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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung einer Schaltvorrichtung und eine die Steuerschaltung enthaltende Leistungsumwandlungsvorrichtung.
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Hintergrundtechnik
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Bekannt ist in einer Steuerschaltung, die ein Halbleitermodul ansteuert und schützt, eine Technik, um einen Gatewiderstand und einen Überstrom-Schutzschwellenwert gemäß einer Temperatur einer Schaltvorrichtung und einer Moduleinhausung zu ändern. Verschiedene Vorrichtungscharakteristiken wie etwa eine Stehspannung in einer Schaltvorrichtung und ein Schaltverlust weisen eine Temperaturabhängigkeit auf, so dass unter Verwendung einer geeigneten Schaltungskonstante bei jeder Temperatur eine Steuerschaltung mit geringem Verlust und hoher Zuverlässigkeit verwirklicht werden kann.
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Patentdokument 1 offenbart eine Technik, um einen Ausschalt-Gatewiderstand in einer Ansteuerungsschaltung gemäß einer Temperatur einer Moduleinhausung und einer Temperatur einer Schaltvorrichtung zu schalten. Wenn die im Patentdokument 1 offenbarte Konfiguration verwendet wird, kann der Ausschalt-Gatewiderstand bei einer niedrigen Temperatur klein eingestellt werden und kann bei einer hohen Temperatur groß eingestellt werden.
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Patentdokument 2 offenbart eine Technik, um einen Überstrom-Schutzschwellenwert gemäß einer Temperatur der Schaltvorrichtung in einer Überstrom-Schutzschaltung in einer Schaltvorrichtung, die ein Stromdetektionselement enthält, zu korrigieren. Eine Ausgangsempfindlichkeit eines in eine Schaltvorrichtung eingebauten Stromdetektionselements weist im Allgemeinen Temperaturcharakteristiken auf, und die Ausgangsempfindlichkeit nimmt bei einer hohen Temperatur zu, und das Überstrom-Schutzniveau nimmt ab. Wenn die Konfiguration im Patentdokument 2 genutzt wird, wird ein Schwellenwert eines Überstromschutzes gemäß einer Temperatur der Schaltvorrichtung geändert, so dass eine Abnahme im Überstrom-Schutzniveau reduziert werden kann.
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Dokumente nach dem Stand der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-119044
- Patentdokument 2: Internationale Veröffentlichung Nr. 2017/098849
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Zusammenfassung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Wenn die Konfigurationen der Patentdokumente 1 und 2 für eine Inverterschaltung verwendet werden, sind in jeder der die Inverterschaltung bildenden Schaltvorrichtung ein Temperaturdetektionselement und eine Temperaturbestimmungsschaltung vorgesehen. Somit sind für jedes in jeder Schaltvorrichtung enthaltene Temperaturdetektionselement eine Referenzstromquelle zum Bestimmen eines Ausgangssignals und ein Element wie etwa ein Komparator notwendig, so dass die Anzahl an Schaltungselementen in der Steuerschaltung zunimmt. Wenn eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen und Temperaturdetektionselementen im gleichen Package bzw. Gehäuse untergebracht und modularisiert ist, sind Anschlüsse entsprechend der Anzahl an Schaltvorrichtungen, um ein von den Temperaturdetektionselementen abgegebenes Signal zu entnehmen, notwendig, so dass eine Größe des Moduls ebenfalls zunimmt.
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Daher wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung bereitzustellen, die imstande ist, eine Zunahme der Größe eines Halbleitermoduls in einer eine Schaltvorrichtung steuernden Steuerschaltung zu unterdrücken.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Eine Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerschaltung, die erste und zweite Schaltvorrichtungen steuert, welche zwischen einem ersten Potential und einem zweiten Potential, das niedriger als das erste Potential ist, in Reihe geschaltet sind und komplementär arbeiten. Die Steuerschaltung enthält eine erste, die erste Schaltvorrichtung steuernde Steuerschaltung und eine zweite, die zweite Schaltvorrichtung steuernde Steuerschaltung und führt basierend auf einer Temperatur einer der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen eine variable Steuerung einer Schaltungskonstante von jeder der ersten und zweiten Steuerschaltungen aus.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der oben beschriebenen Steuerschaltung kann eine Zunahme der Größe eines Moduls unterdrückt werden, wenn die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen modularisiert werden.
