本技術(shù)涉及半導(dǎo)體裝置及溫度警報(bào)輸出方法。

背景技術(shù)：

近年，將絕緣柵型半導(dǎo)體元件(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)及驅(qū)動(dòng)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路等內(nèi)置、稱為IPM(Intelligent Power Module)的半導(dǎo)體裝置的開(kāi)發(fā)正在進(jìn)步。

IPM是進(jìn)行電力變換的模塊，被廣泛利用在例如AC(Alternating Current)伺服、空調(diào)設(shè)備、電梯等用途中。

另外，IPM具有這保護(hù)功能，當(dāng)檢測(cè)出異常狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行異常狀態(tài)的回避及元件的保護(hù)。例如，檢測(cè)出過(guò)熱狀態(tài)時(shí)，回避過(guò)熱狀態(tài)來(lái)進(jìn)行元件的保護(hù)，向外部輸出警報(bào)。

作為現(xiàn)有技術(shù)，提出了一種技術(shù)，該技術(shù)將溫度檢測(cè)用二極管的正向下降電壓輸入到調(diào)整器，再將調(diào)整器輸出輸出到外部端子，持續(xù)監(jiān)視半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度(專利文獻(xiàn)1)。

另外，提出了一種技術(shù)，該技術(shù)在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的芯片溫度超過(guò)大于正常值的第一預(yù)定值時(shí)判別為有異常，在芯片溫度超過(guò)大于正常值而小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)輸出預(yù)告警報(bào)(專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-183595號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2000-341960號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

IPM所內(nèi)置的保護(hù)功能，保護(hù)IPM內(nèi)的半導(dǎo)體元件不變?yōu)楫惓顟B(tài)以回避破壞，當(dāng)IPM檢測(cè)出異常時(shí)，IGBT的驅(qū)動(dòng)也停止了。

因此，IPM檢測(cè)出異常時(shí)，雖然能夠回避內(nèi)部元件的破壞，但由于這樣的保護(hù)功能起作用而使得IGBT的驅(qū)動(dòng)也被停止，可能引起正從IGBT接受供電的裝置突然停止。

因此，現(xiàn)有技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)2)中，通過(guò)當(dāng)IPM檢測(cè)出異常時(shí)在停止IGBT的驅(qū)動(dòng)前輸出預(yù)告警報(bào)，從而抑制了正接受供電的裝置突然停止這樣的現(xiàn)象發(fā)生。

然而，雖然現(xiàn)有技術(shù)中將預(yù)告警報(bào)信號(hào)構(gòu)成為與警報(bào)信號(hào)從相同端子輸出，并使各個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)寬度，但因?yàn)椴唤?jīng)過(guò)信號(hào)寬度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就不能判別是哪個(gè)信號(hào)，所以判別花費(fèi)了時(shí)間。

另外，即使當(dāng)存在異常發(fā)生的預(yù)兆時(shí)輸出了預(yù)告警報(bào)，也未進(jìn)行根據(jù)IPM的工作狀態(tài)將預(yù)告警告盡量早地輸出或盡量晚地輸出的控制。

雖然期望若IPM的異常狀態(tài)的緊急度高則也較早地將預(yù)告警報(bào)輸出，但由于以往是不管緊急度而輸出預(yù)告警報(bào)，在控制IPM的一側(cè)存在應(yīng)對(duì)IPM施行的對(duì)應(yīng)延遲的可能性。

本技術(shù)是鑒于這樣的問(wèn)題點(diǎn)而作出的，旨在提供能夠根據(jù)過(guò)熱狀態(tài)來(lái)迅速發(fā)出預(yù)告警報(bào)的半導(dǎo)體裝置及溫度警報(bào)輸出方法。

解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案

為了解決上述課題，在一個(gè)方案中，將半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路和驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路具有：半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；以及在該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的附近檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度的溫度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)電路具有：過(guò)熱保護(hù)部，當(dāng)所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的過(guò)熱保護(hù)，并且發(fā)出過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)；預(yù)告警報(bào)控制部，至少設(shè)定一個(gè)低于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度，當(dāng)所述檢測(cè)溫度達(dá)到所述閾值溫度時(shí)，使所述過(guò)熱保護(hù)工作前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)；以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，所述過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)與所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)分別以不同的信號(hào)電平從相同端子輸出。

在另一方案中，將半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為用于驅(qū)動(dòng)具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和在該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的附近檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度的溫度傳感器的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路具有：過(guò)熱保護(hù)部，接收所述溫度傳感器的輸出，當(dāng)所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，為了進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的過(guò)熱保護(hù)而工作，并且發(fā)出過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)；預(yù)告警報(bào)控制部，設(shè)定低于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度，當(dāng)所述檢測(cè)溫度達(dá)到所述閾值溫度時(shí)，在使所述過(guò)熱保護(hù)工作前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)；以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，所述過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)與所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)是分別以不同的信號(hào)電平從相同端子輸出的信號(hào)。

在另一方案中，將半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路和驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路具有：半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；以及在該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的附近檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度的溫度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)電路具有：過(guò)熱保護(hù)部，當(dāng)所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的過(guò)熱保護(hù)，并且發(fā)出過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)；預(yù)告警報(bào)控制部，至少設(shè)定一個(gè)低于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度，當(dāng)所述檢測(cè)溫度達(dá)到所述閾值溫度時(shí)，使所述過(guò)熱保護(hù)工作前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)；以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，所述過(guò)熱保護(hù)部，比較所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓與對(duì)應(yīng)于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的第一基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第一基準(zhǔn)電壓為所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓以上時(shí)，進(jìn)行所述過(guò)熱保護(hù)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)的工作狀態(tài)的警報(bào)信號(hào)，所述預(yù)告警報(bào)控制部具有產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述閾值溫度的多個(gè)相互不同的第二基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源群，比較所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第二基準(zhǔn)電壓為所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓以上時(shí)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)即將工作的所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

在另一方案中，將半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路和驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路具有：半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)；以及在該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的附近檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度的溫度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)電路具有：過(guò)熱保護(hù)部，當(dāng)所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的過(guò)熱保護(hù)，并且發(fā)出過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)；預(yù)告警報(bào)控制部，至少設(shè)定一個(gè)低于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度，當(dāng)所述檢測(cè)溫度達(dá)到所述閾值溫度時(shí)，使所述過(guò)熱保護(hù)工作之前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)；以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，所述過(guò)熱保護(hù)部，比較所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓與對(duì)應(yīng)于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的第一基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第一基準(zhǔn)電壓為所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓以上時(shí)，進(jìn)行所述過(guò)熱保護(hù)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)的工作狀態(tài)的警報(bào)信號(hào)，所述預(yù)告警報(bào)控制部具有產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述閾值溫度的多個(gè)相互不同的第二基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源群，比較所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第二基準(zhǔn)電壓為所述檢測(cè)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓以上時(shí)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)即將工作的所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

