JP2003050254A

JP2003050254A - 電流検出器

Info

Publication number: JP2003050254A
Application number: JP2001240403A
Authority: JP
Inventors: Takeo Koyama; 建夫小山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電力素子や電力変換器の過電流保護に使用す
る電流検出器として、回路電流に正確に比例した信号と
リニアリティを確保し、かつ、被測定回路に影響を与え
ることのない電流検出器を提供する。【解決手段】３層構造のプリント基板３の第１導電層
と第３導電層に、等間隔で離間した複数の短冊状導体７
が設け、各短冊状導体をスルホール９により連続的に、
かつスパイラスに接続することでトロイダル状コイル５
を形成し、中間の第２導電層にリターン導体１１を形成
して、コイル５の一つの最終端部がＡ出力端子として引
き出され、他の最終端部がリターン導体１１の一端に接
続されて、リターン導体１１の他端からＢ出力端子を取
り出した電流検出器１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電流
を検出する電流検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力用半導体素子の保護機能の一つに、
過電流保護機能がある。この機能は、短絡などの不測の
事態で発生した過大電流を検出して、素子の短絡耐量以
内の数μｓ〜数十μｓで半導体素子を保護するために必
要な一連の動作を行うものである。特に、半導体素子を
保護するために、素子の短絡耐量以内時間で保護動作を
行うことは、半導体素子や、それを用いている電力変換
器の信頼性向上につながる重要な事柄である。

【０００３】このため、このような保護機能の前提とし
て、過電流をいち早く、かつ、正確に検出する必要があ
る。

【０００４】従来の過電流検出方法は、概略以下のよう
な方法がある。

【０００５】第１に、半導体素子からセンス端子を引き
出し直接半導体素子に流れる電流を検出する方法。

【０００６】第２に、電力変換器の各アームに取り付け
た変成器による方法。

【０００７】第３に、過電流時の半導体素子のＶｃｅの
変化を検出する方法。

【０００８】以下にこれら従来の過電流検出方法につい
て図面を参照して説明する。

【０００９】図１８および図１９は、電圧駆動素子にお
いて、ボンディング形式で電流検出用センス端子を取り
出した方法の一例を示す図面である。

【００１０】図１８に示すように、この電圧駆動素子に
用いられている電圧駆動チップ１０１は、セル１０３の
集合体である。センス端子は、このセル１０３の一つか
らセンス端子ＳＮを外部に引き出し電流検出用にしたも
のである。

【００１１】なお、図１８において、この電圧駆動素子
は、電圧駆動型チップ１０１、セル１０３、セラミック
ス回路基板１０５、ボンディング導体１０７、エミッタ
（またはカソード）用ボンディングパッド１０９、ゲー
ト用ボンディングパッド１１１、センス端子用ボンディ
ングパッド１１３よりなる。

【００１２】このような素子において、電力容量を増加
させる際は、図示したチップ素子を並列接続して行われ
（マルチチップ方式）、センス端子は集合化したチップ
のいずれか一枚から引き出される。

【００１３】なお、図１９は、図１８の素子を電気記号
として示したものである。図においてＣはコレクタ端子
（またはアノード端子）、Ｅはエミッタ端子（またはカ
ソード端子）、Ｇはゲート端子、ＳＮは電流検出用端子
である。

【００１４】図２０は、電力変換器の上・下アームに過
電流検出のための変成器を設置した一例を示す電気回路
図である。

【００１５】通常この方法ではブリッジ主回路変換器の
各相に変成器を設ける。電力変換器は、電力用半導体素
子１２１、１２３、変成器（ＣＴ）１２５、１２７、相
間接続導体１２９によりなる。

【００１６】そして、各アーム間を接続する導体に設置
した変成器１２５、１２７では、過電流検出する際に、
たとえば三相の変換器では各相に変成器を設置し、各相
の電流状態やアーム短絡などを監視して保護する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の素子
を保護するための電流検出法では、以下のような問題点
がある。

【００１８】第１の方法では、上記の通り、素子を構成
するセルの一つを電流検出用にしたもので、主に、小容
量の電力素子に電流検出器を内蔵する形態で用いられて
いることが多く、これを用いて電力素子を突発的な事象
から保護できるので、素子の信頼性を大きく向上させて
いる。