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Figurenliste
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- [1] Eine Zeichnung, die eine Konfiguration einer Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- [2] Eine planare Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines Leistungsmoduls veranschaulicht.
- [3] Eine planare Ansicht, die eine Konfiguration von drei, linear angeordneten Leistungsmodulen veranschaulicht.
- [4] Eine planare Ansicht, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Steuerungssubstrat auf einer oberen Seite des Leistungsmoduls angeordnet ist.
- [5] Ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Ansteuerungsschaltung veranschaulicht.
- [6] Ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Überstrom-Schutzschaltung veranschaulicht.
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Beschreibung einer (von) Ausführungsform(en)
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<Ausführungsform>
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1 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration einer Steuerschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und auch veranschaulicht sind ein durch die Steuerschaltung 100 gesteuertes Leistungsmodul PM (Halbleitermodul) und eine Mikro-Controllereinheit (MCU) 10, die der Steuerschaltung 100 ein Ansteuerungssignal bereitstellt.
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Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält das Leistungsmodul PM Schaltvorrichtungen Q1 und Q2, die zwischen einem Hauptelektrodenanschluss P (einem ersten Hauptelektrodenanschluss), dem eine Stromquellenspannung VCC bereitgestellt wird und der ein erstes Potential aufweist, und einem Hauptelektrodenanschluss N (einem zweiten Hauptelektrodenanschluss), dem ein Potential G2 bereitgestellt wird und der ein zweites Potential aufweist, in Reihe geschaltet sind. Die Steuerschaltung 100 steuert die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 so, dass sie komplementär arbeiten. Die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 sind in 1 jeweils als Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) veranschaulicht, sind aber nicht auf den IGBT beschränkt.
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Ein Emitter und ein Kollektor in jeder der Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 sind gemeinsam mit einem Ausgangselektrodenanschluss AC verbunden. Der Ausgangselektrodenanschluss AC ist mit einem Anschluss einer induktiven Last LD wie etwa einer Spule eines Motors verbunden, und das andere Ende der induktiven Last LD ist mit dem Potential G2 verbunden. Dioden D1 und D2 sind mit jeder der Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 antiparallel verbunden. Die Dioden D1 und D2 fungieren jeweils als Freilaufdiode, die einen Freilaufstrom in der mit dem Ausgangselektrodenanschluss AC verbundenen induktiven Last fließen lässt.
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Hierin ist die Schaltvorrichtung Q1 (die erste Schaltvorrichtung) eine Schaltvorrichtung auf einer Seite hohen Potentials (High-Side), die auf einem Potential des Ausgangselektrodenanschlusses AC als Referenzpotential arbeitet, und die Schaltvorrichtung Q2 (die zweite Schaltvorrichtung) ist eine Schaltvorrichtung auf einer Seite niedrigen Potentials (Low-Side), die auf einem Potential des Hauptelektrodenanschlusses N, dem das Potential G2 bereitgestellt wird, als Referenzpotential arbeitet.
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Der Kollektor der Schaltvorrichtung Q1 ist auch mit einem Anschluss PV zur Detektion einer Stromquellenspannung verbunden, ein Gate der Schaltvorrichtung Q1 ist mit einem Gateanschluss PG verbunden, und der Emitter der Schaltvorrichtung Q1 ist ebenfalls mit einem Emitteranschluss PE verbunden. Die Schaltvorrichtung Q1 weist ein eingebautes Stromdetektionselement auf, und dessen Ausgangsanschluss ist mit einem Strommessanschluss PS verbunden.
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Auf den Anschluss PV zur Detektion einer Stromquellenspannung, den Gateanschluss PG, den Strommessanschluss PS und den Emitteranschluss PE wird zusammenfassend als High-Side-Signalanschlussgruppe HT verwiesen.
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Der Emitter der Schaltvorrichtung Q2 ist ebenfalls mit einem Emitteranschluss NE verbunden, und ein Gate der Schaltvorrichtung Q2 ist mit einem Gateanschluss NG verbunden. Die Schaltvorrichtung Q2 weist ein eingebautes Stromdetektionselement auf, und dessen Ausgangsanschluss ist mit einem Strommessanschluss NS verbunden. Ein Temperaturdetektionselement TD zum Detektieren einer Temperatur ist nahe der Schaltvorrichtung Q2 vorgesehen, und das Temperaturdetektionselement TD ist mit Anschlüssen NA und NK für Temperaturdetektionssignale verbunden. Beispielsweise kann eine Temperaturdetektionsdiode als das Temperaturdetektionselement TD genutzt werden. Das Temperaturdetektionselement TD ist in einem Schaltbild nahe der Schaltvorrichtung Q2vorgesehen; jedoch ist das Temperaturdetektionselement TD tatsächlich so angeordnet, dass es dicht bei der Schaltvorrichtung Q2 angebracht ist.
