半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)及半導(dǎo)體模塊及半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】溫度數(shù)據(jù)編碼部(100)細(xì)化高溫部分的數(shù)據(jù)分辨率且粗化低溫部分的數(shù)據(jù)分辨率，并且將溫度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度設(shè)為固定長度。另外，在將固定長的碼值作為2的補(bǔ)數(shù)的數(shù)值碼值而進(jìn)行數(shù)值評(píng)價(jià)的情況下，生成與編碼前的溫度數(shù)據(jù)的增加一起在設(shè)為2的補(bǔ)數(shù)的數(shù)值評(píng)價(jià)值的值上單調(diào)增加的編碼數(shù)據(jù)。
【專利說明】半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)及半導(dǎo)體模塊及半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及進(jìn)行功率器件(電力用半導(dǎo)體元件)的溫度檢測(cè)的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)進(jìn)行半導(dǎo)體元件的溫度控制的半導(dǎo)體模塊以及半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力用半導(dǎo)體元件中，為了保護(hù)元件不受其過熱破壞，采用檢測(cè)半導(dǎo)體元件的溫度，并由此進(jìn)行半導(dǎo)體柵極的控制的方式(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。此外，為了向外部裝置提示檢測(cè)到的溫度值，由與外部的接口進(jìn)行傳送。電力用半導(dǎo)體元件在高電壓.高電流的環(huán)境下動(dòng)作，因此與外部的通信往往采用非接觸的方式。在專利文獻(xiàn)I中，示出了采用了天線的非接觸傳送的例子，但是，一般地說，采用光耦合器那樣的非接觸傳送方式。另外，在檢測(cè)到的溫度為高溫的情況下，為了防止半導(dǎo)體元件的熱擊穿，一般采用停止半導(dǎo)體元件的柵極驅(qū)動(dòng)的方式。在專利文獻(xiàn)I中，也示出了直接判定溫度檢測(cè)結(jié)果來進(jìn)行柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的切斷的例子。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-87871號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了高精度地檢測(cè)電力用半導(dǎo)體元件的溫度值，需要進(jìn)行在溫度傳感器中具有的偏差的修正，但是，為了避開電力用半導(dǎo)體元件進(jìn)行動(dòng)作的電磁環(huán)境的影響，進(jìn)行可靠性高的修正，需要在與電力用半導(dǎo)體元件部絕緣的外部進(jìn)行修正。為了實(shí)現(xiàn)該目的，需要進(jìn)行隔著絕緣部件的溫度數(shù)據(jù)的通信，但是能夠進(jìn)行高速通信的絕緣部件昂貴，此外絕緣部件的可靠性不高，因此為了以低成本、高可靠性地進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信，需要減少溫度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。但是，在采用單純減少數(shù)據(jù)量的方法的情況下，數(shù)據(jù)的精度降低，因此，在以往的裝置中，沒有考慮過在確保溫度數(shù)據(jù)的必要精度的同時(shí)減少數(shù)據(jù)量。
[0007]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，目的在于獲得可以確保低成本化和高可靠性的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)及半導(dǎo)體元件的模塊以及半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，具備:數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；以及溫度數(shù)據(jù)編碼部，對(duì)于數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)比高溫度范圍區(qū)域低的溫度范圍區(qū)域的數(shù)據(jù)分辨率低、且評(píng)價(jià)為2的補(bǔ)數(shù)的數(shù)值的情況下，編碼為與上述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的增加一起單調(diào)增加的規(guī)定長度的編碼數(shù)據(jù)。
