WO2017175326A1 - パワーモジュール - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a power module incorporating a power semiconductor element used for a power supply circuit or the like.
  • power semiconductor elements such as power MOSFETs, bipolar transistors, and IGBTs (insulated gate bipolar transistors) are used as switching elements.
  • these power semiconductor elements are packaged as a power module including a single element or a plurality of elements in a package and provided with a heat sink or the like.
  • Patent Documents 1 and 2 describe conventional examples of power modules.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a power supply circuit having a conventional power module.
  • the AC voltage supplied from the left primary side of the transformer 4 is alternately switched on / off by the two power modules 5-1 and 5-2 on the right secondary side.
  • This is a circuit that converts the voltage into a DC voltage and charges the battery 1 via the choke coil 3 and the capacitor 2.
  • MOSFETs 5a which are power semiconductor elements for switching, are built in the packages of the power modules 5-1 and 5-2, respectively.
  • Patent Document 1 describes a method for detecting deterioration of a solder joint by detecting deterioration of thermal resistance from a change in current value when a forward current is passed through a power semiconductor element.
  • Patent Document 2 describes a method of using a wide band gap semiconductor as a power semiconductor element so that the temperature of the junction of the semiconductor element is not more than an allowable value even when a large current flows. Further, in the power supply circuit as shown in FIG. 8, measures are taken such as inserting a fuse for preventing overcurrent in the supply line to the battery 1.
  • the conventional power modules have the following problems (a) to (c).
  • the power modules 5-1 and 5-2 themselves have a protection function, although measures such as detecting deterioration of the power semiconductor element (eg, MOSFET 5a) and reducing the temperature rise have been made. Not. Therefore, when a short-circuit fault occurs in the MOSFET 5a in the power modules 5-1, 5-2, the short-circuit current cannot be limited.
  • a current value to be cut is determined based on the current of the entire circuit such as a power supply circuit.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and when a short-circuit fault occurs in the power semiconductor element in the power module, the power module can instantaneously cut off the short-circuit current to prevent a rapid temperature rise Is to provide.
  • the power module of the present invention is connected in series to the power semiconductor element for switching for conducting / cutting off the current, detection means for detecting an operation state of the power semiconductor element and outputting a detection signal, and the power semiconductor element.
  • the power semiconductor element In response to a control signal generated based on the detection signal, the power semiconductor element enters a conductive state during normal operation and conducts current flowing through the power semiconductor element, and shuts down when a short circuit fault occurs in the power semiconductor element.
  • a current cut-off switch that cuts off a current flowing through the power semiconductor element in a state is housed in a package.
  • the following effects (i) and (ii) can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a power module in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the power supply circuit showing the application example 1 of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a power module with a control circuit showing the application example 2 of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing a power module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing a power module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing a power module in Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing a power module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a power supply circuit having a conventional power module.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a power module in Embodiment 1 of the present invention.
  • the power module 10 includes a package 10a that houses a power semiconductor element and the like.
  • the package 10a is formed of a highly heat-resistant / insulating resin or ceramics.
  • the package 10a is provided with a current input terminal 11, a current output terminal 12, a control terminal 13 for inputting a switching signal Si1, a control terminal 14 for inputting a control signal Si2, and a detection terminal 15 for outputting a current detection signal S15. ing.
  • the package 10a accommodates a switching power semiconductor element (for example, MOSFET) 21, a current cutoff switch (for example, MOSFET) 22, and a current detection means (for example, resistor) 23 which is one of detection means.
  • a switching power semiconductor element for example, MOSFET
  • MOSFET current cutoff switch
  • resistor current detection means
  • the drain / source of the MOSFET 21, the drain / source of the MOSFET 22, and the resistor 23 are connected in series between the current input terminal 11 and the current output terminal 12.
  • the gate of the MOSFET 21 is connected to the control terminal 13, and the gate of the MOSFET 22 is also connected to the control terminal 14.
  • a connection point between the MOSFET 22 and the resistor 23 is connected to the detection terminal 15.
  • the MOSFET 21 has a function of turning on / off between the drain and the source by the switching signal Si1 input to the gate from the control terminal 13, and conducting / cutting off the current flowing between the current input terminal 11 and the current output terminal 12.
  • the MOSFET 22 is turned on / off between the drain and the source by the control signal Si2 flowing from the control terminal 14 to the gate, and becomes conductive (ON state) during normal operation of the MOSFET 21, and conducts the current flowing through the MOSFET 21.
  • the MOSFET 21 is cut off (off state) and has a function of cutting off the current flowing through the MOSFET 21.
  • the voltage across the resistor 23 can be extracted as a detection signal (for example, a current detection signal) S15 for detecting the operating state of the MOSFET 21.
  • the extracted current detection signal S15 is given to a control circuit (not shown) provided outside, and a control signal Si2 is generated by the control circuit and input to the control terminal 14. Therefore, the resistor 23 has a function as detection means (for example, current detection means) that detects the operating state of the MOSFET 21 and outputs the current detection signal S15.
  • the external control circuit determines that the current detection signal S15 output from between the detection terminal 15 and the current output terminal 12 is within a normal range, it generates a control signal Si2 for current conduction and inputs it to the control terminal 14 To do.
  • the MOSFET 22 is turned on by the input control signal Si2 for current conduction.
  • the MOSFET 21 is turned on or off by the switching signal Si1 input from the control terminal 13, and the current flowing between the current input terminal 11 and the current output terminal 12 is turned on or off.
  • the external control circuit determines that a short-circuit fault has occurred in the MOSFET 21 because the current detection signal S15 has increased, generates a control signal Si2 for interrupting the current, and inputs it to the control terminal 14.
  • the control signal Si2 for interrupting current is input to the control terminal 14
  • the MOSFET 22 is instantaneously switched from the on state to the off state, and the current flowing through the MOSFET 21 is interrupted. Thereby, the rapid temperature rise of MOSFET21 is suppressed.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a power supply circuit showing an application example 1 of the power module 10 of FIG.
  • This power supply circuit has a positive input terminal 31 and a negative input terminal 32 for inputting a DC voltage supplied to the battery 30.