在另一方案中，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置使得，所述過(guò)熱保護(hù)部，比較位于所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的附近的溫度檢測(cè)用二極管的正向電壓與對(duì)應(yīng)于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的第一基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第一基準(zhǔn)電壓為所述正向電壓以上時(shí)，進(jìn)行所述過(guò)熱保護(hù)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)的工作狀態(tài)的警報(bào)信號(hào)；所述預(yù)告警報(bào)控制部具有產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述閾值溫度的多個(gè)相互不同的第二基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源群，比較所述正向電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓，當(dāng)所述第二基準(zhǔn)電壓為所述正向電壓以上時(shí)，輸出表示所述過(guò)熱保護(hù)即將工作的所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

在另一方案中，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置使得，所述預(yù)告警報(bào)控制部從所述基準(zhǔn)電壓源群中選擇流至所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的電流量越大、所述第二基準(zhǔn)電壓越高的基準(zhǔn)電壓源。

在另一方案中，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置使其還具有與所述驅(qū)動(dòng)電路連接并向所述驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)指示的控制裝置，所述控制裝置，對(duì)應(yīng)于輸出所述過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)和所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)的端子的信號(hào)電平，發(fā)送所述控制信號(hào)的頻率。

在另一方案中，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置使得，所述預(yù)告警報(bào)控制部中齊納二極管連接至所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)的輸出端，所述預(yù)告警報(bào)控制部將所述齊納二極管的擊穿電壓作為所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)的電平來(lái)輸出。

在另一方案中，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置使得，在檢測(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度上升以輸出警報(bào)的溫度警報(bào)輸出方法中，檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度；當(dāng)檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，進(jìn)行所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的過(guò)熱保護(hù)，并且發(fā)出過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)；設(shè)定低于所述過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度，當(dāng)所述檢測(cè)溫度達(dá)到所述閾值溫度時(shí)，在使所述過(guò)熱保護(hù)工作前，將預(yù)告警報(bào)信號(hào)與所述過(guò)熱保護(hù)溫度從相同端子以所述預(yù)告警報(bào)信號(hào)及所述過(guò)熱保護(hù)警報(bào)信號(hào)各自所對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平輸出。

發(fā)明效果

根據(jù)過(guò)熱狀態(tài)來(lái)改變預(yù)告警報(bào)的輸出時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)改善維護(hù)運(yùn)用性變得可能。

本發(fā)明的上述以及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)表示作為本發(fā)明的例子而優(yōu)選的實(shí)施方式的附圖以及相關(guān)聯(lián)的以下的說(shuō)明進(jìn)行闡述。

附圖說(shuō)明

圖1是表示半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成例及其工作狀態(tài)的圖。(a)表示構(gòu)成例，(b)表示其工作狀態(tài)。

圖2是表示IPM的整體構(gòu)成例的圖。

圖3是表示驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成例的圖。

圖4是表示成為用于進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)的閾值的溫度設(shè)定的圖。

圖5是表示IGBT溫度上升時(shí)的警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系的圖。

圖6是表示積分電路的構(gòu)成例的圖。

圖7是表示閾值溫度設(shè)定電路的構(gòu)成例的圖。

圖8是表示閾值溫度設(shè)定電路的工作狀態(tài)的圖。

圖9是表示閾值溫度的設(shè)定的圖。

圖10是表示IGBT溫度上升時(shí)的預(yù)告警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

下文，參照附圖，說(shuō)明實(shí)施方式。此外，在本說(shuō)明書(shū)及附圖中，對(duì)于具有實(shí)質(zhì)相同功能的構(gòu)成要素，有時(shí)通過(guò)標(biāo)以相同標(biāo)記而省略重復(fù)說(shuō)明。

(第一實(shí)施方式)

圖1(a)是表示半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成例的圖。第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1-1包括包含溫度傳感器1b的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a以及驅(qū)動(dòng)電路2，驅(qū)動(dòng)電路2包含過(guò)熱保護(hù)部2a、預(yù)告警報(bào)控制部2b以及驅(qū)動(dòng)電路2d。

過(guò)熱保護(hù)部2a檢測(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度，檢測(cè)溫度達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，進(jìn)行半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的過(guò)熱保護(hù)。

預(yù)告警報(bào)控制部2b設(shè)定低于過(guò)熱保護(hù)溫度的閾值溫度。然后，當(dāng)檢測(cè)溫度達(dá)到選擇的閾值溫度時(shí)，預(yù)告警報(bào)控制部2b在使過(guò)熱保護(hù)工作前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

預(yù)告警報(bào)信號(hào)是，用于在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a變?yōu)檫^(guò)熱保護(hù)狀態(tài)前將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a處于過(guò)熱的狀態(tài)提前通知給外部的信號(hào)(通知過(guò)熱保護(hù)工作的前兆的信號(hào))。驅(qū)動(dòng)電路2d基于控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a。信號(hào)合成部2c合成輸出用于外部輸出的信號(hào)。

圖1(b)所示的圖表是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度Th，示出了溫度隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而上升的情況。此時(shí)，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度Th達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度Tr時(shí)，過(guò)熱保護(hù)部2a驅(qū)動(dòng)過(guò)熱保護(hù)功能變?yōu)檫^(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)，保護(hù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a不過(guò)熱。

在此，假定流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量I為I1、I2、I3，且I1＜I2＜I3。另外，假定電流量為I1時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度為T(mén)1(閾值溫度T1)，電流量為I2時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度為T(mén)2(閾值溫度T2),電流量為I3時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度為T(mén)3(閾值溫度T3)。

由于流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量越大、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的工作溫度也變得越高，溫度Tr、T1、T2、T3呈T1＜T2＜T3＜Tr。

在這樣的狀態(tài)下，預(yù)告警報(bào)控制部2b基于流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量I來(lái)選擇閾值溫度，輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

例如，當(dāng)通過(guò)流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量I的監(jiān)視器識(shí)別出電流量I達(dá)到了電流量I1時(shí)，選擇閾值溫度T1，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度Th達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度Tr前為閾值溫度T1的時(shí)候輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A1。