[0009]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊，具備:半導(dǎo)體元件；數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將上述半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；以及溫度數(shù)據(jù)編碼部，具備:前置代碼變換部，根據(jù)上述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特決定多個(gè)溫度范圍區(qū)域，根據(jù)除去了上述規(guī)定的低位比特的高位比特生成前置代碼；有效數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特取得與上述溫度范圍區(qū)域相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)；以及連接部，連接上述前置代碼和上述有效數(shù)據(jù)而生成編碼數(shù)據(jù)。
[0010]而且，本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，具備:半導(dǎo)體元件；控制器，輸出用于控制上述半導(dǎo)體元件的柵極的指令信號(hào)；數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將上述半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；溫度數(shù)據(jù)編碼部，具備:前置代碼變換部，根據(jù)上述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特決定多個(gè)溫度范圍區(qū)域，根據(jù)除去了上述規(guī)定的低位比特的高位比特生成前置代碼；有效數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特取得與上述溫度范圍區(qū)域相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)；以及連接部，連接上述前置代碼和上述有效數(shù)據(jù)而成編碼數(shù)據(jù)；控制部，根據(jù)上述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行上述控制器的指令信號(hào)的有效或無效的判斷而生成控制信號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部，根據(jù)上述控制信號(hào)，生成用于驅(qū)動(dòng)上述半導(dǎo)體元件的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，能夠高速地發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，能夠確保低成本化和高可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路部中的過熱保護(hù)功能的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的編碼方法的說明圖。
[0015]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的編碼方法中的單調(diào)增加的說明圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的從溫度數(shù)據(jù)發(fā)送部到溫度數(shù)據(jù)接收部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的說明圖。
[0017]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)修正部中的修正方法的說明圖。
[0018]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)閾值比較部中的修正前閾值的導(dǎo)出方法的說明圖。
[0019]圖8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)閾值比較部中的閾值比較的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的編碼部的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體模塊的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體模塊及半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0023](符號(hào)的說明)
[0024]100溫度數(shù)據(jù)編碼部，101前置代碼變換部，102有效數(shù)據(jù)取得部，103連接部，110溫度數(shù)據(jù)發(fā)送部，120溫度數(shù)據(jù)接收部，130溫度數(shù)據(jù)逆編碼部，140溫度數(shù)據(jù)閾值比較部，150溫度數(shù)據(jù)修正部，160修正用數(shù)據(jù)保持部，170控制電路部，180電氣絕緣部，190柵極驅(qū)動(dòng)電路部，200溫度數(shù)據(jù)量化部，210溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部，220溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，230電力用半導(dǎo)體元件，300功率器件柵極指令信號(hào)，310功率器件柵極控制信號(hào)，320功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，330過熱保護(hù)控制信號(hào)，340過熱保護(hù)指令信號(hào)，400功率器件發(fā)生熱，410功率器件檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)，420標(biāo)本化后溫度數(shù)據(jù)，430量化后溫度數(shù)據(jù)，440編碼后溫度數(shù)據(jù)，450編碼后溫度發(fā)送數(shù)據(jù)，500絕緣部通過后溫度數(shù)據(jù)，510編碼后溫度接收數(shù)據(jù)，520逆編碼溫度數(shù)據(jù)，530溫度修正用數(shù)據(jù)，540修正后溫度數(shù)據(jù)，700IPM(智能功率模塊)，701控制1C，702絕緣前控制電路部，703控制器柵極指令信號(hào)，704控制器通信電路部，705控制器通信信號(hào)，706控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照【專利附圖】

【附圖說明】實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)。
[0026]實(shí)施方式1.[0027]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖示的半導(dǎo)體元件的溫度控制系統(tǒng)具備:溫度數(shù)據(jù)編碼部100、溫度數(shù)據(jù)發(fā)送部110、溫度數(shù)據(jù)接收部120、溫度數(shù)據(jù)逆編碼部130、溫度數(shù)據(jù)閾值比較部140、溫度數(shù)據(jù)修正部150、修正用數(shù)據(jù)保持部160、控制電路部170、電氣絕緣部180、柵極驅(qū)動(dòng)電路部190、溫度數(shù)據(jù)量化部200、溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部210、溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220以及電力用半導(dǎo)體元件230。
[0029]溫度數(shù)據(jù)編碼部100是對(duì)由溫度數(shù)據(jù)量化部200量化了的溫度數(shù)據(jù)(量化后溫度數(shù)據(jù)430)進(jìn)行編碼的編碼部，其詳細(xì)情況將后述。溫度數(shù)據(jù)發(fā)送部110是用于將由溫度數(shù)據(jù)編碼部100編碼了的編碼溫度數(shù)據(jù)(編碼后溫度數(shù)據(jù)440)向與電力用半導(dǎo)體元件230電氣絕緣的外部發(fā)送的發(fā)送部。溫度數(shù)據(jù)接收部120是經(jīng)由電氣絕緣部180將從溫度數(shù)據(jù)發(fā)送部110發(fā)送的編碼溫度數(shù)據(jù)(編碼后溫度發(fā)送數(shù)據(jù)450)作為絕緣部通過后溫度數(shù)據(jù)500接收的接收部。溫度數(shù)據(jù)逆編碼部130是對(duì)由溫度數(shù)據(jù)接收部120接收到的編碼溫度數(shù)據(jù)(編碼后溫度接收數(shù) 據(jù)510)解碼，并作為逆編碼溫度數(shù)據(jù)520輸出的運(yùn)算部。
[0030]溫度數(shù)據(jù)閾值比較部140是進(jìn)行由溫度數(shù)據(jù)接收部120接收到的編碼后溫度接收數(shù)據(jù)510和由修正用數(shù)據(jù)保持部160保持的溫度數(shù)據(jù)的修正用數(shù)據(jù)(溫度修正用數(shù)據(jù)530)的比較，將其結(jié)果作為過熱保護(hù)指令信號(hào)340輸出的運(yùn)算部。溫度數(shù)據(jù)修正部150是將由溫度數(shù)據(jù)逆編碼部130解碼了的溫度數(shù)據(jù)(逆編碼溫度數(shù)據(jù)520)用由修正用數(shù)據(jù)保持部160保持的修正用數(shù)據(jù)(溫度修正用數(shù)據(jù)530)進(jìn)行修正，將修正后的數(shù)據(jù)作為修正后溫度數(shù)據(jù)540輸出的運(yùn)算部。修正用數(shù)據(jù)保持部160是保持溫度數(shù)據(jù)的修正用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部?？刂齐娐凡?70是將修正后溫度數(shù)據(jù)540作為輸入之一使用，運(yùn)算需要的柵極驅(qū)動(dòng)用數(shù)據(jù)，將其作為功率器件柵極指令信號(hào)300輸出的控制電路。電氣絕緣部180包括例如光耦合器，使高電壓的功率器件部和生成控制數(shù)據(jù)的低電壓部電氣絕緣的部件。
[0031 ] 柵極驅(qū)動(dòng)電路部190是輸入功率器件柵極控制信號(hào)310和過熱保護(hù)控制信號(hào)330，根據(jù)這些信號(hào)輸出用于進(jìn)行電力用半導(dǎo)體元件230的柵極驅(qū)動(dòng)電流的控制的功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320的控制部，其中，上述功率器件柵極控制信號(hào)310是經(jīng)由電氣絕緣部180接收了從控制電路部170輸出的功率器件柵極指令信號(hào)300的信號(hào)，上述過熱保護(hù)控制信號(hào)330是經(jīng)由電氣絕緣部180接收了從溫度數(shù)據(jù)閾值比較部140輸出的過熱保護(hù)指令信號(hào)340的信號(hào)。