  • a transformer 35 is connected to the positive input terminal 31 and the negative input terminal 32 via a capacitor 33 and a choke coil 34.
  • a first power module 10-1 is connected between one electrode of the transformer 35 and the negative input terminal 32. Further, the second power module 10-2 is also connected between the other electrode of the transformer 35 and the negative input terminal 32.
  • the first and second power modules 10-1 and 10-2 have the same configuration as that of the power module 10 shown in FIG.
  • the current input terminal 11 is connected to one electrode of the transformer 35, and the current output terminal 12 is connected to the negative input terminal 32.
  • the current input terminal 11 is connected to the other electrode of the transformer 35, and the current output terminal 12 is connected to the negative input terminal 32.
  • the power supply circuit having such a configuration operates as follows.
  • the AC voltage supplied from the left primary side of the transformer 35 is switched on / off alternately by the two power modules 10-1 and 10-2 on the right secondary side of the transformer 35. Converted to voltage.
  • the DC voltage is smoothed via the choke coil 34 and the capacitor 33 and supplied to the battery 30. Thereby, the battery 30 is charged.
  • the MOSFET 22 is turned on during the normal operation of the MOSFET 21 and conducts the current flowing through the MOSFET 21. At this time, the voltage across the resistor 23 is taken out from between the detection terminal 15 and the current output terminal 12 to an external control circuit (not shown) as a current detection signal S15 of the current flowing through the two MOSFETs 21 and 22.
  • the control signal Si2 for current conduction is input to the control terminal 14 of the MOSFET 22, and the MOSFET 22 is turned on.
  • the control signal Si2 for cutting off the current is input from the control terminal 14 and the MOSFET 22 is turned off. Put it in a state. Therefore, when a short-circuit fault occurs in the MOEFET 21, the current path is instantaneously cut off, the supply of excessive DC current from the battery 30 is cut off, and the rapid temperature rise of the MOEFET 21 is suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a power module with a control circuit showing an application example 2 of the power module 10 of FIG.
  • This power module with a control circuit has an input terminal 41 for inputting a rectangular wave switching signal Si1 and an output terminal 42.
  • the power module 10 and the control circuit 50 in FIG. 1 are connected to the input terminal 41 and the output terminal 42. That is, the input terminal 41 is connected to the control terminal 13 of the power module 10, and the output terminal 42 is connected to the control circuit 50 and the current output terminal 12 of the power module 10.
  • a control circuit 50 is externally connected to the control terminal 14, the detection terminal 15, and the output terminal 42 of the power module 10.
  • the control circuit 50 is a circuit that controls the operation of the power module 10 from the outside.
  • the control circuit 50 is accommodated in a package 50a and modularized.
  • the package 50a is provided with an input terminal 51, and lead wires drawn from the package 50a are connected to the control terminal 14, the detection terminal 15 and the output terminal 42 of the power module 10.
  • the control circuit 50 includes a reference voltage source 52 that outputs a reference voltage Vref, a comparison circuit 53, and a latch circuit 54.
  • the reference voltage source 52 has a negative electrode side connected to the output terminal 42 and a positive electrode connected to the second input terminal of the comparison circuit 53.
  • a first input terminal of the comparison circuit 53 is connected to the detection terminal 15 of the power module 10.
  • the comparison circuit 53 compares the magnitude of the current detection signal S15 input from the first input terminal and the reference voltage Vref input from the second input terminal, and outputs a comparison signal. Further, the input terminal of the latch circuit 54 is connected.
  • the other input terminal of the latch circuit 54 is connected to the input terminal 51, and the output terminal of the latch circuit 54 is connected to the control terminal 14 of the power module 10.
  • the latch circuit 54 is a circuit that latches the comparison signal of the comparison circuit 53 based on the drive signal input from the input terminal 51 and outputs the control signal Si2 to the control terminal 14 of the power module 10 at a predetermined timing.
  • the power module with a control circuit having such a configuration operates as follows.
  • the voltage value of the resistor 23 output as the current detection signal S15 from the detection terminal 15 of the power module 10 is input to the comparison circuit 53 and compared with the reference voltage Vref.
  • the reference voltage Vref is set to a voltage value capable of determining a voltage generated in the resistor 23 by a current in a normal operation of the MOEFET 21 and a voltage generated by a current at the time of a short-circuit fault.
  • the comparison circuit 53 outputs a comparison signal that gives a normal operation to the latch circuit 54 when the current detection signal S15 is smaller than the reference voltage Vref, and a comparison that gives a cutoff operation when the current detection signal S15 is larger than the reference voltage Vref.
  • the signal is output to the latch circuit 54.
  • the latch circuit 54 outputs a control signal Si2 for turning on the MOSFET 22 to the control terminal 14 while the comparison signal giving a normal operation is output from the comparison circuit 53. On the other hand, once a comparison signal giving a shut-off operation is output from the comparison circuit 53, the latch circuit 54 outputs a control signal Si2 for turning off the MOSFET 22 to the control terminal 14 and holds the state.
  • Such an external control circuit 50 is also added to the power modules 10-1 and 10-2 in FIG.
  • the external control circuit 50 is used for the plurality of power modules 10-1 and 10-2 used, the control corresponding to each of the plurality of power modules 10-1 and 10-2 used is used.
  • a circuit including the circuit as an integral unit may be used.
  • a current value for determining that a short-circuit fault has occurred for example, a current value of 2 to 3 times the rated current of the MOSFET 21 is used as a determination reference, and a detection voltage corresponding to the current value is also used as a reference voltage Vref. Good.
  • the MOSFET 22 Since the MOSFET 22 only needs to function as a current cutoff switch, high-speed operation is not necessary. For example, the operating speed may be about an order of magnitude slower than that of the MOSFET 21, so that the chip size can be reduced.
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing a power module according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by common reference numerals.
  • the power module 10A of the second embodiment is different from the power module 10 of the first embodiment in that the detection terminal 15 is connected to the connection point between the MOSFET 21 and the MOSFET 22. From the detection terminal 15 and the current output terminal 12, the voltage across the circuit including the MOSFET 22 and the resistor 23 is taken out as a current detection signal S15 for detecting the operating state of the MOSFET 21.