【００１９】しかし、センス端子付方式による電流検出
方法は、比較的小容量の素子（並列チップ数が少ない）
では、それなりの特性が得られ保護動作に持ち込むこと
は可能であるが、チップ素子が多数並列して大電力化し
た素子では、チップ素子の特性が異なる場合が多いこと
から、実電流に対してセンス端子から得られる信号値
が、比例関係になりづらい（センス比が悪い）といった
問題がある。このため、容量が大きくなると得られた信
号で正確に素子を保護することが難しいといった問題が
ある。

【００２０】第２の方法では、電力変換器の各相アーム
間接続導体に、変成器（ＣＴ）を挿入して電流の異常を
検出する方法であり、変成器を取り付けることにより、
主回路のインダクタンスが増大し、それにともなう影響
でサージ電流が発生して検出信号に振動が現れ過電圧抑
制制御に支障を来たすことがある。また、主回路インダ
クタンスの増大は素子のスイッチングに悪影響を与える
こともある。さらに、変成器を取り付けることにより、
電力変換器自体が大型化してしまうといった問題もあ
る。

【００２１】さらに、変成器による電流検出は、応答が
遅く、高速な電流検出が難しくて、信頼性の高い装置の
実現が難しいといった問題もある。

【００２２】なお、第３の方法は、過電流で素子のＶｃ
ｅが変化することを積極的に利用しようとする手法であ
るが、高電圧、大電流素子での成功例は少なく、実用化
には至っていないのが現状である。

【００２３】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、電力素子や電力変換器の過電流保護
に使用する電流検出器として、回路電流に正確に比例し
た信号とリニアリティを確保し、かつ、被測定回路に影
響を与えることのない電流検出器を提供することであ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、互いに離間して設けられた複
数の第１の短冊状導電体と、前記第１の短冊状導電体に
対して誘電体を介し、互いに離間して設けられた複数の
第２の短冊状導電体と、前記第１の短冊状導体および前
記第２の短冊状導体を前記誘電体に設けられたスルホー
ルにより連続的に接続して形成したコイルと、前記コイ
ル内を通り、その一端部が前記コイルを形成する短冊状
導体のうち、いずれか一つの短冊状導体の一端部に接続
されたリターン導体と、前記リターン導体の他端部に接
続された第１の出力端子と、前記コイルを形成する短冊
状導体のうち、いずれか一つの短冊状導体の一端部に接
続された第２の出力端子と、を有することを要旨とする
電流検出器である。

【００２５】この発明は、誘電体を介して形成した第１
および第２の短冊状導体を、スルホールを介して連続的
に接続することで誘電体上に形成した短冊状導体による
きわめて薄い構造のコイルができる。そして、このコイ
ルを被検出電流が流れる導体近傍に載置することで、こ
のコイルに被検出電流に比例する電流が誘起するので、
コイルの一端と他端に接続されたリターン導体から出力
を取り出して、被検出電流を検出しようとするものであ
る。

【００２６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
流検出器において、前記コイルは、シールド導体により
覆われていることを要旨とする。

【００２７】この発明は、コイルをシールド導体により
覆うことで、電流検出器が受ける磁気的な外乱を防止し
ようとするものである。

【００２８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の電
流検出器を、平型圧接構造の電力用半導体素子のエミッ
タまたはカソードの圧接面に設けたことを要旨とする。

【００２９】この発明は、本発明による電流検出器を平
型圧接構造の電力用半導体素子のエミッタまたはカソー
ドの圧接面に設けることで、電力用半導体素子の過電流
保護のための電流検出器として利用しようとするもので
ある。

【００３０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の電
流検出器を、平型圧接構造の電力用半導体素子の外囲器
内部のエミッタまたはカソード側に設けられることを要
旨とする。

【００３１】この発明は、本発明による電流検出器を平
型圧接構造の電力用半導体素子の外囲器内部のエミッタ
またはカソード側に設けることで、電力用半導体素子の
過電流保護のための電流検出器として利用しようとする
ものである。

【００３２】請求項５記載の発明は、請求項２記載の電
流検出器を、複数の半導体チップを集積したマルチチッ
プ圧接型半導体素子の各半導体チップのエミッタまたは
カソード側に設けることを要旨とする。

