，也可以使用MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。在U相的半桥电路中构成该U相的半桥电路的上臂部的开关元件101的集电极端子连接于功率模块100的P端子，该P端子连接于直流电源的正极端子VDC(+)。开关元件101的发射极端子连接于开关元件102的集电极端子和功率模块100的U端子，所述开关元件102在U相的半桥电路中构成该U相的半桥电路的下臂部，所述U端子连接于三相马达200的U相端子。构成V相的半桥电路的上臂部的开关元件103的集电极端子连接于功率模块100的P端子。开关元件103的发射极端子连接于开关元件104的集电极端子和功率模块100的V端子，所述开关元件104构成U相的半桥电路的下臂部，所述V端子连接于三相马达200的V相端子。构成W相的半桥电路的上臂部的开关元件105的集电极端子连接于功率模块100的P端子。开关元件105的发射极端子连接于开关元件106的集电极端子和功率模块100的W端子，所述开关元件106构成W相的半桥电路的下臂部，所述W端子连接于三相马达200的W相端子。构成U相的上臂部的开关元件101的栅端子连接于上臂驱动电路111的OUT端子，开关元件101的发射极端子连接于上臂驱动电路111的VS端子。构成V相的上臂部的开关元件103的栅端子连接于上臂驱动电路112的OUT端子，开关元件103的发射极端子连接于上臂驱动电路112的VS端子。构成W相的上臂部的开关元件105的栅端子连接于上臂驱动电路113的OUT端子，开关元件105的发射极端子连接于上臂驱动电路113的VS端子。构成U相的下臂部的开关元件102的栅端子连接于下臂驱动电路114的UOUT端子，开关元件102的发射极端子连接于功率模块100的NU端子。构成V相的下臂部的开关元件104的栅端子连接于下臂驱动电路114的VOUT端子，开关元件104的发射极端子连接于功率模块100的NV端子。构成W相的下臂部的开关元件106的栅端子连接于下臂驱动电路114的WOUT端子，开关元件106的发射极端子连接于功率模块100的NW端子。功率模块100的NU端子、NV端子以及NW端子在外部汇集为一个，连接于电流检测用的分流电阻121的一个端子，分流电阻121的另一个端子连接于直流电源的负极端子VDC(–)。分流电阻121的一个端子还连接于电阻122的一个端子，电阻122的另一个端子连接于电容器123的一个端子、二极管124的阴极端子、和功率模块100的IS端子。电容器123的另一个端子连接于搭载功率模块100的印刷电路基板的接地端，二极管124的阳极端子连接于印刷电路基板的接地端。功率模块100的IS端子连接于下臂驱动电路114的IS端子。分流电阻121的另一个端子还介由印刷电路基板的接地布线125连接于功率模块100的COM端子，该COM端子连接于印刷电路基板的接地端。在功率模块100内，COM端子连接于上臂驱动电路111、112、113的GND端子和下臂驱动电路114的GND端子。功率模块100还具有从上位控制装置接收控制信号的IN(HU)端子、IN(HV)端子、IN(HW)端子、IN(LU)端子、IN(LV)端子以及IN(LW)端子。IN(HU)端子连接于上臂驱动电路111的IN端子，IN(HV)端子连接于上臂驱动电路112的IN端子，IN(HW)端子连接于上臂驱动电路113的IN端子。IN(LU)端子、IN(LV)端子以及IN(LW)端子分别连接于下臂驱动电路114的UIN端子、VIN端子以及WIN端子。根据该功率模块100，根据输入到IN(HU)端子、IN(HV)端子或者IN(HW)端子的控制信号，上臂驱动电路111、112、113对开关元件101、103、105进行接通驱动、断开驱动。同样地，若在IN(LU)端子、IN(LV)端子或者IN(LW)端子输入控制信号，则下臂驱动电路114对开关元件102、104、106进行接通驱动、断开驱动。在此，若通过下臂驱动电路114将开关元件102、104、106中的一个接通，则流通于开关元件102、104、106的电流介由分流电阻121流至直流电源的负极端子VDC(–)。