  • the operation of the power module 10A of the present embodiment is the same as the operation of the power module 10 of the first embodiment.
  • the current detection signal S15 of the second embodiment is larger than the current detection signal S15 in the power module 10 of the first embodiment by a voltage generated at both ends of the MOSFET 22.
  • the current detection signal S15 is given to a control circuit (not shown) provided outside, and the control signal Si2 is generated by the control circuit and input to the control terminal 14.
  • the external control circuit determines that the current detection signal S15 output from between the detection terminal 15 and the current output terminal 12 is within a normal range, it generates a control signal Si2 for current conduction and inputs it to the control terminal 14 To do.
  • the MOSFET 22 is turned on by the input control signal Si2 for current conduction.
  • FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing a power module according to Embodiment 3 of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 showing Embodiment 1 are denoted by common reference numerals.
  • a temperature sensing element 24 such as a thermistor that is a temperature detecting means is provided.
  • a new detection terminal 16 is added to the detection terminal 15.
  • the two detection terminals 15 and 16 are provided in the package 10a, and the temperature sensing element 24 is connected between the two detection terminals 15 and 16.
  • the temperature sensing element 24 is an element that is installed in the vicinity of the MOSFET 21, detects a temperature generated during the operation of the MOSFET 21, and outputs a temperature detection signal S 24 to the detection terminals 15 and 16.
  • a thermistor is used as the temperature sensing element 24, the resistance value of the thermistor changes depending on the temperature. Therefore, the change in resistance value may be used as the temperature detection signal S24.
  • the comparison circuit 53 compares the supplied temperature detection signal S24 with the reference voltage Vref.
  • the temperature during the operation of the MOSFET 21 depends on the type of the MOSFET 21, the structure including the heat sink, the operating conditions, and the like, and the detected temperature varies depending on the installation location of the temperature sensing element 24. Therefore, the reference voltage Vref is set depending on the target power module 10B. That is, the reference voltage Vref is set to a voltage value capable of determining the temperature detected during normal operation of the MOEFET 21 and the temperature detected during a short-circuit fault.
  • the comparison circuit 53 outputs a comparison signal giving a normal operation when the temperature detection signal S24 is smaller than the reference voltage Vref, and outputs a comparison signal giving a cutoff operation when the temperature detection signal S24 is larger than the reference voltage Vref.
  • the latch circuit 54 outputs a control signal Si2 for turning on the MOSFET 22 while the comparison signal giving a normal operation is output from the comparison circuit 53.
  • the latch circuit 54 outputs the control signal Si2 for turning off the MOSFET 22 and holds that state.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing a power module according to the fourth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by common reference numerals.
  • a MOSFET 25 that is a current cutoff switch, a resistor 26 that is a current detection unit, and a detection terminal for current detection. 17 is provided.
  • the MOSFET 25 is an element in which a main switching MOSFET is integrated with a current detection MOSFET, a so-called sense MOSFET, and has a current detection terminal.
  • the detection terminal 15 is connected to the current detection terminal of the MOSFET 25, and a resistor 26 is connected between the detection terminal 15 and the detection terminal 17.
  • the MOSFET 25 has a function of turning on the current flowing through the MOSFET 21 during normal operation of the MOSFET 21, and shutting off the current flowing through the MOSFET 21 when the short circuit fault occurs in the MOSFET 21.
  • the power module 10B of the fourth embodiment is controlled by, for example, a control circuit similar to the external control circuit 50 in FIG.
  • a short-circuit fault occurs in the MOSFET 21
  • the current of the MOSFET 21 increases.
  • the current flowing through the MOSFET 25 also increases, and the detection voltage value detected from the detection terminals 15 and 17 increases.
  • the detected voltage value is given to, for example, a control circuit similar to the control circuit 50 in FIG.
  • the comparison circuit 53 compares the given detection voltage value with the reference voltage Vref.
  • the reference voltage Vref is set to a voltage value that can be determined between a detection voltage value detected during normal operation of the MOEFET 21 and a detection voltage value detected during a short-circuit fault.
  • the comparison circuit 53 outputs a comparison signal giving a normal operation when the detected voltage value is smaller than the reference voltage Vref, and outputs a comparison signal giving a blocking operation when the detected voltage value is larger than the reference voltage Vref.
  • the latch circuit 54 outputs a control signal Si2 for turning on the MOSFET 25 while the comparison signal giving a normal operation is output from the comparison circuit 53.
  • the latch circuit 54 outputs a control signal Si2 for turning off the MOSFET 25, and holds that state.
  • FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing a power module according to the fifth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 3 showing the first embodiment are denoted by common reference numerals.
  • the externally attached control circuit 50 shown in FIG. 3 is housed in the package 10a and has a power module configuration with a built-in control circuit.
  • the control circuit 50 built in the package 10a is constituted by, for example, a one-chip or several-chip semiconductor integrated circuit (IC).
  • the power module 10D with a built-in control circuit according to the fifth embodiment performs the same operation as that of the first embodiment illustrated in FIG.
  • the present invention is not limited to the first to fifth embodiments, and various usage forms and modifications are possible. Examples of usage forms and modifications include the following (a) to (f).
  • the power semiconductor elements incorporated in the power modules 10, 10A to 10D are not limited to the MOSFETs 21, 22, 25, and may be bipolar transistors, IGBTs, or the like. There may be a plurality of power semiconductor elements. In addition, other elements such as diodes, resistors, and capacitors may be incorporated.
  • B As the current cut-off switch, a switch element other than the MOSFETs 22 and 25 can be used.
  • the insertion positions are not limited to the first, second, fourth, and fifth embodiments. It suffices if the power semiconductor element is inserted in series and the voltage at both ends can be output.
  • the element used for the current detection means may be any element that can detect the current flowing through the power semiconductor element. For example, a Hall element or the like can be used.