【００３３】この発明は、本発明による電流検出器を複
数の半導体チップを集積したマルチチップ圧接型半導体
素子の各半導体チップのエミッタまたはカソード側に設
けることで、マルチチップ圧接型半導体素子の過電流保
護のための電流検出器として利用しようとするものであ
る。

【００３４】請求項６記載の発明は、請求項１記載の電
流検出器を、モジュール型電力用半導体素子のエミッタ
またはカソード側導体の外部引き出し端子面とモジュー
ルの境界面付近に設けることを要旨とする。

【００３５】この発明は、本発明による電流検出器をモ
ジュール型電力用半導体素子のエミッタまたはカソード
側導体の外部引き出し端子面とモジュールの境界面付近
に設けることで、モジュール型電力用半導体素子の過電
流保護のための電流検出器として利用しようとするもの
である。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００３７】（第１の実施の形態）図１は、本発明を適
用した電流検出器の一例を示す図面であり、図２は、図
１における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

【００３８】この電流検出器１は、円形中空に整形した
多層プリント基板３を用いてトロイダル状コイル５を形
成したものである。

【００３９】多層プリント基板３は、３層構造であり、
トロイダル状コイル５はこの３層の導電層によるプリン
ト配線によって形成されている。具体的には、誘電体１
５を挟んで形成されている第１導電層２１と第３導電層
２５に、互いに等間隔で離間した複数の短冊状導体７が
設けられていて、各短冊状導体７の両端部をスルホール
９により連続的に、かつ、スパイラスに接続することで
トロイダル状コイル５が形成されている。

【００４０】また、多層プリント基板３の中間の第２導
電層２３には、スルホール９に接触しない位置にリター
ン導体１１が形成されており、連続的に接続された短冊
状導体７の一つの最終端部がＡ出力端子として引き出さ
れており、他の短冊状導体７の最終端部がリターン導体
１１の一端部に接続され、このリターン導体１１の他端
部からＢ出力端子を取り出している。

【００４１】このようなトロイダル状コイル５を形成し
た多層プリント基板３は、たとえば、誘電体１５の両面
に第１導電層２１および第２導電層２３となる銅箔が形
成されたフレキシブル基板やハードボード基板の第１導
電層２１となる側に短冊状導体７を、第２導電層２３と
なる側にリターン配線１１を、それぞれエッチングなど
により成形し、さらに誘電体１５の片面に第３導電層２
５となる銅箔が形成されたフレキシブル基板やセラミッ
クス基板の銅箔をエッチングして短冊状導体７を形成し
て、これらを張り合わせた後、第１導電層２１から第３
導電層２５に至るスルホール９を形成して、各短冊状導
体７を接続することによって得られる。

【００４２】以下、この電流検出器の作用を説明する。

【００４３】図３は、この電流検出器の電気的な動作原
理を説明するための電気回路図であり、図４は、被測定
回路電流Ｉｐ（パルス電流）の変化率と図３中の出力抵
抗Ｒｏ端信号電圧との関係を示した図面である。

【００４４】多層プリント基板３にトロイダル状コイル
５を形成した電流検出器１では、図３で表されるよう
に、中空部１３に被検出電流が流れる導体を載置し、こ
の導体を流れる被検出電流を一次電流Ｉｐとすると、ト
ロイダル状コイル５のＡ出力端子とＢ出力端子からこの
一次電流Ｉｐに応じた二次電流ｉｓが取り出される。そ
して、Ａ、Ｂ出力端子間に出力抵抗Ｒｏを取り付けるこ
とで、この二次電流ｉｓの変化を電圧変化として取り出
すことができる。

【００４５】たとえば電力変換器では、パルス電流を扱
うことから、トロイダル状コイルの内側に流れる電流
（被検出電流）をパルス電流Ｉｐ（一次電流）として、
コイルに流れる二次電流ｉｓは、一次と二次の間の相互
インダクタンスをＭとしたとき下記（１）式の関係があ
る。