另外，當(dāng)通過(guò)流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量I的監(jiān)視器識(shí)別出電流量I達(dá)到了電流量I2時(shí)，選擇閾值溫度T2，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度Th達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度Tr前為閾值溫度T2的時(shí)候輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A2。

再者，當(dāng)通過(guò)流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量I的監(jiān)視器識(shí)別出電流量I達(dá)到了電流量I3時(shí)，選擇閾值溫度T3，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度Th達(dá)到過(guò)熱保護(hù)溫度Tr前為閾值溫度T3的時(shí)候輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A3。

此外，預(yù)告警報(bào)信號(hào)A1～A3雖然是相同電平的信號(hào)，但如上述那樣被輸出的時(shí)間根據(jù)流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量、即半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的溫度而不同。

這樣，半導(dǎo)體裝置1-1中采用以下構(gòu)成：設(shè)定低于過(guò)熱保護(hù)溫度的、值相互不同的多個(gè)閾值溫度，根據(jù)流至半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的電流量來(lái)選擇閾值溫度，檢測(cè)溫度達(dá)到選擇的閾值溫度時(shí)，在使過(guò)熱保護(hù)工作前輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

由此，能夠根據(jù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的過(guò)熱狀態(tài)來(lái)輸出時(shí)間上不同的預(yù)告警報(bào)信號(hào)。從而，由于能夠根據(jù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的過(guò)熱狀態(tài)來(lái)將預(yù)告警報(bào)信號(hào)盡量早地輸出或者盡量晚地輸出，實(shí)現(xiàn)改善維護(hù)運(yùn)用性變得可能。

此外，本技術(shù)中使閾值溫度至少設(shè)定兩個(gè)。雖然上文對(duì)設(shè)定三個(gè)閾值溫度的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以設(shè)定兩個(gè)或四個(gè)以上。

再者，雖然上述的說(shuō)明中說(shuō)明了閾值溫度設(shè)定至少兩個(gè)的情況，但也可以構(gòu)成為只設(shè)定一個(gè)閾值溫度并發(fā)出該閾值溫度所對(duì)應(yīng)的預(yù)告警報(bào)。只設(shè)定了一個(gè)閾值溫度的情況下，由于能在警報(bào)被發(fā)出且半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作停止前獲得預(yù)告警報(bào)，能夠進(jìn)行使半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作速度變慢的、為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的停止做準(zhǔn)備等的應(yīng)對(duì)。

另外，也可以用與輸出警報(bào)的端子相同的端子來(lái)輸出預(yù)告警報(bào)。這種情況下，可以使預(yù)告警報(bào)的信號(hào)電平與警報(bào)的信號(hào)電平為不同的信號(hào)電平。這樣通過(guò)將預(yù)告警報(bào)與警報(bào)從相同的端子以不同的信號(hào)電平輸出，從而能夠防止端子數(shù)的增加，另外，與將預(yù)告警報(bào)與警報(bào)用信號(hào)寬度來(lái)區(qū)分并從相同端子輸出的情況相比，能夠較快地判別是哪個(gè)信號(hào)。

再者，以上所述內(nèi)容也可以實(shí)施為除去半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)而包括溫度傳感器的、應(yīng)用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路具有同樣的效果。

(第二實(shí)施方式)

接著，下文對(duì)將本技術(shù)的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于IPM的情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2是表示IPM的整體構(gòu)成例的圖。IPM1-2包括IGBT電路10以及驅(qū)動(dòng)電路20-1～20-6。

IPM1-2示出了進(jìn)行DC/AC(Direct Current/Alternating Current)變換、向負(fù)荷提供電力的三相逆變器的例子。

此外，IGBT電路10具有圖1的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的構(gòu)成。另外，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路20-1～20-6具有圖1的驅(qū)動(dòng)電路2的功能。

IGBT電路10中，在高電壓的母線L1與GND的母線L2之間配置了作為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1a的IGBT11～16以及二極管D1～D6。另外，IGBT11～16上連接有IGBT11～16驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)電路20-1～20-6。

IGBT電路10的輸出端子OUT1～OUT3上連接有未圖示的負(fù)荷，IGBT電路10將流經(jīng)母線L1的直流高電壓(例如，600V)變換為三相交流，通過(guò)交流線La、Lb、Lc向負(fù)荷提供交流。

另外，IGBT電路10中，由于通過(guò)使電動(dòng)機(jī)等的誘導(dǎo)性負(fù)荷的電流導(dǎo)通/截止來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷，為了使負(fù)荷電流回流，對(duì)于IGBT11～16連接了作為FWD(Free Wheel Diode)的二極管D1～D6。

即，由于在IGBT11～16變?yōu)榻刂沟乃查g從電動(dòng)機(jī)等的誘導(dǎo)性負(fù)荷產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于IGBT11～16分別反并聯(lián)連接二極管D1～D6，使此時(shí)的負(fù)荷電流回流。

另一方面，IGBT11～16中，在相同芯片上搭載了溫度檢測(cè)用二極管和電流傳感器。在圖2所示的虛線框中示出了IGBT11、溫度檢測(cè)用二極管Dt以及電流傳感器11a搭載在相同芯片上的狀態(tài)，其他IGBT也是同樣的構(gòu)成。此外，驅(qū)動(dòng)電路20-1～20-6的內(nèi)部構(gòu)成也基本為相同的構(gòu)成。

對(duì)IGBT電路10的各元件的連接關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。IGBT11的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子g1以及電流傳感器11a的一端連接，IGBT12的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-2的端子g2連接。

同樣地，IGBT13的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-3的端子g3連接，IGBT14的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-4的端子g4連接。另外，IGBT15的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-5的端子g5連接，IGBT16的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-6的端子g6連接。

IGBT12的集電極與二極管D2、D4、D6的負(fù)極、IGBT14、16的集電極以及母線L1連接。

IGBT12的發(fā)射極與驅(qū)動(dòng)電路20-2的端子c2、二極管D2的正極、IGBT11的集電極、二極管D1的負(fù)極、電流傳感器11a的另一端以及輸出端子OUT1通過(guò)交流線La連接。

IGBT14的發(fā)射極與二極管D4的正極、IGBT13的集電極、二極管D3的負(fù)極以及輸出端子OUT2通過(guò)交流線Lb連接。

IGBT16的發(fā)射極與二極管D6的正極、IGBT15的集電極、二極管D5的負(fù)極以及輸出端子OUT3通過(guò)交流線Lc連接。

IGBT11的發(fā)射極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子c1、二極管D1、D3、D5的正極、晶體管13、15的發(fā)射極以及母線L2連接。另外，驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子c1與GND連接。