  • the configuration of the control circuit 50 is not limited to the configuration shown in FIG. 3 as long as it can determine a short-circuit fault from the current detection signal S15 and the like and output the control signal Si2 to the switch.
  • the MOSFET 21 serves as the MOSFET 22 which is a current cutoff switch when some failure occurs in the MOSFET 21.

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Abstract

パワーモジュール内のパワー半導体素子に短絡障害が生じた時に、瞬時に短絡電流を遮断して急激な温度上昇を防ぐ。　パワーモジュール１０は、パッケージ１０ａを有している。パッケージ１０ａ内には、パワー半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ２１と、このＭＯＳＦＥＴ２１の動作状態を検出して検出信号を出力する検出手段としての抵抗２３と、そのＭＯＳＦＥＴ２１に直列に接続された電流遮断用のスイッチであるＭＯＳＦＥＴ２２と、を有している。ＭＯＳＦＥＴ２２は、前記検出信号に基づき生成される制御信号Ｓｉ２に応答して、ＭＯＳＦＥＴ２１の通常動作時には導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴ２１の短絡障害発生時には遮断状態となってＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を遮断する。

Description

パワーモジュール
　本発明は、電源回路等に使用されるパワー半導体素子を内蔵したパワーモジュールに関する。
　従来、インバータ等の電源回路では、電力用のＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワー半導体素子がスイッチング素子として使用されている。通常、それらのパワー半導体素子は、単体素子又は複数素子をパッケージ内に収容し、放熱板等を備えたパワーモジュールとしてパッケージ化されている。特許文献１及び２には、パワーモジュールの従来例が記載されている。
　図８は、従来のパワーモジュールを有する電源回路の一例を示す回路図である。
　この電源回路は、トランス４の左の１次側により供給される交流電圧を、右の２次側において２つのパワーモジュール５－１，５－２により交互にオン／オフのスイッチングを行うことで直流電圧に変換し、チョークコイル３およびコンデンサ２を経由してバッテリ１の充電を行う回路である。各パワーモジュール５－１，５－２のパッケージ内には、スイッチング用のパワー半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ５ａがそれぞれ内蔵されている。
　従来、パワーモジュール（例えば、５－１，５－２）を電源回路で用いる場合、大きな電力での動作によるパワー半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ５ａ）の発熱等による劣化を考慮した対策が行われている。例えば、特許文献１では、パワー半導体素子に順方向電流を流した時の電流値の変化から熱抵抗の劣化を検出し、半田接合部の劣化を検出する方法が記載されている。特許文献２では、パワー半導体素子としてワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、大電流が流れた時にも半導体素子の接合部の温度を許容値以下にする方法が記載されている。又、図８に示すような電源回路においては、バッテリ１への供給線路に過電流を防止するためのヒューズを挿入する等の対策も行われている。
特開２００９－１９９５３号公報 ＷＯ２０１１／０８６７０５号公報
　しかしながら、従来のパワーモジュール（例えば、５－１，５－２）では、次の（ａ）～（ｃ）のような課題がある。
　（ａ）　上記のように、パワー半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ５ａ）の劣化の検出や温度上昇を減らす工夫等が行われているが、パワーモジュール５－１，５－２自体には保護機能を備えていない。そのため、パワーモジュール５－１，５－２内のＭＯＳＦＥＴ５ａに短絡障害が生じた時には、その短絡電流を制限することができない。
　（ｂ）　外部回路でヒューズを挿入して過電流を防止する場合には、電源回路等の回路全体の電流を基準に切断する電流値を決める。そのため、複数のパワーモジュール５－１，５－２を使用する回路においては、パワーモジュール５－１，５－２毎の短絡電流に対応することが難しい。
　（ｃ）　ヒューズを使用する場合には、切断にある程度の時間を要する。パワーモジュール５－１，５－２に短絡障害が生ずると、急激な温度上昇が生ずる。そのため、安全上できるだけ瞬時にその電流を遮断する必要があり、ヒューズの選定が難しい。
　本発明の目的は、上記のような課題を解決し、パワーモジュール内のパワー半導体素子に短絡障害が生じた時に、瞬時に短絡電流を遮断して急激な温度上昇を防ぐことが可能なパワーモジュールを提供することにある。
　本発明のパワーモジュールは、電流を導通／遮断するスイッチング用のパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の動作状態を検出して検出信号を出力する検出手段と、前記パワー半導体素子に直列に接続され、前記検出信号に基づき生成される制御信号に応答して、前記パワー半導体素子の通常動作時には導通状態となって前記パワー半導体素子を流れる電流を導通させ、前記パワー半導体素子の短絡障害発生時には遮断状態となって前記パワー半導体素子を流れる電流を遮断する電流遮断用のスイッチと、がパッケージに収容されていることを特徴とする。
　本発明のパワーモジュールによれば、次の（ｉ）、（ｉｉ）のような効果が得られる。
　（ｉ）　電流遮断用のスイッチをパワー半導体素子に直列に接続してパワーモジュールのパッケージ内に設けているので、そのパワー半導体素子の短絡電流を瞬時に遮断することができる。
　（ｉｉ）　パワー半導体素子の動作状態を検出する検出手段をパワーモジュールのパッケージ内に設けているので、パワー半導体素子の短絡障害発生時の検出を、外部の検出手段を必要としないで容易に行える。
　以上より、パワーモジュール内のパワー半導体素子に短絡障害が生じた時に、瞬時に短絡電流を遮断して急激な温度上昇を防ぐことが可能になる。