[0032]溫度數(shù)據(jù)量化部200是將從溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部210輸出的溫度數(shù)據(jù)(標(biāo)本化后溫度數(shù)據(jù)420)量化，作為量化后溫度數(shù)據(jù)430向溫度數(shù)據(jù)編碼部100送出的運(yùn)算部。溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部210是將溫度數(shù)據(jù)(功率器件檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)410)標(biāo)本化，作為標(biāo)本化后溫度數(shù)據(jù)420向溫度數(shù)據(jù)量化部200送出的處理部。溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220是測(cè)量從電力用半導(dǎo)體元件230發(fā)生的熱(功率器件發(fā)生熱400)的溫度，作為功率器件檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)410向溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部210送出的、例如采用熱敏二極管等的傳感部。另外，由溫度數(shù)據(jù)量化部200?溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220構(gòu)成將成為測(cè)定對(duì)象的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量單元。電力用半導(dǎo)體元件(功率器件)230是用于進(jìn)行高效的電力控制的半導(dǎo)體器件，一般地說使用功率 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)等。
[0033]以下，進(jìn)一步說明結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作。
[0034]作為電力用半導(dǎo)體元件230，如果以IGBT為基礎(chǔ)進(jìn)行說明，則IGBT具有數(shù)百V到數(shù)千V的耐壓，通過柵極(G)電壓的導(dǎo)通(ON)/截止(OFF)的開關(guān)控制，可以流出大容量的電流。為了控制電流方向，往往由多個(gè)元件構(gòu)成橋式電路，在圖1中的電力用半導(dǎo)體元件230中，為了驅(qū)動(dòng)附圖上側(cè)的元件和下側(cè)的元件，將2個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320)作為輸入。
[0035]IGBT的柵極信號(hào)的開關(guān)由控制電路部170進(jìn)行，但是，控制電路部170 —般地說是由微型計(jì)算機(jī)、門陣列這樣的IC實(shí)現(xiàn)，并且以動(dòng)作電壓為5V、3.3V的低電壓動(dòng)作的功能部，功率器件部在數(shù)百V到數(shù)千V的高電壓下動(dòng)作，因此，作為來自控制電路部170的輸出的柵極開關(guān)信號(hào)(功率器件柵極指令信號(hào)300)經(jīng)由電氣絕緣部180傳遞到柵極驅(qū)動(dòng)電路部190，采取柵極驅(qū)動(dòng)電路部190驅(qū)動(dòng)功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320的形態(tài)。這里，功率器件柵極指令信號(hào)300、功率器件柵極控制信號(hào)310及功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320以信號(hào)方式連接，傳達(dá)相同的柵極開關(guān)信號(hào)。另外，對(duì)于這樣的功率器件的驅(qū)動(dòng)控制，例如由“八7 一工 > 夕卜口二夕7 /、>卜'' '7夕(功率電子手冊(cè))，，((株)才一 A社(歐姆社)，ISBN978-4-274-20790-7)記載的“5編7章柵極驅(qū)動(dòng)電路”、“5編10章控制電路”等所示的那樣為公知技術(shù)，因此省略詳細(xì)的說明。
[0036]在IGBT等電力用半導(dǎo)體元件230中，發(fā)生晶體管本身的穩(wěn)態(tài)損耗、開關(guān)損耗、連接的反并聯(lián)二極管(FWD:Free Wheeling D1de續(xù)流二極管)的穩(wěn)態(tài)損耗、開關(guān)損耗等的大量損耗，結(jié)果其變成熱而使半導(dǎo)體元件的溫度上升。通常，在使用功率器件的設(shè)備側(cè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒嵩O(shè)計(jì)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，但是，由于環(huán)境因素、控制信號(hào)因素，存在發(fā)熱量增大而使半導(dǎo)體元件熱破壞的可能性。因此，由傳感器檢測(cè)功率器件的溫度(在圖1中，由溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220檢測(cè)從電力用半導(dǎo)體元件230發(fā)生的功率器件發(fā)生熱400)，與某閾值溫度比較，在成為閾值以上的情況下，為了防止熱破壞，通過過熱保護(hù)指令進(jìn)行使由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行的功率器件的驅(qū)動(dòng)停止的動(dòng)作。