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Auf den Emitteranschluss NE, den Strommessanschluss NS, den Gateanschluss NG, die Anschlüsse NA und NK für Temperaturdetektionssignale wird zusammenfassend als Low-Side-Signalanschlussgruppe LT verwiesen. Die Steuerschaltung 100 enthält eine Steuerschaltung C1 (eine erste Steuerschaltung) zum Ansteuern und Schützen der Schaltvorrichtung Q1, eine Steuerschaltung C2 (eine zweite Steuerschaltung) zum Ansteuern und Schützen der Schaltvorrichtung Q2, eine Bestimmungsschaltung CP1, um zu detektieren, dass ein Signal, das von dem Temperaturdetektionselement TD im Leistungsmodul PM abgegeben wird, einen bestimmten Wert übersteigt, eine Überspannungs-Schutzschaltung OV für die Stromquellenspannung VCC im Leistungsmodul PM und Isolierungselemente IE1, IE2, IE3 und IE4 zum Isolieren von Signalen mit unterschiedlichem Potential. Ein Fotokoppler oder ein digitaler Isolator werden beispielsweise als die Isolierungselemente IE1 bis IE4 verwendet. Der digitale Isolator erzielt eine Isolierungsfunktion ähnlich dem Fotokoppler und leistet eine Isolierung unter Verwendung einer magnetischen Verbindung. Der digitale Isolator überträgt ein Signal mittels eines Paars Magnetspulen, in dem in einem Halbleiterherstellungsprozess hergestellte Mikrospulen mit einem Isolator dazwischen gegenüberliegen.
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Ein Eingang der Überspannungs-Schutzschaltung OV ist mit dem Anschluss PV zur Detektion einer Stromquellenspannung des Leistungsmoduls PM verbunden, die Stromquellenspannung VCC wird in der Überspannungs-Schutzschaltung OV druckgeteilt (engl.: pressure-divided), und ein Partialdruckwert wird über das Isolierungselement IE4 zur MCU 10 übertragen. Das Referenzpotential der Überspannungs-Schutzschaltung OV ist das Potential G2.
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In der Bestimmungsschaltung CP1 wird eine durch eine Referenzstromquelle RF festgelegte Schwellenspannung Vth in einen nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) eingespeist, und ein Signal, das von dem Temperaturdetektionselement TD abgegeben wird, wird über den Anschluss NA für Temperaturdetektionssignale in einen invertierenden Eingangsanschluss (-) eingespeist, und die Bestimmungsschaltung CP1 ist aus einem Komparator aufgebaut, der die Schwellenspannung Vth und das Signal vergleicht und ein Vergleichsergebnis ausgibt. Eine positive Elektrode der Referenzstromquelle RF ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss der Bestimmungsschaltung CP1 verbunden, eine negative Elektrode ist mit einem Anschluss NK für Temperaturdetektionssignale verbunden, und das Potential G2 wird bereitgestellt.
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Wenn das Signal, das vom Temperaturdetektionselement TD abgegeben wird, die Schwellenspannung Vth übersteigt, gibt die Bestimmungsschaltung CP1 ein Temperaturschaltsignal ST ab. Das Temperaturschaltsignal ST wird in die Steuerschaltungen C1 und C2 eingespeist. Die Steuerschaltungen C1 und C2 führen bei Empfang des Temperaturschaltsignals ST als Auslöser eine variable Steuerung einer Schaltungskonstante aus.
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Hierin arbeiten die Steuerschaltung C1 und die Steuerschaltung C2 auf dem Potential G1 bzw. dem Potential G2, die voneinander verschieden sind, als das Referenzpotential, und das Temperaturschaltsignal ST wird über das Isolierungselement IE3 zur High-Side-Steuerschaltung C1 übertragen.