電流傳感器11a的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子b連接，二極管Dt的正極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子a1連接，二極管Dt的負(fù)極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子a2連接。

圖3是表示驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成例的圖。由于驅(qū)動(dòng)電路20-1～20～6是相同的基本電路構(gòu)成，在下文中對(duì)與IGBT11連接的驅(qū)動(dòng)電路20-1進(jìn)行說(shuō)明。

此外，作為圖2中所示的電流傳感器11a，使用了晶體管(作為晶體管11a)。晶體管11a的柵極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子g1以及IGBT11的柵極連接。

晶體管11a的集電極與二極管D2的正極、IGBT12的發(fā)射極、IGBT11的集電極、二極管D1的負(fù)極以及輸出端子OUT1通過(guò)交流線La連接。晶體管11a的發(fā)射極與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子b連接。

驅(qū)動(dòng)電路20-1上連接供給IGBT電路10的驅(qū)動(dòng)指示的IPM控制器3(控制裝置)(對(duì)于圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路20-2～20-6也連接IMP控制器3)。此外，IPM控制器3與管理者用于進(jìn)行維護(hù)運(yùn)用的控制室相連，例如，基于來(lái)自控制室的指示而進(jìn)行IPM的控制。

驅(qū)動(dòng)電路20-1包括，邏輯元件21、預(yù)激勵(lì)器22、電流源(定電流源)23、逆變器24、預(yù)告警報(bào)控制電路25、電阻R1、晶體管M1以及基準(zhǔn)電壓源Vr0。

預(yù)告警報(bào)控制電路25包含，由齊納二極管Dz(以下，也單稱為二極管Dz)及晶體管M2構(gòu)成的信號(hào)合成部25d、電阻R2、積分電路25a、閾值溫度設(shè)定電路25b以及比較器25c。示出了使用N溝道MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)來(lái)作為晶體管M1、M2的例子。

從驅(qū)動(dòng)電路20-1的警報(bào)端子AL輸出警報(bào)信號(hào)或預(yù)告警報(bào)信號(hào)。此外，警報(bào)信號(hào)是過(guò)熱保護(hù)時(shí)或過(guò)熱保護(hù)停止時(shí)輸出的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路20-1的電路構(gòu)成中，當(dāng)警報(bào)信號(hào)為L(zhǎng)電平(第二電壓電平)時(shí)，表示過(guò)熱保護(hù)正在工作的狀態(tài)，當(dāng)警報(bào)信號(hào)為H電平(第一電壓電平)時(shí)，表示過(guò)熱保護(hù)處于停止的狀態(tài)。

當(dāng)有IGBT11的過(guò)熱工作的預(yù)兆時(shí)，預(yù)告警報(bào)控制電路25使預(yù)告警報(bào)信號(hào)輸出。這種情況下，根據(jù)IGBT的過(guò)熱狀態(tài)，來(lái)進(jìn)行使輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)的時(shí)間可變的控制。

接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路20-1內(nèi)的各元件的連接關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。電阻R1的一端與驅(qū)動(dòng)電路20-1的電源電壓VCC(例如，15V)連接，電阻R1的另一端驅(qū)動(dòng)電路20-1的警報(bào)端子AL、二極管Dz的負(fù)極以及晶體管M1的漏極連接。

晶體管M1的源極與GND連接，晶體管M1的柵極與邏輯元件21的負(fù)側(cè)輸入端子以及比較器24的輸出端子連接。

驅(qū)動(dòng)電路20-1的輸入端子IN與邏輯元件21的正側(cè)輸入端子連接，邏輯元件21的輸出端子與預(yù)激勵(lì)器22的輸入端子連接。預(yù)激勵(lì)器22的輸出端子與驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子g1連接。

比較器24的輸入端子(-)與電流源23的輸出端、比較器25c的輸入端子(-)以及驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子a1連接。比較器24的輸入端子(+)與基準(zhǔn)電壓源Vr0的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vr0的負(fù)極端子與GND以及驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子a2連接。

驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子b與電阻R2的一端及積分電路25a的輸入端連接，電阻R2的另一端與GND連接。

積分電路25a的輸出端與閾值溫度設(shè)定電路25b的輸入端連接，閾值溫度設(shè)定電路25b的輸出端與比較器25c的輸入端子(+)連接。比較器25c的輸出端子與晶體管M2的柵極連接，晶體管M2的漏極與二極管Dz的正極連接，晶體管M2的源極與GND連接。

接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路20-1的工作進(jìn)行說(shuō)明。在通常運(yùn)用時(shí)，從上級(jí)的IPM控制器3發(fā)送控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)是H電平與L電平交替反復(fù)的脈沖信號(hào)(PWM(Pulse Width Modulation)信號(hào))。

從IPM控制器3發(fā)送的控制信號(hào)通過(guò)輸入端子IN輸入到驅(qū)動(dòng)電路20-1。當(dāng)控制信號(hào)為H電平時(shí)，由于通過(guò)端子g1、柵極電壓被施加至IGBT11，IGBT11導(dǎo)通，IGBT11變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。另外，當(dāng)控制信號(hào)為L(zhǎng)電平時(shí)，IGBT11截止，IGBT11變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。

接著，對(duì)過(guò)熱保護(hù)功能進(jìn)行說(shuō)明。從電流源23輸出的電流，通過(guò)端子a1，穿過(guò)與IGBT11在相同芯片內(nèi)的溫度檢測(cè)用二極管Dt的正極又流經(jīng)負(fù)極，通過(guò)端子a2再度輸入到驅(qū)動(dòng)電路20-1，流至GND。

端子a1的電壓變?yōu)闇囟葯z測(cè)用二極管Dt的正向電壓(使電流正向流過(guò)時(shí)的電壓下降)。IGBT11的溫度上升時(shí)，與IGBT11處于相同芯片上的溫度檢測(cè)用二極管Dt的正向電壓逐漸降低。

圖4是表示成為用于進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)的閾值的溫度設(shè)定的圖?？v軸是電壓，橫軸是溫度。IGBT11的溫度上升時(shí)，位于IGBT11附近的溫度檢測(cè)用二極管Dt的正向電壓Vf具有隨著IGBT11的溫度上升而逐漸降低的特性。

另外，假設(shè)圖3的基準(zhǔn)電壓源Vr0產(chǎn)生的電壓為基準(zhǔn)電壓Vref0(第一基準(zhǔn)電壓)時(shí)，位于基準(zhǔn)電壓Vref0與正向電壓Vf的交點(diǎn)的溫度Tr(過(guò)熱保護(hù)溫度Tr)成為實(shí)行過(guò)熱保護(hù)時(shí)的閾值。過(guò)熱保護(hù)溫度Tr例如是170±20℃。