此时，流通于开关元件102、104、106的电流由分流电阻121变换为电压信号，并被反馈到下臂驱动电路114。下臂驱动电路114对反馈到IS端子的电压信号进行监视而进行开关元件102、104、106的过电流检测以及短路检测。这样，该功率模块100中，使用分流电阻121进行下臂的开关元件102、104、106的过电流检测以及短路检测。因此，下臂的开关元件102、104、106的作为接地侧端子的NU端子、NV端子以及NW端子与上臂驱动电路111、112、113以及下臂驱动电路114的作为接地侧端子的COM端子不在内部连结，而是在外部连结。该连结通过在印刷电路基板绕功率模块100引绕形成的接地布线125进行。因此，下臂驱动电路114的驱动阻抗包括开关元件102、104、106的栅极-发射极间阻抗、分流电阻121、接地布线125以及COM端子与下臂驱动电路114的GND端子之间的内部布线的阻抗。在此，由于接地布线125包含与下臂驱动电路114的内部布线相比距离长且多的电阻分量、电容分量以及感应分量，所以相应地，下臂驱动电路114的驱动阻抗变高。开关元件102、104、106的开关频率越高，由该接地布线125引起的影响就越大。此外，有下述趋势：流通于开关元件102、104、106的电流越大，则越容易因接地布线125的影响而发生栅电压(栅极-发射极间电压)的寄生振荡。接下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动电路内置型功率模块，其特征在于，具有半桥电路、上臂驱动电路以及下臂驱动电路，所述半桥电路具有构成上臂部的第一开关元件以及构成下臂部的第二开关元件，所述上臂驱动电路驱动所述第一开关元件，所述下臂驱动电路驱动所述第二开关元件，所述驱动电路内置型功率模块具备：/n电源侧接地端子，其位于所述第二开关元件的接地侧；/n第一驱动电路侧接地端子，其介由通常接地布线连接于所述电源侧接地端子；/n第二驱动电路侧接地端子，其介由包含阻尼电阻的接地布线连接于所述电源侧接地端子；/n电流检测电路，其检测流通于所述第二开关元件的电流；以及/n控制接地端切换电路，其根据所述电流检测电路检测出的电流值进行切换，以将所述下臂驱动电路的接地端子连接于所述第一驱动电路侧接地端子或者所述第二驱动电路侧接地端子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180717 JP 2018-1341371.一种驱动电路内置型功率模块，其特征在于，具有半桥电路、上臂驱动电路以及下臂驱动电路，所述半桥电路具有构成上臂部的第一开关元件以及构成下臂部的第二开关元件，所述上臂驱动电路驱动所述第一开关元件，所述下臂驱动电路驱动所述第二开关元件，所述驱动电路内置型功率模块具备：
电源侧接地端子，其位于所述第二开关元件的接地侧；
第一驱动电路侧接地端子，其介由通常接地布线连接于所述电源侧接地端子；
第二驱动电路侧接地端子，其介由包含阻尼电阻的接地布线连接于所述电源侧接地端子；
电流检测电路，其检测流通于所述第二开关元件的电流；以及
控制接地端切换电路，其根据所述电流检测电路检测出的电流值进行切换，以将所述下臂驱动电路的接地端子连接于所述第一驱动电路侧接地端子或者所述第二驱动电路侧接地端子。


2.根据权利要求1所述的驱动电路内置型功率模块，其特征在于，
所述电流检测电路具有：
电流检测电阻，其将由所述第二开关元件所内置的电流感测元件输出的电流变换为电压信号；
基准电压源，其输出与所述第二开关元件的额定电流值相当的基准电压；以及
比较器，其将所述电压信号与所述基准电压进行比较而输出对所述控制接地端切换电路的切换进行控制的切换控制信号。


3.根据权利要求2所述的驱动电路内置型功率模块，其特征在于，
所述控制接地端切换电路在从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木龙，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP