功率轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換裝置，所述功率轉(zhuǎn)換裝置具備對構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換裝置主體的半導(dǎo)體開關(guān)元件的過電流保護功能。
【背景技術(shù)】
[0002]作為功率轉(zhuǎn)換裝置的代表性逆變器裝置具備如圖4所示功率轉(zhuǎn)換裝置主體作為驅(qū)動例如三相交流電動機等負載M的主體部。該功率轉(zhuǎn)換裝置主體如圖4中其概要結(jié)構(gòu)圖所示，以功率半導(dǎo)體模塊(IPM) 10的形態(tài)實現(xiàn)，該功率半導(dǎo)體模塊(IPM) 10具備例如由IGBT構(gòu)成的6個半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2?Q6并封裝化而成。該種逆變器裝置例如專利文獻I詳細介紹所示，通過未圖示的控制電路使上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q2?Q6相互關(guān)聯(lián)著進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動，從而向所述負載M供電。
[0003]上述功率半導(dǎo)體模塊(IPM) 10的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2?Q6每2個成對串聯(lián)后分別形成3組半橋電路HB。此外上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2?Q6分別反并聯(lián)有6個續(xù)流二極管D1、D2?D6。這3組半橋電路HB并聯(lián)后形成驅(qū)動上述負載M的三相全橋電路。另外，圖中Al、A2?A6是對上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2?Q6分別進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的驅(qū)動電路。
[0004]上述3組半橋電路HB通過上述控制電路相互關(guān)聯(lián)被驅(qū)動，從而從上述各半橋電路HB的中間點向上述負載M提供相位相差120°的3相(U相、V相、W相)的電流。此處上述半橋電路HB的中間點分別指上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q4的串聯(lián)點、上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q2、Q5的串聯(lián)點及上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3、Q6的串聯(lián)點。
[0005]具體而言，上述各半橋電路HB的上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、Q3及下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5、Q6如圖5(a)所示，根據(jù)經(jīng)過脈寬調(diào)制的固定周期的控制信號被導(dǎo)通/截止驅(qū)動。具體而言，上述驅(qū)動電路A1、A2?A6根據(jù)上述控制信號生成柵極驅(qū)動信號，分別對上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5、Q6進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動。通過該導(dǎo)通/截止驅(qū)動，從而如圖5(b)所示，經(jīng)過上述上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql (Q2、Q3)，在正的半循環(huán)中向上述負載M提供與上述控制信號脈寬相應(yīng)的電流。此外如圖5(c)所示，經(jīng)上述下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4(Q5、Q6)，在負的半循環(huán)中向上述負載M提供與上述控制信號脈寬相應(yīng)的電流。
[0006]其結(jié)果，從上述各半橋電路HB向上述負載M，提供如圖5(d)所示呈正弦波的交流電流。但是，向上述負載M提供的電流實際上為與上述控制信號同步的脈沖電流，該脈沖電流形成離散的正弦波電流波形。另外，圖5只針對I個半橋電路HB的輸出電流進行表示，其他半橋電路HB的輸出電流僅相位相差120°，其余則相同。
[0007]該種功率轉(zhuǎn)換裝置的上述驅(qū)動電路A (Al、A2?A6)中例如專利文獻2介紹的那樣設(shè)有過電流保護功能。該過電流保護功能監(jiān)視分別流向上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q(Q1、Q2?Q6)的電流，當檢測到過電流時停止上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q(Q1、Q2?Q6)的導(dǎo)通/截止驅(qū)動。
[0008]例如圖6所示當半導(dǎo)體開關(guān)元件Q為IGBT時，經(jīng)電阻R對從該IGBT作為輔助發(fā)射極所具備的電流檢測端子輸出的電流進行檢測，從而對流向上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q的電流進行監(jiān)視。然后在比較器I中對根據(jù)上述電流在上述電阻R中獲得的檢測電壓與限定電流限制值的基準電壓Vref進行比較，從而進行過電流檢測。像這樣檢測出過電流時，將利用上述比較器I的輸出使對上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動的驅(qū)動電路2的動作停止，從而實現(xiàn)上述過電流保護功能。
[0009]另外，圖中3為利用上述比較器I檢測出過電流時生成警報信號并向上述控制電路輸出的警報信號生成電路。該警報信號生成電路在例如圖7所示那樣流向上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Q的電流、即經(jīng)上述輔助發(fā)射極獲得的檢測電流Ic超過作為過電流檢測閾值的上述電流限制值時，經(jīng)過該警報信號生成電路3的動作延遲時間后周期性地輸出指定脈寬的警?艮十言號。
現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利特開2000-134955號公報專利文獻2:日本專利特開2006-32393號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0011]上述半橋電路HB的上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、Q3在高電壓區(qū)域被驅(qū)動，上述高電壓區(qū)域以被下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5、Q6規(guī)定的電壓為基準。因此，驅(qū)動上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、Q3的驅(qū)動電路Al、A2、A3中安裝有例如高耐壓懸浮電路。通過該高耐壓懸浮電路，上述驅(qū)動電路A1、A2、A3相對于上述控制電路向高電壓側(cè)電平移動來動作。另外，上述半橋電路HB的下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5、Q6以接地電位為基準而動作。因此驅(qū)動下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5、Q6的驅(qū)動電路A4、A5、A6中無需安裝上述高耐壓懸浮電路，而通過上述控制電路直接驅(qū)動。