【００４６】Ｎ_２（ｄΦ／ｄｔ）＝Ｍ（ｄＩｐ／ｄｔ）＝Ｌ（ｄｉｓ／ｄｔ）＋Ｒｉｓ …（１）ただし、Ｎ_２はスリット導体枚数、Φは磁束、Ｒはコイ
ルの内部抵抗Ｒｓ＋出力抵抗Ｒｏの値である。

【００４７】ここで、パルス電流Ｉｐのコイルのインダ
クタンスＬの影響が無視できるほど小さい周波数領域ω
ｈＬ≪Ｒならば、下記（２）式が成立する。

【００４８】ｉｓ＝（Ｍ／Ｒ）・（ｄＩｐ／ｄｔ） …（２）このとき出力電圧Ｖ_Ｒは、下記（３）式の通りとなる。

【００４９】Ｖ_Ｒ（ｔ）＝（Ｍ・Ｒｏ／Ｒ）・（ｄＩｐ／ｄｔ） …（３）この結果から、出力電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）は一次電流Ｉｐの微
分に比例することがわかる。したがって、この電流検出
器１では、被検出電流を一次電流とした場合に、この電
流値に応じた出力電圧Ｖ_Ｒ（ｔ）が得られることにな
る。図４は、この関係を示したものである。

【００５０】また、一次電流に比例した出力電圧Ｖ_Ｃを
算出するには、図３に示したように積分回路１７を出力
抵抗Ｒｏの後段に配置する。

【００５１】積分回路１７を介した出力信号は、下記
（４）式に示す通りとなる。

【００５２】

【数１】ただし、Ｒｏ≫Ｒｓとする。

【００５３】実際の過電流保護では、このように積分回
路１７を用い、微分信号を処理して使用する。

【００５４】以上のように本第１の実施の形態による電
流検出器１は、多層プリント基３板を用いてトロイダル
状コイル５を形成しているため、非常に薄く、かつ小型
軽量にすることができる。しかもコアレスであり、磁気
飽和の心配がない。そして、このトロイダル状コイルか
らの出力信号により、回路に流れる電流の微分に応じた
信号が得られる。

【００５５】このため、電力変換器の過電流検出や電流
検出に適している。

【００５６】さらに、多層プリント基板３としてフレキ
シブルな基板を使用すれば、設置場所を選ばず、装置設
計の自由度が向上する。また、多層プリント基板である
ため、簡単にシールドすることができ、電流検出器１と
して外乱の影響を受けにくい構造とすることが容易であ
る。

【００５７】（電流検出器の変形例）本第１の実施の形
態では、図１に示したように、円形中空に整形した多層
プリント基板３にトロイダル状コイル５を形成した例を
示したが、この他にたとえば、図５に示すように、中空
な多角形状に整形した多層プリント基板３にトロイダル
状コイル５を形成した電流検出器１、図６および図７に
示すように、中空な多角形状に整形した２つの多層プリ
ント基板３にトロイダル状コイル５を形成し、かつ、互
いの磁束の影響が小さくなるようにシールド導体１９に
よりシールドを施した電流検出器１などの構造を好適に
用いることができる。

【００５８】なお、図７は、図６における矢線Ｘ−Ｘに
沿う断面図であり、図からわかるように、短冊状導体
７、スルホール９、およびリターン導体１１によって形
成されるトロイダル状コイル５を覆うようにシールド導
体１９を設けている。このシールド導体１９によってこ
の電流検出器１を半導体チップに取り付けるような場合
でも磁気的な影響による外乱を防止することができる。

【００５９】これらの構造においても、基板形状が異な
るのみで、上記した円形中空構造のものと全く同様に電
流検出動作を行うことができる。

【００６０】なお、上述した第１の実施の形態において
は、中空部内に被検出電流が流れる導体を置くこととし
て説明したが、被検出電流が流れる導体は、電流検出器
１に近接して載置されていればよく、必ずしも中空部内
に載置される必要はない。

【００６１】（第２の実施の形態）図８は、この電流検
出器１を用いた電流検出信号による過電流保護回路例を
示した電気回路図である。

【００６２】図８に示した過電流保護回路は、電流検出
器１、電力用半導体素子３１、ゲート駆動回路３３、ゲ
ート抵抗３５、コンパレータ３７、ツェナダイオード３
９、スイッチ素子４１、４３、駆動および異常信号出力
回路４５よりなる。