從而，IGBT11的溫度變?yōu)檫^(guò)熱保護(hù)溫度Tr以上時(shí)，過(guò)熱保護(hù)功能驅(qū)動(dòng)，當(dāng)IGBT11的溫度低于過(guò)熱保護(hù)溫度Tr時(shí)，過(guò)熱保護(hù)功能為非驅(qū)動(dòng)。

另一方面，圖3所示的比較器24進(jìn)行正向電壓Vf與基準(zhǔn)電壓Vref0的比較。當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref0為正向電壓Vf以上(Vf≦Vref0)時(shí)，比較器24輸出H電平信號(hào)，當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref0低于正向電壓Vf(Vref0＜Vf)時(shí)，比較器24輸出L電平信號(hào)。

從而使得，IGBT11的溫度變?yōu)檫^(guò)熱保護(hù)溫度Tr以上時(shí)，比較器24輸出H電平信號(hào)，當(dāng)IGBT11的溫度低于過(guò)熱保護(hù)溫度Tr時(shí)，比較器24輸出L電平信號(hào)。

當(dāng)IGBT11的溫度為過(guò)熱保護(hù)溫度Tr以上、過(guò)熱保護(hù)工作時(shí)，由于比較器24的輸出是輸入到邏輯元件21的負(fù)側(cè)輸入端子，通過(guò)從比較器24輸出H電平信號(hào)，從而邏輯元件21的輸出不論控制信號(hào)的電平如何總為L(zhǎng)電平。從而，由于預(yù)激勵(lì)器22的輸出也固定為L(zhǎng)電平，過(guò)熱狀態(tài)的IGBT11被截止。

另外，因?yàn)楸容^器24的輸出與晶體管M1的柵極連接著，所以晶體管M1導(dǎo)通，從警報(bào)端子AL輸出表明過(guò)熱保護(hù)工作的L電平(GND)的警報(bào)信號(hào)。

另一方面，當(dāng)IGBT11的溫度低于過(guò)熱保護(hù)溫度Tr時(shí)，過(guò)熱保護(hù)不工作。此時(shí)，由于比較器24輸出L電平信號(hào)，邏輯元件21的輸出將控制信號(hào)的電平相應(yīng)的電平輸出。從而使得，通過(guò)預(yù)激勵(lì)器22，控制信號(hào)被施加至IGBT11的柵極，IGBT驅(qū)動(dòng)。

另外，由于來(lái)自比較器24的L電平信號(hào)輸入到晶體管M1的柵極，晶體管M1截止，從警報(bào)端子AL輸出表明過(guò)熱保護(hù)停止的H電平(VCC)的警報(bào)信號(hào)。

接著，對(duì)IGBT11溫度上升時(shí)的警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。

圖5是表示IGBT溫度上升時(shí)的警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系的圖。圖表k1是IGBT11的溫度。圖表k2是警報(bào)信號(hào)的電平(警報(bào)端子AL的電平)，圖表k3是控制信號(hào)的電平(輸入端子IN的電平)。

〔時(shí)間帶t1〕是IGBT11的溫度低于過(guò)熱保護(hù)溫度Tr的情況。此時(shí)，因?yàn)槭沁^(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)，所以警報(bào)信號(hào)的電平為H電平(VCC)。

另外，圖3所示的IPM控制器3接收到H電平的警報(bào)信號(hào)時(shí)，識(shí)別出是過(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)而輸出用于驅(qū)動(dòng)IGBT11的通常的控制信號(hào)(脈沖波形)。

〔時(shí)間帶t2〕是IGBT11的溫度為過(guò)熱保護(hù)溫度Tr以上的情況。此時(shí)，因?yàn)槭沁^(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)，所以警報(bào)信號(hào)的電平為L(zhǎng)電平(GND)。

另外，IPM控制器3接收到L電平的警報(bào)信號(hào)時(shí)，識(shí)別出是過(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)而將控制信號(hào)固定為L(zhǎng)電平并，使IGBT11的驅(qū)動(dòng)停止。

接著，對(duì)預(yù)告警報(bào)控制電路25進(jìn)行說(shuō)明。首先，圖3所示的IGBT電路10內(nèi)的晶體管11a是流經(jīng)IGBT11的電流的電流傳感器，將與流至IGBT11的電流成比例的電流信號(hào)輸出。

從晶體管11a輸出的電流信號(hào)通過(guò)端子b輸入驅(qū)動(dòng)電路20-1，電壓下降了電阻R2的電阻值相當(dāng)?shù)牧?，此時(shí)的電壓信號(hào)輸入到積分電路25a。積分電路25a進(jìn)行所輸入的電壓信號(hào)的低通濾波以進(jìn)行波形整形。

圖6是表示積分電路的構(gòu)成例的圖。積分電路25a包含，運(yùn)算放大器25a-1、電容器C11以及電阻R11。

就各元件的連接關(guān)系而言，運(yùn)算放大器25-1的輸入端子(+)與輸入端子in1連接。輸入端子in1與圖3所示的電阻R2的一端、驅(qū)動(dòng)電路20-1的端子b以及IGBT電流10內(nèi)的晶體管11a的發(fā)射極連接。

運(yùn)算放大器25a-1的輸出端子與輸出端子out1以及電容器C11的一端連接。運(yùn)算放大器25a-1的輸入端子(-)與電容器C11的另一端以及電阻R11的另一端連接，電阻R11的另一端與GND連接。

從積分電路25a的輸出端子out1輸出與IGBT11的電流量成比例的波形整形后的電壓信號(hào)，并發(fā)送到閾值溫度設(shè)定電路25b。

圖7是表示閾值溫度設(shè)定電路的構(gòu)成例的圖。閾值溫度設(shè)定電路25b包括，比較器25b-1、25b-2、N溝道MOS的晶體管M11～M13、逆變器IC1、IC2、AND元件IC3、基準(zhǔn)電壓源Vra、Vrb以及基準(zhǔn)電壓源群?；鶞?zhǔn)電壓源群包含基準(zhǔn)電壓源Vr1～Vr3。

就各元件的連接關(guān)系而言，輸入端子in2與積分電路25a的輸出端子out1、比較器25b-1的輸入端子(+)以及比較器25b-2的輸入端子(+)連接。比較器25b-1的輸入端子(-)與基準(zhǔn)電壓源Vra的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vra的負(fù)極端子與GND連接。