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Die Steuerschaltung C1 enthält eine Ansteuerungsschaltung DC1 (eine erste Ansteuerungsschaltung), die die Schaltvorrichtung Q1 ansteuert, und eine Überstrom-Schutzschaltung OC1 (eine erste Überstrom-Schutzschaltung) der Schaltvorrichtung Q1. Ein Ausgang der Ansteuerungsschaltung DC1 ist mit dem Gateanschluss PG des Leistungsmoduls PM verbunden, und ein Eingang der Überstrom-Schutzschaltung OC1 ist mit dem Strommessanschluss PS des Leistungsmoduls PM verbunden. Das Potential G1 wird dem Emitteranschluss PE bereitgestellt.
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Die Steuerschaltung C1 weist eine Konfiguration auf, um eine Rückkopplung des Überstrom-Detektionssignals von der Überstrom-Schutzschaltung OC1 der Ansteuerungsschaltung DC1 bereitzustellen, und die Ansteuerungsschaltung DC1 führt beispielsweise eine Steuerung zum Ausschalten der Schaltvorrichtung Q1 zur Zeit einer Detektion des Überstroms aus. Das Temperaturschaltsignal ST wird über das Isolierungselement IE3 in die Ansteuerungsschaltung DC1 und die Überstrom-Schutzschaltung OC1 eingespeist. Die Konfigurationen der Ansteuerungsschaltung DC1 und der Überstrom-Schutzschaltung OC1 werden hierin im Folgenden beschrieben.
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Die Steuerschaltung C2 enthält eine Ansteuerungsschaltung DC2 (eine zweite Ansteuerungsschaltung), die die Schaltvorrichtung Q2 ansteuert, und eine Überstrom-Schutzschaltung OC2 (eine zweite Überstrom-Schutzschaltung) der Schaltvorrichtung Q2. Ein Ausgang der Ansteuerungsschaltung DC2 ist mit dem Gateanschluss NG des Leistungsmoduls PM verbunden, und ein Eingang der Überstrom-Schutzschaltung OC2 ist mit dem Strommessanschluss NS des Leistungsmoduls PM verbunden. Das Potential G2 wird dem Emitteranschluss NE bereitgestellt.
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Die Steuerschaltung C2 weist eine Konfiguration auf, um eine Rückkopplung des Überstrom-Detektionssignals von der Überstrom-Schutzschaltung OC2 der Ansteuerungsschaltung DC2 bereitzustellen, und die Ansteuerungsschaltung DC2 führt beispielsweise eine Steuerung zum Ausschalten des Schaltelements Q2 zur Zeit einer Detektion des Überstroms aus. Das Temperaturschaltsignal ST wird in die Ansteuerungsschaltung DC2 und die Überstrom-Schutzschaltung OC2 eingespeist.
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Ein High-Side-Ansteuerungssignal, das von einer High-Side-Ansteuerungssignalquelle 11 in der MCU 10 abgegeben wird, wird über das Isolierungselement IE3 der Ansteuerungsschaltung DC1 bereitgestellt, und ein Low-Side-Ansteuerungssignal, das von einer Low-Side-Ansteuerungssignalquelle 12 in der MCU 10 abgegeben wird, wird über das Isolierungselement IE2 der Ansteuerungsschaltung DC2 bereitgestellt. Die MCU 10 arbeitet hier auf einem von den Potentialen G1 und G2 verschiedenen Potential G3 als das Referenzpotential, und stellt somit das Ansteuerungssignal über die Isolierungselemente IE1 und IE2 wie oben beschrieben bereit.
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Die oben beschriebene Steuerschaltung 100 detektiert die Temperatur der Schaltvorrichtung Q2 unter Verwendung des Temperaturdetektionselements TD im Leistungsmodul PM und führt basierend auf dessen Detektionsergebnis die variable Steuerung, gemäß der Temperatur der Schaltvorrichtung, der Schaltungskonstante der Steuerschaltungen C1 und C2 aus. Dementsprechend genügt eine Bestimmungsschaltung CP1 zum Bestimmen des durch das Temperaturdetektionselement TD erhaltenen Detektionsergebnisses, und eine Schaltungskonfiguration der Steuerschaltung 100 kann vereinfacht werden, und die Steuerschaltung 100 kann verkleinert werden.
