專利名稱：電力半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進行電力變換的電力半導(dǎo)體裝置，特別是對電力半導(dǎo)體裝置中的浪涌進行保護。
電力半導(dǎo)體裝置中一般設(shè)有過電流保護功能。例如，為進行過電流保護，利用倒相電路上連接的分流電阻中產(chǎn)生電壓的方法檢測通過電力半導(dǎo)體元件的電流值。圖3表示用此方法檢測過電流的傳統(tǒng)的電力半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，電力半導(dǎo)體裝置中有低壓側(cè)及高壓側(cè)的電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2，驅(qū)動、控制各個電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的控制電路IC1、IC2，以及電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的續(xù)流二極管FW1、FW2。電力半導(dǎo)體裝置從輸出端子VS輸出控制電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的開關(guān)動作所得到的輸出電壓。
電力半導(dǎo)體裝置中，在低壓側(cè)的電力半導(dǎo)體元件SW1的發(fā)射極端子N1與連接于驅(qū)動控制電路IC1、IC2用的直流電源(以下稱“控制電源”)的低電位側(cè)的基準電位端子N之間連接分流電阻R1。在分流電阻R1的兩端發(fā)生與通過電力半導(dǎo)體元件SW1的電流值成比例的電壓VR1。又如圖3所示，在電力半導(dǎo)體元件SW1的發(fā)射極端子與分流電阻R1之間存在寄生電感L。
控制電路IC1中有輸入控制電源電壓的端子Vcc、電流檢測端子CIN以及輸出控制半導(dǎo)體元件SW1的控制信號的輸出端子OUT1。控制電路IC1具有過電流保護功能，通過加在電流檢測端子CIN上的電壓來檢出通過半導(dǎo)體元件SW1上的電流，檢出通過半導(dǎo)體元件SW1上有過電流時，輸出使半導(dǎo)體元件SW1斷開的控制信號。即，發(fā)生于分流電阻R1兩端的電壓VR1通過電阻R2和電容C1構(gòu)成的濾波器電路，被輸入到控制電路IC1的電流檢測端子CIN。當此電流檢測端子CIN的電壓值超過基準電平時，控制電路IC1的過電流保護功能啟動，斷開其輸出OUT1。
在上述的過電流保護功能啟動時，有時會因發(fā)射極端子N1到電阻R1之間的布線寄生電感L在端子N1-N之間發(fā)生較高電平的浪涌電壓。另外，控制電源電壓VD經(jīng)平滑電容器C2被加到控制電源電壓的基準電位端子N與電源輸入端子Vcc之間。因此，在端子N1-N之間的浪涌電壓上重疊了控制電源電壓VD的高壓被加在端子N1-Vcc之間。因此，當端子N1-N之間外有非常高的浪涌電壓時，控制電路IC1有可能損壞。
本發(fā)明的第一電力半導(dǎo)體裝置中設(shè)有在高壓側(cè)及低壓側(cè)串聯(lián)連接開關(guān)元件而構(gòu)成的半電橋電路，以及為各開關(guān)元件設(shè)置的、控制各開關(guān)元件開關(guān)動作的、帶有連接于控制電源的高電位側(cè)的電源輸入端子的控制電路。該電力半導(dǎo)體裝置中還設(shè)有用以除去低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子連接的布線上發(fā)生的噪聲的除噪聲裝置，該裝置設(shè)于控制低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的電源輸入端子和低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間。
本發(fā)明的第二電力半導(dǎo)體裝置，在所述第一電力半導(dǎo)體裝置中采用齊納二極管構(gòu)成的除噪聲裝置。
本發(fā)明的第三電力半導(dǎo)體裝置中設(shè)有在高壓側(cè)及低壓側(cè)串聯(lián)連接開關(guān)元件而構(gòu)成的半電橋電路，以及用以控制開關(guān)元件的開關(guān)動作的、具有連接于控制電源的基準電位的基準電位端子的、設(shè)于各開關(guān)元件的控制電路。第二電力半導(dǎo)體裝置還設(shè)有用以除去低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子連接的布線上發(fā)生的噪聲的除噪聲裝置，該裝置設(shè)于控制低壓側(cè)開關(guān)元件的控制電路的基準電位端子和低壓側(cè)開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間。