【００６３】この過電流保護回路においては、電流検出
器１によって検出された電流の信号（電圧値である）
は、コンパレータ３７によってしきい値ＶＲＥＦと比較
され、しきい値ＶＲＥＦ以上であればツェナダイオード
３９が接続されている方のスイッチ素子４１を動作させ
てゲート信号電圧を絞り込み、その後さらにこのしきい
値ＶＲＥＦ以上の電流検出信号が継続すると、駆動およ
び異常信号出力回路４５によりスイッチ素子４３を動作
させて、完全にゲート駆動回路３３から電力用半導体素
子３１のゲートへ供給される信号を遮断する。

【００６４】これにより、電流検出器１からの電流検出
信号（電圧値）に応じて過電流が検出された場合には、
電力用半導体素子３１の動作が停止され、回路が保護さ
れることになる。

【００６５】（第３の実施の形態）図９は、電流検出器
１を用いてアクティブ電流バランス回路を構成した例を
示した電気回路図である。

【００６６】図９に示したアクティブ電流バランス回路
は、半導体素子を並列接続したものであり、電流検出器
１、電力用半導体素子３１、判断回路４７、およびゲー
ト駆動回路４９よりなる。

【００６７】このアクティブ電流バランス回路では、ス
イッチングのずれを補正して各素子に流れる電流のアン
バランスを小さくする。各電力用半導体素子３１に設置
した電流検出器１の電流検出信号は、判断回路４７に入
力されて、その判断結果、すなわち、２つの電流検出器
１からの信号差から、各電力用半導体素子３１のゲート
駆動回路４９によりゲート信号を調節してスイッチング
差が無くなるようにしている。

【００６８】（第４の実施の形態）図１０は、電流検出
器１を用いた電流保護回路を設けた電力変換器の例を示
す図面であり、図１１は、図１０における矢線Ｘ−Ｘに
沿う断面図である。

【００６９】この電力変換器５１は、電力用半導体素子
５３、５５、圧接クランプ５７、電力出力端子Ｐ、Ｌ、
Ｎを兼ねた水冷フィン５９、および電流検出器１よりな
る。

【００７０】ここで電流検出器１は、前述した第１の実
施の形態における電流検出器であり、薄い構造であるた
め平型圧接構造の電力用半導体素子５３、５５のエミッ
タ（カソード側）圧接面のフランジなどに挟み込んで容
易に設置することができる。

【００７１】また、電流検出器１は、主回路とは電気的
に絶縁されているため、主回路自体のインダクタンスが
増えることはない。

【００７２】電流検出器１は、素子に密着することがで
きるため、保護回路も電流検出器と最短位置に設置でき
ノイズの影響が小さく制御の信頼性が高くなる。

【００７３】さらに、電流検出器１とゲート駆動回路を
一体化した構造にすることで、保護動作の信頼性をさら
に向上することができる。

【００７４】（第５の実施の形態）図１２は、マルチチ
ップ方式の外囲器内に電流検出器１を設置した例を示す
図面であり、図１３は、図１２における矢線Ｘ−Ｘに沿
う断面図である。

【００７５】この外囲器６１は、外囲器６１内のエミッ
タ（カソード側）圧接面ａ側（図１３参照）に電流検出
器１を装着したものである。

【００７６】なお、外囲器６１内には、エミッタ圧接面
ａ側に、電流検出器１の他に、複数の平型圧接構造の電
力用半導体素子を装着するためのチップ素子装着ボス６
３、ダイオードを装着するためのダイオード素子装着ボ
ス６５、およびゲート信号供給導体取り付け位置６７な
どが設けられている。また、外囲器６１の他面はコレク
タ圧接面ｂとなる。

【００７７】このように、外囲器６１のエミッタ圧接面
ａ、すなわち、チップを装着する側に電流検出器１を設
けることで、素子と一体化した構造とすることができ、
従来のセンス付き素子と同様に扱うことが可能となる。

【００７８】（第６の実施の形態）図１４は、マルチチ
ップ方式のスイッチ素子に直接電流検出器１を設置した
例を示す図面であり、図１５は、図１４における矢線Ｘ
−Ｘに沿う断面図である。