図１は、本発明の実施例１におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。 図２は、図１の適用例１を示す電源回路における概略の回路図である。 図３は、図１の適用例２を示す制御回路付きパワーモジュールにおける概略の回路図である。 図４は、本発明の実施例２におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。 図５は、本発明の実施例３におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。 図６は、本発明の実施例４におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。 図７は、本発明の実施例５におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。 図８は、従来のパワーモジュールを有する電源回路の一例を示す回路図である。
　本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
　（実施例１のパワーモジュールの構成）
　図１は、本発明の実施例１におけるパワーモジュールを示す概略の回路図である。
　このパワーモジュール１０は、パワー半導体素子等を収容するパッケージ１０ａを有している。パッケージ１０ａは、高耐熱性・高絶縁性の樹脂やセラミックス等により形成されている。このパッケージ１０ａには、電流入力端子１１、電流出力端子１２、スイッチング信号Ｓｉ１を入力する制御端子１３、制御信号Ｓｉ２を入力する制御端子１４、及び電流検出信号Ｓ１５を出力する検出端子１５が設けられている。
　パッケージ１０ａ内には、スイッチング用のパワー半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２１、電流遮断用のスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２２、及び検出手段の一つである電流検出手段（例えば、抵抗）２３が収容されている。ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン・ソース、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース、及び抵抗２３は、電流入力端子１１と電流出力端子１２との間に直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートは、制御端子１３に接続され、更に、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートも、制御端子１４に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２２と抵抗２３との接続点は、検出端子１５に接続されている。
　ＭＯＳＦＥＴ２１は、制御端子１３からゲートに入力されるスイッチング信号Ｓｉ１により、ドレイン・ソース間がオン／オフ動作し、電流入力端子１１と電流出力端子１２との間を流れる電流を導通／遮断する機能を有している。ＭＯＳＦＥＴ２２は、制御端子１４からゲートに流れる制御信号Ｓｉ２により、ドレイン・ソース間がオン／オフ動作し、ＭＯＳＦＥＴ２１の通常動作時には導通状態（オン状態）となって、そのＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を導通させ、ＭＯＳＦＥＴ２１の短絡障害発生時には遮断状態（オフ状態）となって、そのＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を遮断する機能を有している。
　検出端子１５と電流出力端子１２から、抵抗２３の両端の電圧を、ＭＯＳＦＥＴ２１の動作状態を検出するための検出信号（例えば、電流検出信号）Ｓ１５として取り出すことができるようになっている。取り出された電流検出信号Ｓ１５は、外部に設けられた図示しない制御回路へ与えられ、その制御回路によって制御信号Ｓｉ２が生成され、制御端子１４に入力される。そのため、抵抗２３は、ＭＯＳＦＥＴ２１の動作状態を検出して電流検出信号Ｓ１５を出力する検出手段（例えば、電流検出手段）としての機能を有している。
　（実施例１のパワーモジュールの動作）
　外部の制御回路は、検出端子１５及び電流出力端子１２間から出力された電流検出信号Ｓ１５が正常な範囲にあると判定した時には、電流導通用の制御信号Ｓｉ２を生成し、制御端子１４に入力する。入力された電流導通用の制御信号Ｓｉ２により、ＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態になる。この状態において、制御端子１３から入力されるスイッチング信号Ｓｉ１により、ＭＯＳＦＥＴ２１がオン又はオフ動作し、電流入力端子１１と電流出力端子１２との間を流れる電流が導通又は遮断される。
　ＭＯＳＦＥＴ２１が劣化し、このＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生すると、ＭＯＳＦＥＴ２２を通して抵抗２３に大きな短絡電流が流れる。すると、検出端子１５及び電流出力端子１２間から出力された電流検出信号Ｓ１５が、外部の図示しない制御回路へ供給される。
　外部の制御回路は、電流検出信号Ｓ１５が増加しているので、ＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生していると判定し、電流遮断用の制御信号Ｓｉ２を生成して制御端子１４に入力する。電流遮断用の制御信号Ｓｉ２が制御端子１４に入力されると、瞬時に、ＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態からオフ状態へ切り替わり、ＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流が遮断される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１の急激な温度上昇が抑制される。
　（実施例１の適用例１）
　図２は、図１のパワーモジュール１０の適用例１を示す電源回路における概略の回路図である。
　この電源回路は、バッテリ３０に供給される直流電圧を入力する正極入力端子３１及び負極入力端子３２を有している。正極入力端子３１及び負極入力端子３２には、コンデンサ３３及びチョークコイル３４を介してトランス３５が接続されている。トランス３５の一方の電極と負極入力端子３２との間には、第１のパワーモジュール１０－１が接続されている。更に、トランス３５の他方の電極と負極入力端子３２との間にも、第２のパワーモジュール１０－２が接続されている。
　第１及び第２のパワーモジュール１０－１，１０－２は、それぞれ図１のパワーモジュール１０と同一の構成である。第１のパワーモジュール１０－１において、電流入力端子１１がトランス３５の一方の電極に接続され、電流出力端子１２が負極入力端子３２に接続されている。更に、第２のパワーモジュール１０－２において、電流入力端子１１がトランス３５の他方の電極に接続され、電流出力端子１２が負極入力端子３２に接続されている。
　このような構成の電源回路は、以下のように動作する。
　トランス３５の左の１次側により供給される交流電圧が、トランス３５の右の２次側において、２つのパワーモジュール１０－１，１０－２により交互にオン／オフのスイッチングを行うことで直流電圧に変換される。その直流電圧が、チョークコイル３４およびコンデンサ３３を経由して平滑化され、バッテリ３０に供給される。これによりバッテリ３０が充電される。
　第１及び第２のパワーモジュール１０－１，１０－２において、ＭＯＳＦＥＴ２２は、ＭＯＳＦＥＴ２１の通常動作時にはオン状態となって、そのＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を導通させる。この時、抵抗２３の両端の電圧が、２つのＭＯＳＦＥＴ２１，２２を流れる電流の電流検出信号Ｓ１５として、検出端子１５及び電流出力端子１２間から、外部の図示しない制御回路に取り出される。
　外部の制御回路は、電流検出信号Ｓ１５が正常な範囲にあると判断した場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２の制御端子１４に、電流導通用の制御信号Ｓｉ２を入力し、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態にする。一方、外部の制御回路は、電流検出信号Ｓ１５が増加し、ＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生していると判定した場合には、制御端子１４から電流遮断用の制御信号Ｓｉ２を入力し、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態にする。そのため、ＭＯＥＦＥＴ２１に短絡障害が生じた時に、瞬時にその電流路を遮断して、バッテリ３０からの過剰な直流電流の供給を断ち、ＭＯＥＦＥＴ２１の急激な温度上昇を抑制する。
　（実施例１の適用例２）
　図３は、図１のパワーモジュール１０の適用例２を示す制御回路付きパワーモジュールにおける概略の回路図である。
　この制御回路付きパワーモジュールは、矩形波のスイッチング信号Ｓｉ１を入力する入力端子４１と、出力端子４２と、を有している。入力端子４１及び出力端子４２には、図１のパワーモジュール１０と制御回路５０とが接続されている。即ち、入力端子４１が、パワーモジュール１０の制御端子１３に接続され、出力端子４２が、制御回路５０とそのパワーモジュール１０の電流出力端子１２とに接続されている。パワーモジュール１０の制御端子１４及び検出端子１５と出力端子４２とには、制御回路５０が外付けで接続されている。
　制御回路５０は、パワーモジュール１０の動作を外部から制御する回路であり、例えば、パッケージ５０ａに収容されてモジュール化されている。パッケージ５０ａには、入力端子５１が設けられ、このパッケージ５０ａから引き出されたリード線が、パワーモジュール１０の制御端子１４及び検出端子１５と出力端子４２とに接続されている。
　制御回路５０は、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電圧源５２、比較回路５３、及びラッチ回路５４を有している。基準電圧源５２は、負極側が出力端子４２に接続され、正極が比較回路５３の第２入力端子に接続されている。比較回路５３の第１入力端子は、パワーモジュール１０の検出端子１５に接続されている。比較回路５３は、第１入力端子から入力される電流検出信号Ｓ１５と、第２入力端子から入力される基準電圧Ｖｒｅｆと、の大小を比較して比較信号を出力する回路であり、この出力側に、ラッチ回路５４の入力端子が接続されている。
　ラッチ回路５４の他の入力端子には、入力端子５１が接続され、更に、そのラッチ回路５４の出力端子が、パワーモジュール１０の制御端子１４に接続されている。ラッチ回路５４は、入力端子５１から入力される駆動信号に基づき、比較回路５３の比較信号をラッチし、所定のタイミングで、制御信号Ｓｉ２をパワーモジュール１０の制御端子１４へ出力する回路である。
　このような構成の制御回路付きパワーモジュールは、以下のように動作する。
　制御回路５０において、パワーモジュール１０の検出端子１５から電流検出信号Ｓ１５として出力される抵抗２３の電圧値が、比較回路５３に入力され、基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。基準電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＥＦＥＴ２１の正常動作における電流によって抵抗２３に生ずる電圧と、短絡障害時の電流によって生ずる電圧と、の判定可能な電圧値に設定されている。そのため、比較回路５３は、電流検出信号Ｓ１５が基準電圧Ｖｒｅｆより小さい時には、正常動作を与える比較信号をラッチ回路５４へ出力し、電流検出信号Ｓ１５が基準電圧Ｖｒｅｆより大きい時には、遮断動作を与える比較信号をラッチ回路５４へ出力する。
　ラッチ回路５４は、比較回路５３から正常動作を与える比較信号が出力されている間、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態にするための制御信号Ｓｉ２を制御端子１４へ出力する。一方、比較回路５３から遮断動作を与える比較信号が一旦出力されると、ラッチ回路５４は、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態にするための制御信号Ｓｉ２を制御端子１４へ出力し、その状態を保持する。
　このような外付けの制御回路５０は、図２のパワーモジュール１０－１，１０－２に対しても付加される。なお、使用される複数のパワーモジュール１０－１，１０－２に対して外付けの制御回路５０を用いる場合は、使用される複数のパワーモジュール１０－１，１０－２のそれぞれに対応する制御回路を一体として含む回路を用いてもよい。
　本実施例１において、短絡障害発生と判定する電流値としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ２１の定格電流の２～３倍の電流値を判定基準とし、その電流値に対応する検出電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとしてもよい。
　（実施例１の効果）
　本実施例１のパワーモジュール１０（＝１０－１，１０－２）とこれを有する電源回路によれば、次の（ａ）～（ｃ）のような効果がある。
　（ａ）　図２のパワーモジュール１０－１，１０－２では、この内部のＭＯＥＦＥＴ２１に短絡障害が生じた時に、瞬時にその電流路を遮断して、バッテリ３０からの過剰な電流の供給を遮断する。そのため、ＭＯＥＦＥＴ２１の急激な温度上昇を防ぐことができる。
　（ｂ）　前記（ａ）のようなパワーモジュール１０－１，１０－２での短絡障害の発生は、制御回路５０又は全体の電源回路においてアラーム表示等により表示することができる。特に、制御回路５０でアラーム表示することにより、障害個所を示すことが可能になる。
　（ｃ）　ＭＯＳＦＥＴ２２は、電流遮断用のスイッチとしてのみ機能すればよいので、高速動作は必要ではない。例えば、動作速度は、ＭＯＳＦＥＴ２１より１桁程度以上遅くてもよいので、チップサイズの小型化が可能である。
　（実施例２の構成）
　図４は、本発明の実施例２におけるパワーモジュールを示す概略の回路図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
　本実施例２のパワーモジュール１０Ａは、実施例１のパワーモジュール１０と比較すると、検出端子１５が、ＭＯＳＦＥＴ２１とＭＯＳＦＥＴ２２との接続点に接続されている点が異なっている。検出端子１５と電流出力端子１２から、ＭＯＳＦＥＴ２２と抵抗２３とを含む回路の両端の電圧を、ＭＯＳＦＥＴ２１の動作状態を検出するための電流検出信号Ｓ１５として取り出す。
　本実施例２のその他の構成は、実施例１と同様である。
　（実施例２の動作）
　本実施例のパワーモジュール１０Ａの動作は、実施例１のパワーモジュール１０の動作と同様である。但し、本実施例２の電流検出信号Ｓ１５は、実施例１のパワーモジュール１０における電流検出信号Ｓ１５と比較すると、ＭＯＳＦＥＴ２２の両端に発生する電圧分だけ大きい。電流検出信号Ｓ１５は、外部に設けられた図示しない制御回路へ与えられ、その制御回路によって制御信号Ｓｉ２が生成され、制御端子１４に入力される。
　外部の制御回路は、検出端子１５及び電流出力端子１２間から出力された電流検出信号Ｓ１５が正常な範囲にあると判定した時には、電流導通用の制御信号Ｓｉ２を生成し、制御端子１４に入力する。入力された電流導通用の制御信号Ｓｉ２により、ＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態になる。
　ＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生すると、ＭＯＳＦＥＴ２２及び抵抗２３に大きな短絡電流が流れ、電流検出信号Ｓ１５が増加する。すると、外部の制御回路は、電流遮断用の制御信号Ｓｉ２を生成して制御端子１４に入力し、瞬時に、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態からオフ状態へ切り替え、ＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を遮断する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２１の急激な温度上昇が抑制される。
　（実施例３の構成）
　図５は、本発明の実施例３におけるパワーモジュールを示す概略の回路図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
　本実施例３のパワーモジュール１０Ｂでは、実施例１のパワーモジュール１０の抵抗２３に代えて、温度検出手段であるサーミスタ等の感温素子２４が設けられ、更に、実施例１のパワーモジュール１０の検出端子１５に対して、新たな検出端子１６が追加されている。
　２つの検出端子１５，１６は、パッケージ１０ａに設けられており、この２つの検出端子１５，１６間に、感温素子２４が接続されている。感温素子２４は、ＭＯＳＦＥＴ２１の近傍に設置され、このＭＯＳＦＥＴ２１の動作時に発生する温度を検出して温度検出信号Ｓ２４を検出端子１５，１６へ出力する素子である。感温素子２４として、例えば、サーミスタを使用する場合、このサーミスタは、温度によって抵抗値が変化するので、この抵抗値の変化を温度検出信号Ｓ２４として利用すればよい。
　本実施例３のその他の構成は、実施例１と同様である。
　（実施例３の動作）
　パワーモジュール１０Ｂ内のＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生すると、このＭＯＳＦＥＴ２１の温度が上昇する。この温度上昇が感温素子２４で検出され、温度検出信号Ｓ２４が検出端子１５，１６から出力される。温度検出信号Ｓ２４は、例えば、図３の外付けの制御回路５０と同様の制御回路へ供給される。
　例えば、図３の外付けの制御回路５０と同様の制御回路において、比較回路５３は、供給された温度検出信号Ｓ２４と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。ＭＯＳＦＥＴ２１の種類や放熱板等を含めた構造、動作条件等に、そのＭＯＳＦＥＴ２１の動作時の温度が依存し、又、感温素子２４の設置場所により検出温度が変わる。そこで、基準電圧Ｖｒｅｆは、対象とするパワーモジュール１０Ｂに依存して設定される。つまり、基準電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＥＦＥＴ２１の正常動作時に検出される温度と、短絡障害時に検出される温度と、の判定可能な電圧値に設定される。
　比較回路５３は、温度検出信号Ｓ２４が基準電圧Ｖｒｅｆより小さい時には、正常動作を与える比較信号を出力し、温度検出信号Ｓ２４が基準電圧Ｖｒｅｆより大きい時には、遮断動作を与える比較信号を出力する。ラッチ回路５４は、比較回路５３から正常動作を与える比較信号が出力されている間、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態にする制御信号Ｓｉ２を出力する。一方、ラッチ回路５４は、比較回路５３から遮断動作を与える比較信号が一旦出力されると、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態にする制御信号Ｓｉ２を出力し、その状態を保持する。
　（実施例３の効果）
　本実施例３のパワーモジュール１０Ｂによれば、ＭＯＥＦＥＴ２１に短絡障害が生じた時にそれを検出する感温素子２４を設けたので、短絡障害発生時に、瞬時にＭＯＥＦＥＴ２１の電流路を遮断できる。そのため、過剰な電流が遮断されて、ＭＯＥＦＥＴ２１の急激な温度上昇を防ぐことができる。
　（実施例４の構成）
　図６は、本発明の実施例４におけるパワーモジュールを示す概略の回路図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
　本実施例４のパワーモジュール１０Ｃでは、実施例１のパワーモジュール１０のＭＯＳＦＥＴ２２及び抵抗２３に代えて、電流遮断用のスイッチであるＭＯＳＦＥＴ２５、電流検出手段である抵抗２６、及び電流検出用の検出端子１７が設けられている。ＭＯＳＦＥＴ２５は、主となるスイッチング用のＭＯＳＦＥＴに電流検出用のＭＯＳＦＥＴ、所謂センスＭＯＳＦＥＴを一体化した素子であり、電流検出用の端子を有している。
　このＭＯＳＦＥＴ２５の電流検出用の端子に検出端子１５が接続されており、その検出端子１５と検出端子１７との間に、抵抗２６が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２５は、ＭＯＳＦＥＴ２１の通常動作時には、オン状態となってＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を導通させ、ＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生した時には、オフ状態となってＭＯＳＦＥＴ２１を流れる電流を遮断する機能を有している。
　本実施例４のその他の構成は、実施例１と同様である。
（実施例４の動作）
　ＭＯＳＦＥＴ２５は、ＭＯＳＦＥＴ２１に直列に接続されているので、抵抗２６の両端の電圧値として検出されるＭＯＳＦＥＴ２５の電流値に対応する信号は、ＭＯＳＦＥＴ２１の電流値とも対応している。