[0012]因此，多數(shù)情況下上述上側(cè)橋臂的驅(qū)動電路Al、A2、A3中只安裝上述過電流保護電路，而省略上述警報信號生成電路3。附帶提一句，上側(cè)橋臂的驅(qū)動電路Al、A2、A3中設(shè)置警報信號生成電路3時，需要設(shè)置高耐壓懸浮電路使警報信號向低電壓側(cè)電平移動。因此即使上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、Q3上產(chǎn)生過電流導(dǎo)致保護功能運行，也不會從上述驅(qū)動電路A1、A2、A3輸出警報信號。因此，存在上述控制電路無法對上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、Q3發(fā)生過電流進行監(jiān)視的問題。
[0013]本發(fā)明考慮到這些情況后開發(fā)而成，其目的在于提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置，上述功率轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)簡單，即使半橋電路的上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件上產(chǎn)生過電流，也能從下側(cè)橋臂的驅(qū)動電路輸出警報信號。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0014]本發(fā)明上述功率轉(zhuǎn)換裝置具備如下部分而構(gòu)成:功率轉(zhuǎn)換裝置主體，上述功率轉(zhuǎn)換裝置主體具有串聯(lián)后形成半橋電路且相互關(guān)聯(lián)地被導(dǎo)通/截止驅(qū)動的一對或多對半導(dǎo)體開關(guān)元件、以及與上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件分別反并聯(lián)設(shè)置的多個續(xù)流二極管；以及，多個驅(qū)動電路，上述多個驅(qū)動電路分別對該功率轉(zhuǎn)換裝置主體的上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件進行導(dǎo)通/截止驅(qū)動。
[0015]尤其是本發(fā)明上述功率轉(zhuǎn)換裝置為實現(xiàn)前述目的，在上述各驅(qū)動電路上分別設(shè)置過電流保護電路，上述過電流保護電路在流向上述半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流超過電流限制值時，停止該半導(dǎo)體開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止驅(qū)動。此外本發(fā)明上述功率轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，在上述半橋電路的下側(cè)橋臂的上述各驅(qū)動電路上還設(shè)置有橋臂信號生成電路，上述橋臂信號生成電路在該下側(cè)橋臂的上述過電流保護電路動作時生成第I警報信號，并且在流向與上述下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件反并聯(lián)的上述續(xù)流二極管的電流超過上述電流限制值時生成第2警報信號。
[0016]附帶提一句，上述第I警報信號及第2警報信號由例如以指定周期生成的不同脈寬的信號構(gòu)成。此外對于流向上述半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流優(yōu)選經(jīng)由該半導(dǎo)體開關(guān)元件具備的電流檢測端子進行檢測，對于流向上述續(xù)流二極管的電流優(yōu)選經(jīng)由該續(xù)流二極管具備的電流檢測端子進行檢測。
[0017]另外，上述功率轉(zhuǎn)換裝置由構(gòu)成逆變器裝置的裝置構(gòu)成，上述逆變器裝置轉(zhuǎn)換直流電壓后向負載提供由脈沖狀離散正弦波電流波形構(gòu)成的交流電流。
發(fā)明效果
[0018]根據(jù)上述構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)流向與下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件反并聯(lián)的續(xù)流二極管的電流，等效檢測流向上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流。因此可從驅(qū)動下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動電路中，分別檢測流向下側(cè)橋臂及上側(cè)橋臂的各半導(dǎo)體開關(guān)元件的過電流，并輸出警報信號。而且使周期性輸出的警報信號的脈寬保持不同，從而能識別出產(chǎn)生過電流的半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0019]因此根據(jù)本發(fā)明上述功率轉(zhuǎn)換裝置，無論上側(cè)橋臂的驅(qū)動電路中是否安裝有高耐壓懸浮電路，當上側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件中產(chǎn)生過電流時均可從下側(cè)橋臂側(cè)的驅(qū)動電路獲得警報信號。因此能夠?qū)?gòu)成上述功率轉(zhuǎn)換裝置主體的功率半導(dǎo)體模塊(IPM)可靠地執(zhí)行保護動作。而且只要監(jiān)視流向述續(xù)流二極管的電流，所以其結(jié)構(gòu)簡單，實用性優(yōu)點巨大。
【附圖說明】
[0020]圖1是形成本發(fā)明其中一種實施方式的上述功率轉(zhuǎn)換裝置主體部的功率轉(zhuǎn)換裝置主體的主要部位概要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1所示功率轉(zhuǎn)換裝置主體的下側(cè)橋臂側(cè)的驅(qū)動電路的構(gòu)成例的圖。
圖3是表示圖2所示驅(qū)動電路的過電流檢測與警報信號的發(fā)生時序的圖。
圖4是形成功率轉(zhuǎn)換裝置主體部的現(xiàn)有功率轉(zhuǎn)換裝置主體的主要部位概要結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示半橋電路的驅(qū)動信號與分別流向上側(cè)橋臂及下側(cè)橋臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流之間的關(guān)系的圖。
圖6是表示圖4所示功率轉(zhuǎn)換裝置主體的具備過電流保護功能的驅(qū)動電路的構(gòu)成例的圖。
圖7是表示圖6所示驅(qū)動電路的過電流檢測與警報信號的發(fā)生時序的圖。
【具體實施方式】
[0021]以下參考附圖對本發(fā)明其中一個實施方式上述功率轉(zhuǎn)換裝置進行說明。
[0022]該實施方式上述功率轉(zhuǎn)換裝置如圖1中構(gòu)成該主體部的功率轉(zhuǎn)換裝置主體主要部位概要結(jié)構(gòu)所示，基本上與圖4所示現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊(IPM)1的結(jié)構(gòu)相同。S卩，構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換裝置主體的功率半導(dǎo)體模塊(IPM) 10具備6個半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q2?Q6、以及與上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q2?Q6反并聯(lián)的續(xù)流二極管D1、D2?D6，并封裝化而成。上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2?Q6例如由