[0037]圖2表示用于使功率器件的驅(qū)動(dòng)停止的結(jié)構(gòu)。即，柵極驅(qū)動(dòng)電路部190具有以功率器件柵極控制信號(hào)310中的上側(cè)控制信號(hào)和下側(cè)控制信號(hào)分別作為一方的輸入的邏輯積電路(AND電路)191、192和輸入過熱保護(hù)控制信號(hào)330并將其邏輯反相輸出向邏輯積電路191、192的另一方的輸入端子送出的邏輯反相電路(反相器)，邏輯積電路191、192各自的輸出成為功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320。在圖示例中，過熱保護(hù)控制信號(hào)330為有效(值為I)的情況下，構(gòu)成為忽略功率器件柵極控制信號(hào)310，進(jìn)行使功率器件柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)320的驅(qū)動(dòng)停止的控制。[0038]進(jìn)行溫度檢測(cè)的傳感器(在溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220中使用的熱敏二極管等)由于各個(gè)傳感器而檢測(cè)偏差大，為了提高其檢測(cè)精度，需要對(duì)檢測(cè)到的傳感器值進(jìn)行與檢測(cè)偏差的特性相應(yīng)的數(shù)據(jù)的修正。一般地說，該修正通過采用了以某種方式取得、保持的修正用數(shù)據(jù)的值變換運(yùn)算來進(jìn)行，但是，如上所述，由于功率器件周邊為高溫、高電壓，因此，可靠地保持修正用數(shù)據(jù)和進(jìn)行修正運(yùn)算在從其技術(shù)上的高度到成本上都是困難的。
[0039]因此，雖然考慮由夾著電氣絕緣部180的低電壓部進(jìn)行保持及運(yùn)算，但是，產(chǎn)生了使電氣絕緣部180進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的必要性。由于具有高速數(shù)據(jù)通信速率的電氣絕緣部件昂貴，因此在采用它的情況下，產(chǎn)生產(chǎn)品成本增加的問題。另外，即使設(shè)置為具有多個(gè)并列的成為低速數(shù)據(jù)通信速率的電氣絕緣部件，通過數(shù)據(jù)的并行通信來進(jìn)行通信，由于原本電氣絕緣部件與其他部件相比可靠性就低，因此，結(jié)果具備多個(gè)這樣的電氣絕緣部件會(huì)使得產(chǎn)品的可靠性降低。另外，通過電氣絕緣部180時(shí)的通信時(shí)間延時(shí)(通信延遲)成為前述的閾值溫度比較處理的延時(shí)，因此，結(jié)果可能會(huì)對(duì)功率器件造成損傷。
[0040]通信時(shí)間是將通信數(shù)據(jù)量除以通信速度獲得的結(jié)果，因此，為了縮短通信時(shí)間，除了提高通信速度的方式以外，還有削減通信數(shù)據(jù)量的方式。這里，在將通信的數(shù)據(jù)設(shè)為電力用半導(dǎo)體元件230的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，作為削減數(shù)據(jù)量的方法，考慮降低數(shù)據(jù)分辨率的方式、縮小溫度檢測(cè)范圍的方式。降低數(shù)據(jù)分辨率的方式在前述的過熱保護(hù)精度、根據(jù)溫度信息控制電路側(cè)進(jìn)行處理內(nèi)容切換時(shí)的精度方面產(chǎn)生問題。另一方面，在采用縮小溫度檢測(cè)范圍的方式的情況下，例如在將檢測(cè)范圍僅僅限定為高溫部分時(shí)，存在通常動(dòng)作時(shí)的半導(dǎo)體元件溫度的狀況的可視化變得困難的問題。當(dāng)然，在僅僅限定為低溫部分時(shí)，前述的過熱保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)。
[0041]作為功率器件的檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)的使用方法，在高溫度部分需要溫度分辨率高的數(shù)據(jù)，而在低溫部分不需要那么高的分辨率、精度，因此，如果能夠?qū)⒏邷囟葧r(shí)的值作為高分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將低溫度時(shí)的值作為低分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來廣泛取得整體的檢測(cè)溫度范圍，則可以削減之前的數(shù)據(jù)量。因而，本發(fā)明的溫度數(shù)據(jù)編碼部100實(shí)現(xiàn)進(jìn)行這樣的溫度數(shù)據(jù)的編碼的功能。以下，說明該功能。