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In dem Leistungsmodul, in welchem die Vielzahl von Schaltvorrichtungen in einem Gehäuse untergebracht ist, benötigen einige der Schaltvorrichtungen das Temperaturdetektionselement und den Anschluss für Temperaturdetektionssignale, so dass eine Modulkonfiguration vereinfacht werden kann.
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Insbesondere sind in einer Inverterschaltung, die ein Typ der Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, Durchschnittswerte jedes Stroms, der in zwei Schaltvorrichtungen fließt, die über eine Halbbrückenschaltung verbunden sind, einander gleich, und es wird unterstellt, dass Temperaturen jener Schaltvorrichtungen im Wesentlichen die gleichen sind, so dass nur mit einer Temperaturinformation einer Schaltvorrichtung die variable Steuerung der Schaltungskonstanten der Steuerschaltungen beider Schaltvorrichtungen genau verwirklicht werden kann. Wenn die zwei Schaltvorrichtungen, welche in einer Halbbrückenschaltung verbunden sind, modularisiert sind, um in einem Gehäuse untergebracht zu werden, kann dementsprechend der Anschluss für Temperaturdetektionssignale in der Anzahl reduziert werden, und die Modulgröße kann reduziert werden.
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2 ist eine planare Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild des in 1 veranschaulichten Leistungsmoduls PM veranschaulicht, und ist eine Zeichnung eines Harzgehäuses MD, von einer Seite der oberen Oberfläche aus betrachtet. Wie in 2 veranschaulicht ist, ragen die Hauptelektrodenanschlüsse P und N nebeneinander aus einer seitlichen Oberfläche auf einer auf einer oberen Seite in der Zeichnung gelegenen langen Seite von zwei langen Seiten des Harzgehäuses MD mit einer rechtwinkligen Form in Draufsicht vor. Die High-Side-Signalanschlussgruppe HT ragt so vor, dass sie neben dem Hauptelektrodenanschluss P auf einer entgegengesetzten Seite einer Seite, auf der der Hauptelektrodenanschluss N vorragt, angeordnet ist. Der Anschluss PV zur Detektion der Stromquellenspannung mit dem gleichen Potential wie der Hauptelektrodenanschluss P ist dem Hauptelektrodenanschluss P benachbart angeordnet, und der andere Anschluss ist in einem bestimmten Abstand vom Anschluss PV zur Detektion der Stromquellenspannung angeordnet. Der Ausgangselektrodenanschluss AC ragt von einer seitlichen Oberfläche auf einer auf einer unteren Seite in der Zeichnung gelegenen langen Seite vor, und die Low-Side-Signalanschlussgruppe LT ragt so vor, dass sie neben dem Hauptelektrodenanschluss AC angeordnet ist.
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Um eine Induktivität der Halbbrückenschaltung so weit wie möglich zu reduzieren, sind der Hauptelektrodenanschluss P und der Hauptelektrodenanschluss N nebeneinander angeordnet, und der Ausgangselektrodenanschluss AC ist an der den Hauptelektrodenanschlüssen P und N gegenüberliegenden Position angeordnet. Die High-Side-Signalanschlussgruppe HT und die Low-Side-Signalanschlussgruppe LT weisen die voneinander verschiedenen Referenzpotentiale auf und sind folglich an den einander gegenüberliegenden Positionen angeordnet.
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Es ist vorzuziehen, dass die High-Side-Anschlussgruppe HT auf einer Seite angeordnet ist, wo der Hauptelektrodenanschluss P und der Hauptelektrodenanschluss N gelegen sind, und die Low-Side-Signalanschlussgruppe LT auf einer Seite angeordnet ist, wo der Ausgangselektrodenanschluss AC gelegen ist, so dass ein Design des Steuerungssubstrats, auf dem die Steuerschaltung 100 vorgesehen ist, vereinfacht wird.
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Der Grund dafür wird unter Verwendung von 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine planare Ansicht, die einen Fall einer linearen Anordnung von drei Leistungsmodulen mit der Halbbrückenschaltung, um eine Dreiphasen-Brücke zu bilden, veranschaulicht.
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Wie in 3 veranschaulicht ist, sind Leistungsmodule PM1, PM2 und PM3 linear angeordnet, und die seitlichen Oberflächen, wo die Hauptelektrodenanschlüsse P und N vorstehen, sind in Reihe angeordnet, und seitliche Oberflächen, wo der Ausgangselektrodenanschluss AC vorragt, sind in Reihe angeordnet. Jedes der Leistungsmodule PM1 bis PM3 ist das gleiche wie das in 1 veranschaulichte Leistungsmodul PM.