　本実施例４のパワーモジュール１０Ｂは、例えば、図３の外付けの制御回路５０と同様の制御回路によって制御される。ＭＯＳＦＥＴ２１に短絡障害が発生した時には、このＭＯＳＦＥＴ２１の電流が増加し、この結果、ＭＯＳＦＥＴ２５を流れる電流も増加し、検出端子１５，１７から検出される検出電圧値が増大する。その検出電圧値は、例えば、図３の制御回路５０と同様の制御回路へ与えられる。
　例えば、図３の制御回路５０と同様の制御回路において、比較回路５３は、与えられた検出電圧値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。基準電圧Ｖｒｅｆは、ＭＯＥＦＥＴ２１の正常動作時に検出される検出電圧値と、短絡障害時に検出される検出電圧値と、の判定可能な電圧値に設定されている。
　比較回路５３は、検出電圧値が基準電圧Ｖｒｅｆより小さい時には、正常動作を与える比較信号を出力し、検出電圧値が基準電圧Ｖｒｅｆより大きい時には、遮断動作を与える比較信号を出力する。ラッチ回路５４は、比較回路５３から正常動作を与える比較信号が出力されている間、ＭＯＳＦＥＴ２５をオン状態にする制御信号Ｓｉ２を出力する。一方、ラッチ回路５４は、比較回路５３から遮断動作を与える比較信号が一旦出力されると、ＭＯＳＦＥＴ２５をオフ状態にする制御信号Ｓｉ２を出力し、その状態を保持する。
（実施例４の効果）
　本実施例４のパワーモジュール１０Ｂによれば、ＭＯＥＦＥＴ２１に短絡障害が生じた時に、それを抵抗２６の両端の電圧値により検出するようにしたので、ＭＯＳＦＥＴ２５により、瞬時にＭＯＳＦＥＴ２１の電流路を遮断して過剰な電流を遮断し、ＭＯＥＦＥＴ２１の急激な温度上昇を防ぐことができる。　
　（実施例５の構成）
　図７は、本発明の実施例５におけるパワーモジュールを示す概略の回路図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
　本実施例５のパワーモジュール１０Ｄでは、図３の外付けにされた制御回路５０が、パッケージ１０ａ内に収容されて、制御回路内蔵のパワーモジュール構成になっている。パッケージ１０ａに内蔵される制御回路５０は、例えば、１チップ又は数チップの半導体集積回路（ＩＣ）により構成されている。
　本実施例５のその他の構成は、実施例１の図３と同様である。
　（実施例５の動作）
　本実施例５の制御回路内蔵のパワーモジュール１０Ｄは、実施例１の図３と同様の動作を行う。
　（実施例５の効果）
　本実施例５のパワーモジュール１０Ｄよれば、実施例１の図３と同様の効果がある。更に、本実施例５のパワーモジュール１０Ｄは、制御回路５０がパッケージ１０ａに内蔵されているので、電源回路等に使用する場合に、外付けの制御回路が不要になり、種々の回路への適用が容易になる。
　（実施例１～５の変形例）
　本発明は、上記実施例１～５に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）～（ｆ）のようなものがある。
　（ａ）　パワーモジュール１０，１０Ａ～１０Ｄに内蔵されるパワー半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ２１，２２，２５に限定されず、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等であってもよい。パワー半導体素子の数は、複数でもよい。又、その他のダイオードや抵抗、容量等の素子が内蔵されていてもよい。
　（ｂ）　電流遮断用のスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴ２２，２５以外のスイッチ素子を使用できる。
　（ｃ）　抵抗２３，２６を電流検出素子として使用する場合、その挿入位置は実施例１，２，４，５に限定されない。パワー半導体素子に直列に挿入され、その両端の電圧が出力できればよい。
　（ｄ）　電流検出手段に用いる素子としては、パワー半導体素子を流れる電流を検出できるものであればよく、例えば、ホール素子等も使用可能である。
　（ｅ）　制御回路５０の構成は図３に示した構成に限定されず、電流検出信号Ｓ１５等から短絡障害を判定してスイッチに制御信号Ｓｉ２を出力できればよい。
　（ｆ）ＭＯＳＦＥＴ２１に何らかの故障が発生したときに、電流遮断用のスイッチであるＭＯＳＦＥＴ２２にＭＯＳＦＥＴ２１の役割をさせる構成も可能である。
　１０，１０－１，１０－２，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ　　パワーモジュール
　１０ａ　　　パッケージ
　２１，２２，２５　　　ＭＯＳＦＥＴ　
　２３，２６　　　抵抗
　２４　　　感温素子　　　
　５０　　　制御回路
　５３　　　比較回路
　５４　　　ラッチ回路
 

 

Claims (8)

  1. 　電流を導通／遮断するスイッチング用のパワー半導体素子と、
    　前記パワー半導体素子の動作状態を検出して検出信号を出力する検出手段と、
    　前記パワー半導体素子に直列に接続され、前記検出信号に基づき生成される制御信号に応答して、前記パワー半導体素子の通常動作時には導通状態となって前記パワー半導体素子を流れる電流を導通させ、前記パワー半導体素子の短絡障害発生時には遮断状態となって前記パワー半導体素子を流れる電流を遮断する電流遮断用のスイッチと、
    　がパッケージに収容されていることを特徴とするパワーモジュール。
  2. 　前記検出手段は、
    　前記パワー半導体素子に流れる電流を検出して電流検出信号を出力する電流検出手段であることを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。
  3. 　前記電流検出手段は、
    　前記スイッチに直列に接続された抵抗を有し、該抵抗の両端の電圧を前記電流検出信号として出力することを特徴とする請求項２記載のパワーモジュール。
  4. 　前記電流検出手段は、
    　前記スイッチに直列に接続された抵抗を有し、前記スイッチと前記抵抗とを含む回路の両端の電圧を前記電流検出信号として出力することを特徴とする請求項２記載のパワーモジュール。
  5. 　前記電流検出手段は、
    　前記スイッチに設置された電流検出用端子に直列に接続された抵抗を有し、該抵抗の両端の電圧を前記電流検出信号として出力することを特徴とする請求項２記載のパワーモジュール。
  6. 　前記検出手段は、
    　前記パワー半導体素子の動作時に発生する温度を検出して温度検出信号を出力する温度検出手段であることを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。
  7. 　前記温度検出手段は、
    　前記パワー半導体素子の近傍の温度によって電気特性が変化する、サーミスタを含む感温素子であることを特徴とする請求項５記載のパワーモジュール。
  8. 　前記パッケージの内部又は外部に設けられた制御回路を有し、
    　前記制御回路は、
    　前記検出信号が所定の値を超えた場合に、前記パワー半導体素子に短絡障害が発生したと判定して、前記制御信号を生成する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のパワーモジュール。
     

     
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