比較器25b-2的輸入端子(-)與基準(zhǔn)電壓源Vrb的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vrb的負(fù)極端子與GND連接。

比較器25b-1的輸出端子與逆變器IC1的輸入端子以及AND元件IC3的一輸入端子i1連接，逆變器IC1的輸出端子與晶體管M11的柵極連接。

比較器25b-2的輸出端子與逆變器IC2的輸入端子以及晶體管M13的柵極連接，逆變器IC2的輸出端子與AND元件IC3的另一輸入端子i2連接。另外，AND元件IC3的輸出端子與晶體管M12的柵極連接。

晶體管M11的源極與基準(zhǔn)電壓源Vr1的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vr1的負(fù)極端子與GND連接。晶體管M12的源極與基準(zhǔn)電壓源Vr2的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vr2的負(fù)極端子與GND連接。晶體管M13的源極與基準(zhǔn)電壓源Vr3的正極端子連接，基準(zhǔn)電壓源Vr3的負(fù)極端子與GND連接。

輸出端子out2與晶體管M11、M12、M13的漏極以及圖3所示的比較器25c的輸入端子(+)連接。

此外，假定基準(zhǔn)電壓源Vra產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為Vmin，基準(zhǔn)電壓源Vrb產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為Vmax，且Vmin＜Vmax。

另外，假定基準(zhǔn)電壓Vr1產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為Vref1，基準(zhǔn)電壓Vr2產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為Vref2，基準(zhǔn)電壓Vr3產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為Vref3，其中基準(zhǔn)電壓Vref1最低，基準(zhǔn)電壓Vref3最高。即，Vref3＞Vref2＞Vref1(基準(zhǔn)電壓Vref1～Vref3相當(dāng)于第二基準(zhǔn)電壓)。

此外，雖然圖7的構(gòu)成中示出了作為基準(zhǔn)電壓源群包含三個(gè)基準(zhǔn)電壓源Vr1、Vr2、Vr3的構(gòu)成例，但也可以構(gòu)成兩個(gè)或四個(gè)以上基準(zhǔn)電壓源(應(yīng)設(shè)定的閾值溫度的個(gè)數(shù)所對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的基準(zhǔn)電壓源被設(shè)置)。

在此，假定從積分電路25a輸出的電壓信號(hào)為信號(hào)s0，信號(hào)s0的電壓電平為V0，以下對(duì)閾值溫度設(shè)定電路25b的工作進(jìn)行說(shuō)明。

〔V0≦Vmin的情況〕

比較器25b-1比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vra的基準(zhǔn)電壓Vmin。當(dāng)電壓V0為Vim以下(V0≦Vmin)時(shí)，比較器25b-1的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平。

由于比較器25b-1的輸出信號(hào)輸入到逆變器IC1，比較器25b-1的輸出信號(hào)的電平被逆變器IC1反轉(zhuǎn)。從而，晶體管M11的柵極上H電平被施加，晶體管M11導(dǎo)通。

另外，比較器25b-1的輸出信號(hào)也輸入到AND元件IC3的輸入端子i1。由于比較器25b-1的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平，AND元件IC3的輸出為L(zhǎng)電平，晶體管M12截止。

另一方面，比較器25b-2比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vrb的基準(zhǔn)電壓Vmax。因?yàn)殡妷篤0低于基準(zhǔn)電壓Vmax(V0≦Vmin＜Vmax)，所以比較器25b-2的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平。

由于比較器25b-2的輸出信號(hào)是輸入到晶體管M13的柵極的，晶體管M13的柵極上L電平被施加，晶體管M13截止。

從而，當(dāng)V0≦Vmin時(shí)，晶體管M11導(dǎo)通，晶體管M12、M13截止。因此，輸出端子out2上基準(zhǔn)電壓源Vr1導(dǎo)通，從輸出端子out2輸出基準(zhǔn)電壓Vref1的電壓信號(hào)。

〔Vmin＜V0＜Vmax的情況〕

比較器25b-1比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vra的基準(zhǔn)電壓Vmin。當(dāng)電壓V0超過(guò)Vim(Vmin＜V0)時(shí)，比較器25b-1的輸出信號(hào)為H電平。

由于比較器25b-1的輸出信號(hào)被逆變器IC1反轉(zhuǎn)，晶體管M11的柵極上L電平被施加，晶體管M11截止。

另外，比較器25b-2比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vrb的基準(zhǔn)電壓Vmax。因?yàn)殡妷篤0低于基準(zhǔn)電壓Vmax(V0＜Vmax)時(shí)，所以比較器25b-2的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平。

由于比較器25b-2的輸出信號(hào)是輸入到晶體管M13的柵極的，晶體管M13的柵極上L電平被施加，晶體管M13截止。

另一方面，由于比較器25b-2的輸出信號(hào)輸入到逆變器IC2，比較器25b-2的輸出信號(hào)的電平被逆變器IC2反轉(zhuǎn)。由此，AND元件IC3的輸入端子i2上H電平被輸入。另外，由于比較器25b-1的輸出信號(hào)為H電平，AND元件IC3的輸入端子i1上H電平被輸入。

由此，AND元件IC3的輸出信號(hào)為H電平，由于AND元件IC3的輸出信號(hào)是輸入到晶體管M12的柵極，晶體管M12導(dǎo)通。

從而，當(dāng)Vmin＜V0＜Vmax時(shí)，晶體管M12導(dǎo)通，晶體管M11、M13截止。因此，輸出端子out2上基準(zhǔn)電壓源Vr2導(dǎo)通，從輸出端子out2輸出基準(zhǔn)電壓Vref2的電壓信號(hào)。

〔Vmax≦V0的情況〕

比較器25b-1比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vra的基準(zhǔn)電壓Vmin。當(dāng)電壓V0超過(guò)Vim(Vmin＜Vmax≦V0)時(shí)，比較器25b-1的輸出信號(hào)為H電平。

比較器25b-1的輸出信號(hào)輸入到逆變器IC1，比較器25b-1的輸出信號(hào)的電平被逆變器IC1反轉(zhuǎn)。從而，晶體管M11的柵極上L電平被施加，晶體管M11截止。

另外，比較器25b-2比較信號(hào)s0的電壓V0與基準(zhǔn)電壓源Vrb的基準(zhǔn)電壓Vmax。因?yàn)殡妷篤0為基準(zhǔn)電壓Vmax以上(Vmax≦V0)，所以比較器25b-2的輸出信號(hào)為H電平。