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Gemäß solch einer Konfiguration sind die High-Side-Signalanschlussgruppen HT in den Leistungsmodulen in Reihe angeordnet, und die Low-Side-Signalanschlussgruppen LT sind auf der entgegengesetzten Seite der Reihe angeordnet, so dass wie in 4 veranschaulicht ein Layout-Design des Steuerungssubstrats CB einfach ausgeführt werden kann, wenn das Steuerungssubstrat CB auf einer oberen Seite der Anordnung der Leistungsmodule PM1 bis PM3 angeordnet wird. Das heißt, wie in 4 veranschaulicht ist, wird die Signalanschlussgruppe in eine Vielzahl von Durchgangslöchern HL eingesetzt, die auf den beiden langen Seiten des Steuerungssubstrats CB gelegen sind, und wird mit der auf dem Steuerungssubstrat CB gelegenen Steuerschaltung 100 elektrisch verbunden. Da die Signalanschlussgruppen an einem Endrand des Steuerungssubstrats CB angeordnet sind, kann das Layout-Design des Steuerungssubstrats CB leicht ausgeführt werden. In 4 ist eine spezifische Anordnung der Steuerungsschaltung 100 weggelassen.
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Eine Anschlussbreite muss wegen der Erfordernis, einen Kontaktwiderstand zur Zeit einer Verbindung eines Glättungskondensators und einer externen Elektrode zu reduzieren, weil ein großer Strom fließt, vergrößert werden, so dass, wenn die Anzahl an Signalanschlüssen erhöht wird, die Gehäusegröße ebenfalls auf einer Seite zunimmt, wo die Hauptelektrodenanschlüsse P und N der High-Side-Signalanschlussgruppe HT im Leistungsmodul benachbart gelegen sind. Außerdem muss die High-Side-Signalanschlussgruppe HT den Anschluss PV zur Detektion der Stromquellenspannung enthalten, und ein ausreichender räumlicher Abstand sollte zwischen dem Anschluss PV zur Detektion einer Stromquellenspannung, zu dem eine hohe Spannung addiert wird, und dem anderen Signalanschluss eingehalten werden, so dass ein von der Signalanschlussgruppe eingenommener Raum zunimmt und die Gehäusegröße weiter zunimmt.
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Inzwischen lässt nur der Ausgangselektrodenanschluss AC einen großen Strom auf einer Seite fließen, wo die Low-Side-Signalanschlussgruppe LT im Leistungsmodul gelegen ist, so dass die Anzahl an Signalanschlüssen in der Signalanschlussgruppe auf dieser Seite verglichen mit einer Seite, wo die Hauptelektrodenanschlüsse P und N gelegen sind, leicht erhöht werden kann. Somit nimmt die Gehäusegröße nicht zu, selbst wenn die Signalanschlüsse NA und NK zur Temperaturdetektion vorgesehen werden. Diese Konfiguration weist einen Vorteil auf, der durch Detektieren der Temperatur der Low-Side-Schaltvorrichtung Q2 hervorgerufen wird, und verglichen mit dem Fall, in dem auch die Temperatur der High-Side-Schaltvorrichtung Q1 detektiert wird, kann die Gehäusegröße reduziert werden.
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Wenn die Zunahme der Gehäusegröße, die durch die Erhöhung der Anzahl an Signalanschlüssen in der High-Side-Signalanschlussgruppe HT verursacht wird, innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, ist sie auch verwendbar, um die Temperatur der High-Side-Schaltvorrichtung Q1 zu detektieren.
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Als Nächstes wird unter Verwendung von 5 ein Beispiel einer Konfiguration der Ansteuerungsschaltung DC1 beschrieben. Wie in 5 veranschaulicht ist, enthält die Ansteuerungsschaltung DC1 eine Pufferschaltung BC mit einem Ansteuerungspuffer DBF, Einschalt-Gatewiderstände RGon1 und RGon2 als Schaltungskonstanten und eine Gatewiderstände schaltende Schaltung CH, die Ausschalt-Gatewiderstände RGoff1 und RGoff2 schaltet.