[0042]由溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部220檢測(cè)到的功率器件檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)410如通過通常的AD變換(模擬/數(shù)字變換)實(shí)現(xiàn)的方式那樣，由溫度數(shù)據(jù)標(biāo)本化部210進(jìn)行標(biāo)本化，并由溫度數(shù)據(jù)量化部200進(jìn)行量化。量化后溫度數(shù)據(jù)430作為溫度數(shù)據(jù)編碼部100的輸入而被提供。在溫度數(shù)據(jù)編碼部100的內(nèi)部，通過細(xì)化高溫部分的數(shù)據(jù)分辨率來增加有效數(shù)據(jù)長度，并且通過粗化低溫部分的數(shù)據(jù)分辨率來縮短有效數(shù)據(jù)長度，同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度設(shè)為固定長度，另外在將該固定長度的代碼值作為2的補(bǔ)數(shù)值來進(jìn)行數(shù)值評(píng)價(jià)的情況下，也可以進(jìn)行具有如下特征的數(shù)據(jù)編碼:在該編碼中與溫度數(shù)據(jù)的增加一起，即使作為2的補(bǔ)數(shù)值的值也單調(diào)增加。
[0043]圖3示出了該編碼的具體示例子。這里，量化后溫度數(shù)據(jù)430設(shè)為作為O V?255°C的分辨率1°C的值保持一般性，并且作為2的補(bǔ)數(shù)的數(shù)值代碼即8比特?cái)?shù)據(jù)而被輸入。另外，設(shè)為根據(jù)半導(dǎo)體的一般的物性能夠規(guī)定的溫度檢測(cè)的上限值被給出為159°C (159°C以上的值的溫度差異成為無意義的信息，因此設(shè)為理解為159°C以上即可的意義的上限值)。將該8比特的數(shù)據(jù)(這里為了方便稱為原始數(shù)據(jù))作為輸入而接受，在2的冪乘的溫度范圍中，識(shí)別現(xiàn)在的溫度處于哪個(gè)溫度范圍區(qū)域。在圖3中示出了將32°C ( = 2的5次冪)溫度范圍識(shí)別為一個(gè)區(qū)域的示例子。
[0044]將上限值設(shè)為159°C，如果觀察8比特的輸入數(shù)據(jù)的高位3比特(圖3中，{b7，b6，b5}這高位3比特)，則可檢測(cè)存在于2的5次方的溫度范圍的哪個(gè)區(qū)域。該3比特的值為{1,0,1}, {1,1,0}, {1,1,1}之一時(shí)，可以判斷該溫度為159°C以上，因此，暫時(shí)保持上限溫度(159°C )以上(將其設(shè)為溫度范圍區(qū)域O)這樣的信息。在其以下的情況下，將該3比特?cái)?shù)據(jù)按照溫度從高到低的順序依次視為{1，0，0}(溫度范圍區(qū)域1:159°C~128°C )、{O,1，1}(溫度范圍區(qū)域 2:127°C~96°C )、{0，1，0}(溫度范圍區(qū)域 3:95°C~64°C )、{0，0，1}(溫度范圍區(qū)域4:63°C~32°C )、{0,0,0} {溫度范圍區(qū)域5:31°C~(TC }，對(duì)相符的值分
配稱為以下那樣的可變長的前置代碼的代碼。
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備: 數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；以及 溫度數(shù)據(jù)編碼部，對(duì)于所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)比高溫度范圍區(qū)域低的溫度范圍區(qū)域的數(shù)據(jù)分辨率低、且評(píng)價(jià)為2的補(bǔ)數(shù)的數(shù)值的情況下，編碼為與所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的增加一起單調(diào)增加的規(guī)定長度的編碼數(shù)據(jù)。
2.—種半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備: 數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；以及 溫度數(shù)據(jù)編碼部，具備:前置代碼變換部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特決定多個(gè)溫度范圍區(qū)域，根據(jù)除去了所述規(guī)定的低位比特的高位比特生成前置代碼；有效數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特取得與所述溫度范圍區(qū)域相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)；以及連接部，連接所述前置代碼和所述有效數(shù)據(jù)而生成編碼數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述前置代碼變換部以規(guī)定的溫度范圍區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，對(duì)第N高的溫度范圍區(qū)域，生成由接著N-1個(gè)比特O的I個(gè)比特I組成的前置代碼，N是正的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述有效數(shù)據(jù)取得部以規(guī)定的溫度范圍區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，對(duì)第N高的溫度范圍區(qū)域，刪除最低位的N-1個(gè)比特而 