本發(fā)明的第四電力半導(dǎo)體裝置，在所述第一及第三的電力半導(dǎo)體裝置中采用由電容器構(gòu)成的除噪聲裝置。
圖2本發(fā)明的電力半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)圖(實施例2)。
圖3傳統(tǒng)的電力半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)圖。[符號說明]N1低壓側(cè)半導(dǎo)體元件的發(fā)射極端子CIN電極檢測端子C3電容器OUT1、OUT2控制電路的輸出端子R1分流電阻SW1、SW2半導(dǎo)體元件IC1、IC2控制電路Vcc控制電路的電源輸入端子ZD齊納二極管

圖1表示本發(fā)明的電力半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。電力半導(dǎo)體裝置包含有串聯(lián)連接的低壓側(cè)及高壓側(cè)的電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2，驅(qū)動、控制各半導(dǎo)體元件SW1、SW2的控制電路IC1、IC2，以及各電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的續(xù)流二極管FW1、FW2。電力半導(dǎo)體裝置還設(shè)有連接于驅(qū)動控制電路IC1、IC2的控制電源的高電位側(cè)的電源輸入端子Vcc、連接于控制電源的基準電位的基準電位端子N、以及在用以驅(qū)動連接在電力半導(dǎo)體裝置輸出上的開關(guān)元件的電源(以下稱“驅(qū)動用電源”)的高電位側(cè)連接的輸出電源端子P。分流電阻R1連接于低壓側(cè)的電力半導(dǎo)體元件SW1的發(fā)射極端子N1與連接于控制電源的低電位側(cè)的端子N之間。另外，在電力半導(dǎo)體元件SW1的低電位側(cè)的端子即發(fā)射極端子與分流電阻R1之間存在該段布線產(chǎn)生的寄生電感L。分流電阻R1上接有由電阻R2與電容器C1構(gòu)成的濾波器電路。
控制電路IC1、IC2通過控制開關(guān)元件即電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的基極發(fā)射極之間的電壓來控制它們的開關(guān)動作。輸出端子VS按照電力半導(dǎo)體元件SW1、SW2的開關(guān)動作連接端子P或端子N1?？刂齐娐分性O(shè)有輸入控制電路IC1的電源電壓的端子VIN電流檢測端子CIN與基準電子端子N連接的端子G，以及控制電力半導(dǎo)體元件SW1之動作的控制信號的輸出端子OUT1。電流檢測端子CIN跟濾波器電路的電阻R2與電容器C1的接點連接。電源電壓Vcc經(jīng)由平滑電容器C2加到控制電路IC1的電源輸入端子Vcc上。
控制電路IC1具有過電流保護功能。控制電路IC1通過電阻R2和電容器C1構(gòu)成的濾波器電路，把發(fā)生于分流電阻R1的兩端的電壓VR1輸入到控制電路IC1的電流檢測電阻CIN上，判斷此電流檢測端子CIN的電壓值是否超過了基準電平，如超過了基準電平，則確定為控制電路IC1中有過電流通過，于是斷開其輸出OUT1，使半導(dǎo)體元件SW1截止。
特別是在本實施例的電力半導(dǎo)體裝置中，在控制電路IC1的電源輸入端子Vcc與低壓側(cè)半導(dǎo)體元件SW1的發(fā)射極端子N1之間連接有齊納二極管ZD，作為除噪聲裝置。這樣，通過在低壓側(cè)半導(dǎo)體元件SW1的發(fā)射極端子N1上連接齊納二極管ZD，就可以除去由發(fā)射極端子N1與分流電阻R1之間的布線上的寄生電感L引起的噪聲。也就是說，即使有由于寄生電感L在端子N1-Vcc之間外加了高的浪涌電壓的情況，也可以把端子N1-Vcc間的電壓抑制在齊納二極管ZD的擊穿電壓以下，從而能夠防止控制電路IC1的損壞。另外，齊納二極管ZD也可以設(shè)置在控制電路IC1內(nèi)。
另外，如圖2中的虛線所示，也可以在端子N1-N之間連接電容器C3’來取代電容器C3。由此，可以防止加在端子N1-N間的電壓的急劇變動，從而防止因控制電路IC1的浪涌電壓造成的破壞。
依據(jù)本發(fā)明的第一電力半導(dǎo)體裝置，即使在控制電路的電源輸入端子與低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間發(fā)生了浪涌電壓，也可以通過噪聲降低裝置抑制電壓的急劇變動，從而可以防止控制電路的損壞。