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Die Pufferschaltung BC ist eine Schaltung, die dem Gate der Schaltvorrichtung Q1 eine Ansteuerungsspannung VD bereitstellt, um die Schaltvorrichtung Q1 einzuschalten, oder das Potential auf das Potential G1 senkt, um die Schaltvorrichtung Q1 auszuschalten, basierend auf dem High-Side-Ansteuerungssignal, welches das Ansteuerungssignal ist, das in den Ansteuerungspuffer DBF eingespeist und von der High-Side-Ansteuerungssignalquelle 11 in der MCU 10 (1) abgegeben wird. Wenn die Ansteuerungsspannung VD dem Gate bereitgestellt wird, ist eine Ausgabe von dem Ansteuerungspuffer DBF ein Signal zum Steuern eines Schalters SW1, so dass die Ansteuerungsspannung VD über den Schalter SW1 angelegt wird, und, wenn das Potential des Gates auf das Potential G1 gesenkt wird, ist eine Ausgabe von dem Ansteuerungspuffer DBF ein Signal zum Steuern eines Schalters SW2, so dass das Potential über den Schalter SW2 auf das Potential G1 gesenkt wird.
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Die Einschalt-Gatewiderstände RGon1 und RGon2 und die Ausschalt-Gatewiderstände RGoff1 und RGoff2 weisen jeweils verschiedene Gatewiderstandswerte auf, und Größenbeziehungen dazwischen sind RGon1 > RGon2 und RGoff1 > RGoff2. Die Gatewiderstände schaltende Schaltung CH steuert bei Empfang des Temperaturschaltsignals ST als Auslöser einen Schalter SW3 oder SW4, so dass der Gatewiderstand zu RGon2 oder RGoff2 mit einem kleinen Widerstandswert geschaltet wird, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine hohe Temperatur hat, und steuert einen Schalter SW3 oder SW4, so dass der Gatewiderstand zu RGon1 oder RGoff1 mit einem großen Widerstandswert geschaltet wird, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine niedrige Temperatur hat, das heißt die Schaltvorrichtung Q1 keine hohe Temperatur hat.
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Die Schaltvorrichtung weist im Allgemeinen eine große Schaltgeschwindigkeit und eine große Stoßspannung auf, die darin bei niedriger Temperatur erzeugt wird. Folglich ist es vorzuziehen, einen großen Gatewiderstandswert auszuwählen, so dass die Stoßspannung eine Stehspannung bei einer niedrigen Temperatur nicht übersteigt. Wenn der Gatewiderstandswert jedoch groß ist, nimmt der Schaltverlust bei hoher Temperatur zu, so dass, wenn die Schaltvorrichtung eine hohe Temperatur hat, sowohl die Reduzierung der Stoßspannung bei niedriger Temperatur als auch die Reduzierung des Schaltverlusts bei hoher Temperatur erzielt werden können, indem der Gatewiderstand durch die variable Steuerung des Gatewiderstands basierend auf einer Vorrichtungstemperatur in einen kleinen Wert geändert wird. 5 veranschaulicht ein Beispiel der Konfiguration der Ansteuerungsschaltung DC1; jedoch findet das Gleiche Anwendung für die Konfiguration der Ansteuerungsschaltung DC2, so dass deren Beschreibung weggelassen wird.
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Als Nächstes wird unter Verwendung von 6 ein Beispiel einer Konfiguration der Überstrom-Schutzschaltung OC1 beschrieben. Wie in 6 veranschaulicht ist, wandelt die Überstrom-Schutzschaltung OC1 einen Messstrom, der von dem Strommessanschluss abgegeben wird, der einen mit dem Hauptstrom der Schaltvorrichtung Q1 korrelierten Strom abgibt, durch den Messwiderstand SR in eine Messspannung um und detektiert durch den Komparator CP2, dass die Messspannung eine Schwellenwertspannung Voc1 oder Voc2 übersteigt, die ein Detektionsschwellenwert ist, wodurch der Überstromschutz verwirklicht wird. Jeder der Schwellenspannungswerte Voc1 und Voc2 ist hierin eine Schaltungskonstante und durch die Referenzstromquellen RF1 und RF2 auf einen unterschiedlichen Spannungswert festgelegt, und deren Größenbeziehung ist Voc1 > Voc2.