取得有效數(shù)據(jù)，N是正的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 編碼數(shù)據(jù)規(guī)定為，連接前置代碼和數(shù)據(jù)碼，使其包含在包含預(yù)定的溫度檢測(cè)下限值的數(shù)據(jù)范圍為止，所述前置代碼是以高溫部分的檢測(cè)上限值作為基準(zhǔn)值，并根據(jù)該檢測(cè)上限值針對(duì)每個(gè)以檢測(cè)最小分辨率為基本單位的2的冪乘的值范圍來設(shè)定溫度范圍區(qū)域，并針對(duì)從所述高溫部分起的每個(gè)溫度范圍區(qū)域，在比特I之前將比特O針對(duì)每個(gè)溫度范圍區(qū)域數(shù)增加并排列的代碼，所述數(shù)據(jù)代碼是針對(duì)從高溫部分起的每個(gè)溫度范圍區(qū)域?qū)⑵錂z測(cè)分辨率設(shè)為一半并逐個(gè)比特刪除溫度數(shù)據(jù)的低位比特的代碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備: 溫度數(shù)據(jù)閾值比較部，比較溫度數(shù)據(jù)編碼部編碼了的溫度數(shù)據(jù)和對(duì)預(yù)定的溫度閾值進(jìn)行了編碼的編碼后閾值，獲得所述溫度數(shù)據(jù)和所述閾值的比較結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 將與接收由溫度數(shù)據(jù)編碼部生成的編碼數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)接收部的通信方法設(shè)為異步方式。
8.一種半導(dǎo)體模塊，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體元件； 數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將所述半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)；以及 溫度數(shù)據(jù)編碼部，具備:前置代碼變換部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特決定多個(gè)溫度范圍區(qū)域，根據(jù)除去了所述規(guī)定的低位比特的高位比特生成前置代碼；有效數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特取得與所述溫度范圍區(qū)域相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)；以及連接部，連接所述前置代碼和所述有效數(shù)據(jù)而生成編碼數(shù)據(jù)。
9.一種半導(dǎo)體模塊系統(tǒng)，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體元件；控制器，輸出用于控制所述半導(dǎo)體元件的柵極的指令信號(hào)； 數(shù)字溫度數(shù)據(jù)測(cè)量部，將所述半導(dǎo)體元件的溫度檢測(cè)為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)； 溫度數(shù)據(jù)編碼部，具備:前置代碼變換部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特決定多個(gè)溫度范圍區(qū)域，根據(jù)除去了所述規(guī)定的低位比特的高位比特生成前置代碼；有效數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)的規(guī)定的低位比特取得與所述溫度范圍區(qū)域相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)；以及連接部，連接所述前置代碼和所述有效數(shù)據(jù)而生成編碼數(shù)據(jù)； 控制部，根據(jù)所述數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行所述控制器的指令信號(hào)的有效或無效的判斷而生成控制信號(hào)；以及 驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部，根據(jù)所述控制信號(hào)，生成用于驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體元件的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01K7/01GK104040312SQ201380004672
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月25日
【發(fā)明者】田中輝明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社