【００７９】本第６の実施の形態において、電流検出器
１は、外囲器６１内のエミッタ（カソード側）圧接面ａ
の内側をチップ装着面に合わせて切削したプリント基板
にトロイダル状コイルを形成したものである。これによ
り、スイッチ素子のみの位置に電流検出器１を直接設け
ることができる。なお、本第６の実施の形態において
は、スイッチング素子に直接電流検出器１を装着するこ
とになるため、磁束の干渉を小さくするために、図６お
よび図７に示したシールドを施した電流検出器を用いる
ことが好ましい。

【００８０】なお、外囲器６１内には、チップ素子装着
ボス６３、ダイオード素子装着ボス６５、ゲート信号供
給導体取り付け位置６７、および過電流センサー形成位
置６９などが設けられている。

【００８１】このように圧接型電力素子の外囲器内のチ
ップ取付け面位置に電流検出器１を設けたことで、チッ
プ電流の検出から素子の異常を検出する感度を非常に高
くすることが可能となる。

【００８２】また、電流検出器をシールド構造とするこ
とで、センス比を正確にすることができる。

【００８３】（第７の実施の形態）図１６は、電圧駆動
素子において、エミッタ（カソード）を引き出すための
エミッタ導体と複数のチップ素子を搭載したモジュール
の境界面の位置にボンディング方式で電流検出器１を設
置した例を示す図面であり、図１７は、図１６における
矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。なお、図１７には外囲
器９１（点線表示）を付加して示している。

【００８４】この電圧駆動素子７１は、固定板７３、セ
ラミックス回路基板７５、チップ素子７７、ダイオード
７９、ボンディングパッド８１、８３、ボンディング導
体８５、コレクタ導体８７、エミッ夕導体８９、外囲器
９１、および電流検出器１を有する。

【００８５】本発明による電流検出器１は、小型で薄く
製作することができるため、エミッ夕導体８９と複数の
チップ素子７７を搭載したモジュールとが接する境界部
分に容易に設けることが可能である。このとき、電流検
出器１は、その中空部１３（図１参照）内にエミッタ導
体８９を通し、外囲器９１内の空間に設置するとよい。

【００８６】また、このように、外囲器内部の空間に電
流検出器１を設置することができるので、ゲート回路と
一体化することも可能となり、高速な保護動作ができ、
素子の信頼性が向上する。

【００８７】以上、本発明を適用した実施の形態を説明
したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるも
のではなく、さまざまな電力用半導体素子、たとえば平
型の電力用半導体素子やモジュール型の電力用半導体素
子、あるいはマルチチップ構成の電力用半導体素子など
の過電流保護に用いられる電流検出器として使用するこ
とができる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、誘
電体を介して形成した複数の短冊状導体を、スルホール
を介して連続的に接続してコイルを形成して、このコイ
ルの一端と、他端に接続されたリターン導体から出力を
取り出すこととしたので、きわめて薄く、軽量な電流検
出器として提供することができる。このため、電力素子
の極近傍に設置することが可能となり、回路電流に正確
に比例した信号とリニアリティを確保することができ
る。しかも半導体素子や電力変換回路自体とは電気的に
接続されていないため被検出回路に影響を与えることが
ない。

【００８９】また、本発明の電流検出器はきわめて薄
く、軽量であるため、平型の電力用半導体素子やモジュ
ール型の電力用半導体素子、あるいはマルチチップ構成
の電力用半導体素子のチップに、容易に取り付けること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した電流検出器の一例を示す図面
である。