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Die Überstrom-Schutzschaltung OC1 schaltet bei Empfang des Temperaturschaltsignals ST als Auslöser die Schwellenwertspannung Voc1 oder Voc2 mittels des Schalters SW und stellt sie einem invertierenden Eingang des Komparators CP2 bereit, wodurch ein Vergleich mit der Messspannung, die dem nicht invertierenden Eingang des Komparators CP2 bereitgestellt wird, durchgeführt wird.
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Das heißt, die Schwellenwertspannung Voc1 eines großen Spannungswerts wird dem Komparator CP2 bereitgestellt, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine hohe Temperatur aufweist, und die Schwellenwertspannung Voc2 des kleinen Spannungswerts wird dem Komparator CP2 bereitgestellt, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine niedrige Temperatur aufweist, das heißt die Schaltvorrichtung Q1 keine hohe Temperatur aufweist.
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Die Schaltvorrichtung weist im Allgemeinen eine große Detektionsempfindlichkeit des Stromdetektionselements bei hoher Temperatur auf, so dass ein detektierter Stromwert groß ist, selbst wenn der Hauptstrom klein wie ein normaler Betriebsstrom ist, und das Überstrom-Schutzniveau nimmt entsprechend der Zunahme der Vorrichtungstemperatur ab. Folglich besteht ein Problem, dass das Überstrom-Schutzniveau bei einer hohen Temperatur auf den normalen Betriebsstrom oder weniger abnimmt oder umgekehrt bei niedriger Temperatur übermäßig zunimmt. Die Schwellenwertspannung des Komparators CP2 wird jedoch gemäß der variablen Steuerung der Schwellenwertspannung basierend auf der Vorrichtungstemperatur bei einer hohen Temperatur hoch eingestellt, so dass eine Temperaturabhängigkeit des Überstrom-Schutzniveaus reduziert werden kann.
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Die Ausgabe des Komparators CP2 wird als das Überstrom-Detektionssignal der Ansteuerungsschaltung DC1 bereitgestellt, und die Ansteuerungsschaltung DC1 führt eine Steuerung zum Ausschalten der Schaltvorrichtung Q1 zur Zeit einer Detektion des Überstroms aus. Da eine Konfiguration für jene Operationen durch eine bekannte Technik verwirklicht wird, werden deren Veranschaulichung und Beschreibung weggelassen. 6 veranschaulicht ein Beispiel der Konfiguration der Überstrom-Schutzschaltung OC1; jedoch findet das Gleiche Anwendung für die Konfiguration der Überstrom-Schutzschaltung OC2; so dass deren Beschreibung weggelassen wird.
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6 veranschaulicht als ein Beispiel die Konfiguration, in der die Schwellenwertspannung des Komparators CP2 variabel ist; jedoch kann der ähnliche Effekt mittels einer Konfiguration, um eine Vielzahl von Widerstandswerten Rs des Messwiderstands SR als Schaltungskonstanten vorzubereiten und sie bei Empfang des Temperaturschaltsignals ST als Auslöser zu schalten, erhalten werden. In diesem Fall wird der Widerstandswert Rs auf niedrig geschaltet, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine hohe Temperatur aufweist, und auf hoch geschaltet, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eine niedrige Temperatur aufweist.
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Die Konfiguration zum Ausführen der variablen Steuerung der Schwellenwertspannung basierend auf der Vorrichtungstemperatur, veranschaulicht in 6, muss nicht notwendigerweise in der Überstrom-Schutzschaltung vorgesehen sein; sondern verwendbar ist eine Konfiguration einer herkömmlichen Überstrom-Schutzschaltung, die die variable Steuerung des Gatewiderstands basierend auf der Vorrichtungstemperatur auf der Ansteuerungsschaltung ausführt.
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Die Konfiguration zum Ausführen der variablen Steuerung des Gatewiderstands basierend auf der Vorrichtungstemperatur, veranschaulicht in 6, muss nicht notwendigerweise in der Ansteuerungsschaltung vorgesehen sein; sondern verwendbar ist eine Konfiguration einer herkömmlichen Ansteuerungsschaltung, die die variable Steuerung der Schwellenwertspannung basierend auf der Vorrichtungstemperatur auf der Überstrom-Schutzschaltung ausführt.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Detail dargestellt und beschrieben, und die vorhergehende Beschreibung ist in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Daher versteht es sich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen konzipiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede Ausführungsform innerhalb des Umfangs der Erfindung geeignet variiert oder weggelassen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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