由于比較器25b-2的輸出信號(hào)是輸入到晶體管M13的柵極，晶體管M13的柵極上H電平被施加，晶體管M13導(dǎo)通。

另一方面，比較器25b-2的輸出信號(hào)輸入到逆變器IC1，由于比較器25b-2的輸出信號(hào)的電平被逆變器IC1反轉(zhuǎn)，AND元件IC3的輸入端子i2上L電平被輸入。

由此，AND元件IC3的輸出信號(hào)變?yōu)長(zhǎng)電平，因?yàn)榫w管M12的柵極上L電平被施加，所以晶體管M12截止。

從而，當(dāng)Vmax≦V0時(shí)，晶體管M13導(dǎo)通，晶體管M11、M12截止。因此，輸出端子out2上基準(zhǔn)電壓源Vr3導(dǎo)通，從輸出端子out2輸出基準(zhǔn)電壓Vref3的電壓信號(hào)。

這樣使得，流至IGBT11的電流量越大(檢測(cè)溫度越高)、基準(zhǔn)電壓越高的電壓源從基準(zhǔn)電壓源群中被選擇。即，由于流至IGBT11的電流量越大、信號(hào)s0的電壓V0也變得越高，若Vmax≦V0，則從基準(zhǔn)電壓源Vr1～Vr3中選擇了最高的基準(zhǔn)電壓Vref3的基準(zhǔn)電壓源Vr3。

另外，若V0≦Vmin，則從基準(zhǔn)電壓源Vr1～Vr3中選擇了最低的基準(zhǔn)電壓Vref1的基準(zhǔn)電壓源Vr1。

此外，圖8中表示閾值溫度設(shè)定電路的工作狀態(tài)。表4是為了使上文說(shuō)明的比較器的輸出電平、輸出端子的電平以及晶體管的開(kāi)關(guān)關(guān)系易于明白而進(jìn)行了簡(jiǎn)潔的總結(jié)的表。

接著，對(duì)用于進(jìn)行預(yù)告警報(bào)的閾值溫度的設(shè)定進(jìn)行說(shuō)明。圖9是表示閾值溫度的設(shè)定的圖?？v軸是電壓，橫軸是溫度?；鶞?zhǔn)電壓Vref3與正向電壓Vf的交點(diǎn)為輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A1時(shí)的閾值溫度T1。

另外，基準(zhǔn)電壓Vref2與正向電壓Vf的交點(diǎn)為輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A2時(shí)的閾值溫度T2。再者，基準(zhǔn)電壓Vref1與正向電壓Vf的交點(diǎn)為輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A3時(shí)的閾值溫度T3。

在此，當(dāng)IGBT11的溫度低于溫度T1時(shí)，不輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A1～A3(是未過(guò)熱的狀態(tài))。

當(dāng)IGBT11的溫度上升達(dá)到閾值溫度T1時(shí)，向IPM控制器3輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A1。

另外，當(dāng)IGBT11的溫度上升達(dá)到閾值溫度T2(＞T1)時(shí)，向IPM控制器3輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A2。

再者，當(dāng)IGBT11的溫度上升達(dá)到閾值溫度T3(＞T2)時(shí)，向IPM控制器3輸出預(yù)告警報(bào)信號(hào)A3。

這樣在流至IGBT的電流大時(shí)，即當(dāng)在IGBT11的溫度較高的狀態(tài)下進(jìn)行工作并希望盡早獲得預(yù)告警報(bào)時(shí)，前述基準(zhǔn)電壓較高的被選擇，其結(jié)果是，當(dāng)IGBT11的溫度上升了時(shí)能夠盡早獲得預(yù)告警報(bào)。

在此，圖7所示的閾值溫度設(shè)定電路25b的輸出端子out2與圖3所示的比較器25c的輸入端子(+)連接著。比較器25c比較從閾值溫度設(shè)定電路25b輸出的基準(zhǔn)電壓Vref1～Vref3的任一個(gè)與正向電壓Vf。

當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref1～Vref3為正向電壓Vf以上(Vf≦Vref1、Vref2、Vref3)時(shí)，比較器25c輸出H電平信號(hào)，當(dāng)基準(zhǔn)電壓Vref1～Vref3低于正向電壓Vf(Vref1、Vref2、Vref3＜Vf)時(shí)，比較器25c輸出L電平信號(hào)。

從而使得，IGBT11的工作溫度變?yōu)殚撝禍囟萒1以上時(shí)，比較器25c輸出H電平信號(hào)，當(dāng)IGBT11的溫度低于閾值溫度T1時(shí)，比較器25c輸出L電平信號(hào)。

當(dāng)IGBT11的我溫度為閾值溫度T1以上時(shí)，預(yù)告警報(bào)信號(hào)的輸出控制工作。此時(shí)，由于比較器25c輸出H電平信號(hào)，使晶體管M2導(dǎo)通，警報(bào)端子AL的電壓變?yōu)辇R納二極管Dz的擊穿電壓。即使得，從警報(bào)端子AL輸出具有齊納二極管Dz的擊穿電壓的電平的預(yù)告警報(bào)信號(hào)。

接著，對(duì)IGBT11溫度上升時(shí)的預(yù)告警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。

圖10是表示IGBT溫度上升時(shí)的預(yù)告警報(bào)信號(hào)的電平與控制信號(hào)的電平的關(guān)系的圖。圖表k11是IGBT11的溫度。圖表k12是警報(bào)端子AL的電平(預(yù)告警報(bào)信號(hào)及警報(bào)信號(hào)的電平)，圖表k13是控制信號(hào)的電平(輸入端子IN的電平)。

〔時(shí)間帶t11〕是IGBT11的溫度低于閾值溫度T1的情況。此時(shí)，因?yàn)槭沁^(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)，所以警報(bào)端子AL的電平(警報(bào)信號(hào)的電平)為H電平(VCC)。

另外，IPM控制器3接收到H電平的警報(bào)信號(hào)時(shí)，識(shí)別出是過(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)，為了驅(qū)動(dòng)IGBT11而輸出具有使通常的H電平和L電平反復(fù)的周波數(shù)(第一周波數(shù))的控制信號(hào)。

〔時(shí)間帶t2〕是IGBT11的溫度為閾值溫度T1以上且低于過(guò)熱保護(hù)溫度Tr的情況。此時(shí)，因?yàn)殡m然過(guò)熱保護(hù)為停止?fàn)顟B(tài)但是是預(yù)告警報(bào)輸出狀態(tài)，所以警報(bào)端子AL的電平(預(yù)告警報(bào)信號(hào)的電平)為VCC與GND之間的電壓電平LV(具體而言，為上述齊納二極管Dz的擊穿電壓的值)。