【図２】図１における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

【図３】上記電流検出器の電気的な動作原理を説明する
ための電気回路図である。

【図４】被測定回路電流Ｉｐ（パルス電流）の変化率と
出力抵抗Ｒｏ端の信号電圧の関係を示した図面である。

【図５】本発明を適用した他の形状の電流検出器を示す
図面である。

【図６】本発明を適用したさらに他の形状の電流検出器
を示す図面である。

【図７】図６における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

【図８】上記電流検出器を用いた電流検出信号による過
電流保護回路例を示した電気回路図である。

【図９】素子を並列接続した場合に、上記電流検出器を
用いてアクティブ電流バランス回路を構成した例を示し
た電気回路図である。

【図１０】上記電流検出器を用いた電流保護回路を設け
た電力変換器の例を示す図面である。

【図１１】図１０における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図であ
る。

【図１２】マルチチップ方式の外囲器内に電流検出器を
設置した例を示す図面である。

【図１３】図１２における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図であ
る。

【図１４】マルチチップ方式のスイッチ素子のみに電流
検出器を設置した例を示す図面である。

【図１５】図１４における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図であ
る。

【図１６】電圧駆動素子において、エミッタを引き出す
ためのエミッタ導体と複数のチップ素子を搭載したモジ
ュールの境界面の位置にボンディング方式で電流検出器
を設置した例を示す図面である。

【図１７】図１６における矢線Ｘ−Ｘに沿う断面図であ
る。

【図１８】電流検出用センス端子の取り出し例を示す図
面である。

【図１９】電流検出用センス端子の取り出し例を示す電
気回路図である。

【図２０】電力変換器の上・下アームに過電流検出のた
めの変成器を設置した一例を示す電気回路図である。

【符号の説明】

１電流検出器３多層プリント基板５トロイダル状コイル７短冊状導体９スルホール１１リターン導体１３中空部１５誘電体１７積分回路１９シールド導体２１第１導電層２３第２導電層２５第３導電層３１電力用半導体素子３３ゲート駆動回路３５ゲート抵抗３７コンパレータ３９ツェナダイオード４１、４３スイッチ素子４５駆動および異常信号出力回路４７判断回路４９ゲート駆動回路５１電力変換器５３、５５電力用半導体素子５７圧接クランプ５９水冷フィン６１外囲器６３チップ素子装着ボス６５ダイオード素子装着ボス６７ゲート信号供給導体取り付け位置６９過電流センサー形成位置７１電圧駆動素子７３固定板７５セラミックス回路基板７７チップ素子７９ダイオード８１、８３ボンディングパッド８５ボンディング導体８７コレクタ導体８９エミッ夕導体９１外囲器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０５Ｆ 1/10 ３０１Ｇ０１Ｒ 15/02 ＧＦターム(参考） 2G025 AA01 AA05 AA17 AB14 AC01 2G035 AA12 AB02 AB06 AB11 AC15 AD19 AD23 AD47 5E070 AA01 CA06 CA16 CC00 5H410 CC02 DD02 DD03 EA10 EA32 EA33 EB37 EB39 FF05 FF23 LL05 LL19 5H740 AA08 BA11 BB01 BB02 BB07 BB08 PP01 PP02 PP03 PP04 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに離間して設けられた複数の第１の
短冊状導電体と、前記第１の短冊状導電体に対して誘電体を介し、互いに
離間して設けられた複数の第２の短冊状導電体と、前記第１の短冊状導体および前記第２の短冊状導体を前
記誘電体に設けられたスルホールにより連続的に接続し
て形成したコイルと、前記コイル内を通り、その一端部が前記コイルを形成す
る短冊状導体のうち、いずれか一つの短冊状導体の一端
部に接続されたリターン導体と、前記リターン導体の他端部に接続された第１の出力端子
と、前記コイルを形成する短冊状導体のうち、いずれか一つ
の短冊状導体の一端部に接続された第２の出力端子と、を有することを特徴とする電流検出器。
【請求項２】前記コイルは、シールド導体により覆わ
れていることを特徴とする請求項１記載の電流検出器。
【請求項３】前記電流検出器は、平型圧接構造の電力
用半導体素子のエミッタまたはカソードの圧接面に設け
られることを特徴とする請求項１記載の電流検出器。
【請求項４】前記電流検出器は、平型圧接構造の電力
用半導体素子の外囲器内部のエミッタまたはカソード側
に設けられることを特徴とする請求項１記載の電流検出
器。
【請求項５】前記電流検出器は、複数の半導体チップ
を集積したマルチチップ圧接型半導体素子の各半導体チ
ップのエミッタまたはカソード側に設けることを特徴と
する請求項２記載の電流検出器。
【請求項６】前記電流検出器は、モジュール型電力用
半導体素子のエミッタまたはカソード側導体の外部引き
出し端子面とモジュールの境界面付近に設けることを特
徴とする請求項１記載の電流検出器。