依據(jù)所述之第二電力半導(dǎo)體裝置，即使在控制電路的電源輸入端子與低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間發(fā)生浪涌電壓，也可以通過齊納二極管把其端子間的電壓抑制在齊納二極管的擊穿電壓以下，因而可以防止控制電路的損壞。
依據(jù)本發(fā)明的第三半導(dǎo)體裝置，可以抑制控制低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的基準電位端子與低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子間發(fā)生的電壓的急劇變動，因而可以防止浪涌對控制電路的破壞。
依據(jù)本發(fā)明的第四半導(dǎo)體裝置，可以通過電容器抑制控制低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的電源輸入端子與低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間，或者控制低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的基準電位端子與低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間發(fā)生的電壓的急劇變動，因而可以防止浪涌對控制電路的破壞。
權(quán)利要求
1.一種電力半導(dǎo)體裝置，其中設(shè)有在高壓側(cè)及低壓側(cè)串聯(lián)連接開關(guān)元件的半電橋電路；以及控制所述半電橋電路低壓側(cè)的開關(guān)元件的開關(guān)動作的、帶有連接于控制電源高電位側(cè)的電源輸入端子的控制電路；其特征在于還在控制所述低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的電源輸入端子與所述低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間設(shè)有除噪聲裝置，用以除去連接于所述低壓側(cè)開關(guān)元件的低壓側(cè)端子的布線上發(fā)生的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的電力半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述除噪聲裝置是齊納二極管。
3.一種電力半導(dǎo)體裝置，其中設(shè)有在高壓側(cè)及低壓側(cè)串聯(lián)連接開關(guān)元件的半電橋電路；以及控制所述半電橋電路低壓側(cè)的開關(guān)元件的開關(guān)動作的、帶有連接于控制電源高電位側(cè)的基準電位端子的、設(shè)于各開關(guān)元件的控制電路；其特征在于還在控制所述低壓側(cè)的開關(guān)元件的控制電路的電源輸入端子與所述低壓側(cè)的開關(guān)元件的低壓側(cè)端子之間設(shè)有除噪聲裝置，用以除去連接于所述低壓側(cè)開關(guān)元件的低壓側(cè)端子的布線上發(fā)生的噪聲。
4.如權(quán)利要求1或3所述的電力半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述除噪聲裝置是電容器。
全文摘要
一種可防止因加于半導(dǎo)體元件開關(guān)動作控制電路的預(yù)定端子間的浪涌電壓造成控制電路損壞的電力半導(dǎo)體裝置。該電力半導(dǎo)體裝置中設(shè)有串聯(lián)連接于高壓側(cè)與低壓側(cè)的、由半導(dǎo)體元件SW1、SW2串聯(lián)連接而成的半電橋電路，以及控制各半導(dǎo)體元件SW1、SW2的開關(guān)動作的、帶有連接于控制電源高電位側(cè)的電源輸入端子Vcc的控制電路IC1、IC2。該裝置中還設(shè)有連接在控制低壓側(cè)半導(dǎo)體元件SW1的控制電路IC1的電源輸入端子Vcc和低壓側(cè)半導(dǎo)體元件SW1的低壓側(cè)端子即發(fā)射極端子N1之間的齊納二極管ZD。
文檔編號H02M1/00GK1452305SQ0215435
公開日2003年10月29日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月16日
發(fā)明者巖上徹, 白川真也 申請人:三菱電機株式會社