IPM控制器3接收到電壓電平LV的預(yù)告警報(bào)信號(hào)時(shí)，識(shí)別出是要進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)工作的前兆階段，使控制信號(hào)的脈沖頻率變低(變?yōu)楸鹊谝活l率低的第二頻率)，使IGBT11的開(kāi)關(guān)工作的速度變緩。由此，能夠回避或延遲警報(bào)信號(hào)被發(fā)出的狀態(tài)、即IGBT11的工作停止了的狀態(tài)。從而，在將IGBT11的工作停止延遲的期間能夠采取多種應(yīng)對(duì)。此外，不使控制信號(hào)的脈沖頻率變低，而是頻率相同，通過(guò)改變控制信號(hào)脈沖的占空比使得IGBT11變?yōu)閷?dǎo)通的狀態(tài)減少，也能獲得同樣的效果。

〔時(shí)間帶t3〕是IGBT11的溫度為閾值溫度Tr以上的情況。此時(shí)，因?yàn)槭沁^(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)，所以警報(bào)端子AL的電平(警報(bào)信號(hào)的電平)為L(zhǎng)電平(GND)。

另外，IPM控制器3接收到固定電平(L電平)的警報(bào)信號(hào)時(shí)，識(shí)別出是過(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)而將控制信號(hào)固定為L(zhǎng)電平并使IGBT11的驅(qū)動(dòng)停止。

接著，對(duì)來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路20-1的單一引腳的警報(bào)信號(hào)和預(yù)告警報(bào)信號(hào)的輸出進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，驅(qū)動(dòng)電路20-1為，從作為一個(gè)輸出引腳的警報(bào)端子AL將警報(bào)信號(hào)與預(yù)告警報(bào)信號(hào)這兩者都輸出的電路構(gòu)成。

具體而言，警報(bào)端子AL與上拉電阻R1的另一端、晶體管M1的漏極以及齊納二極管Dz的負(fù)極連接著。另外，齊納二極管Dz的正極上連接著晶體管M2的漏極。

如上所述，這樣的電路構(gòu)成在過(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)下，由于晶體管M1截止，警報(bào)端子AL為H電平(VCC)(警報(bào)信號(hào)為H電平)。

另外，在過(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)下，由于晶體管M1導(dǎo)通(晶體管M2截止)，警報(bào)端子AL為L(zhǎng)電平(GND)(警報(bào)信號(hào)為L(zhǎng)電平)。

再者，在過(guò)熱保護(hù)工作的前兆狀態(tài)下，由于晶體管M2導(dǎo)通(晶體管M1截止)，齊納二極管Dz的擊穿電壓發(fā)生電壓下降，警報(bào)端子AL為齊納二極管Dz的擊穿電壓電平(預(yù)告警報(bào)信號(hào)為齊納二極管Dz的擊穿電壓電平)。

這樣，采用了以下構(gòu)成，即，從單一的輸出引腳輸出三個(gè)不同電平的信號(hào)，將過(guò)熱保護(hù)停止?fàn)顟B(tài)、過(guò)熱保護(hù)工作狀態(tài)以及過(guò)熱保護(hù)前兆狀態(tài)這三個(gè)狀態(tài)作為IGBT電路10的狀態(tài)通知給IPM控制器3。由此，能夠從單一引腳進(jìn)行多個(gè)狀態(tài)通知，使電路規(guī)模的減小化變得可能。

如以上所說(shuō)明，根據(jù)本技術(shù)，通過(guò)輸出時(shí)間上不同的預(yù)告警報(bào)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)改善維護(hù)運(yùn)用性變得可能。例如，在控制IPM的一側(cè)，若盡早接收預(yù)告警報(bào)信號(hào)，則在過(guò)熱保護(hù)工作發(fā)生前短時(shí)間地施行現(xiàn)在的過(guò)熱狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制變得可能。

上述的說(shuō)明中說(shuō)明了閾值溫度設(shè)定至少兩個(gè)的情況，但也可以構(gòu)成為只設(shè)定一個(gè)閾值溫度并發(fā)出該閾值溫度所對(duì)應(yīng)的預(yù)告警報(bào)。只設(shè)定了一個(gè)閾值溫度的情況下，由于能在警報(bào)被發(fā)出且半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作停止前獲得預(yù)告警報(bào)，能夠進(jìn)行使半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的工作速度變慢的、為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的停止做準(zhǔn)備等應(yīng)對(duì)。

另外，也可以用與輸出警報(bào)的端子相同的端子來(lái)輸出預(yù)告警報(bào)。這種情況下，可以使預(yù)告警報(bào)的信號(hào)電平與警報(bào)的信號(hào)電平為不同的信號(hào)電平。這樣通過(guò)將預(yù)告警報(bào)與警報(bào)從相同的端子以不同的信號(hào)電平輸出，從而能夠防止端子數(shù)的增加，另外，與將預(yù)告警報(bào)與警報(bào)用信號(hào)寬度來(lái)區(qū)分并從相同端子輸出的情況相比，能夠較快地判別是哪個(gè)信號(hào)。

再者，以上所述內(nèi)容也可以實(shí)施為除去半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)而包括溫度傳感器的、應(yīng)用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，且具有同樣的效果。

以上例示了實(shí)施方式，但實(shí)施方式所表示的各個(gè)部的構(gòu)成可以置換為具有同樣功能的其他構(gòu)成。另外，也可以附加其他的任意的構(gòu)成物和工序。

上述僅是表示本發(fā)明的原理的內(nèi)容。再者，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)行很多的變形、更改，本發(fā)明并不限于以上所示、所說(shuō)明的正確的構(gòu)成及應(yīng)用例，根據(jù)附帶的權(quán)利要求及其等同物，與之對(duì)應(yīng)的所有變形例及等同物被視為本發(fā)明的范圍。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1-1 半導(dǎo)體裝置

1a 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)

1b 溫度傳感器

2 驅(qū)動(dòng)電路

2a 過(guò)熱保護(hù)部

2b 預(yù)告警報(bào)控制部

2c 信號(hào)合成部

2d 驅(qū)動(dòng)電路

A1～A3 預(yù)告警報(bào)信號(hào)

Th 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的溫度

Tr 過(guò)熱保護(hù)溫度

T1～T3 閾值溫度

I1～I(xiàn)3 電流量