逆变功率模块的制作方法

本实用新型涉及逆变功率模块，特别地，涉及集成了功率开关元件和控制IC的IPM中的包括过热检测元件的结构。

背景技术：

在叫做白色家电的冰箱、空调、洗衣机等中使用的马达的旋转控制装置中搭载有设置了用于驱动并控制功率开关元件和功率开关元件的控制IC的半导体装置即所谓IPM(Inverter Power Module,逆变功率模块)。(以下，称为IPM)

如图4所示，IPM的内部结构如下：在双列直插封装中，功率开关元件聚集到一侧的输入输出端子侧，在相向的另一侧的接收端子侧安装有驱动并控制用的控制IC。通过该安装形态，难以将功率开关元件的发热传递到驱动并控制用的控制IC侧，并从施加到功率开关元件的高电压将以低电压动作的驱动并控制用的控制IC绝缘并隔离。

一般，在控制IC中具备过热保护电路，该过热保护电路检测功率开关元件的发热的温度，当判断为过热时，停止功率开关元件的动作。

特别地，在专利文献1中，在大功率输出的功率开关元件中，使图5所示那样的功率开关元件的搭载区域的框架的一部分突出，并使其突出区域内置在搭载有控制IC的区域而延伸，从而提高由控制IC进行的功率开关元件的温度检测的精度。

专利文献1特开2013-149779号公报

但是，在具备多个功率开关元件的IPM中，无法将控制IC的搭载位置置于与所有的功率开关元件彼此相邻的位置。另外，在双列直插封装中，关于引脚布局，在对高圧输出引脚和控制引脚分别进行线划分的结构的基础上，将控制IC必须设于一侧的线侧，因此无法实现将所有的功率开关元件设于控制IC周边的结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在马达锁定时，即便在功率开关元件上发生发热的偏差，也能够高精度地检测出异常发热的结构。

根据本实用新型，提供一种IPM，其搭载由多个功率开关元件构成的桥接电路和驱动所述功率开关元件的控制IC，该IPM的特征在于，所述多个功率开关元件被分离为高侧和低侧的组而在框架上设置成一列，所述控制IC具备热检测电路，并设置于在所述框架上设置的所述高侧的组的多个功率开关元件列的附近，在所述框架上的所述低侧的组的多个功率开关元件的附近设置了热检测元件。

并且，提供一种IPM，其搭载由多个功率开关元件构成的桥接电路和驱动所述功率开关元件的控制IC，该IPM的特征在于，所述多个功率开关元件被分离为高侧和低侧的组而在框架上设置成一列，所述控制IC具备热检测电路，并设置于在所述框架上设置的所述低侧的组的多个功率开关元件列的附近，在所述框架上的所述高侧的组的多个功率开关元件的附近设置了热检测元件。

实用新型的効果

根据本实用新型，在马达锁定时，即便在功率开关元件上发生发热的偏差，也能够提高检测异常发热的精度。

附图说明

图1是表示本实用新型的提高IPM的功率开关元件的温度检测的精度的结构的图。

图2是表示本实用新型的IPM的功率开关元件与作为负载的三相马达的连接的电路图。

图3是表示驱动了图2的连接图中的三相马达的V相时的相应的功率开关元件的各部波形的图。

图4是表示以往的IPM的结构的图。

图5是表示通过以往的控制IC而提高功率开关元件的温度检测的精度的结构的图。

(符号说明)

1、10 IPM

2 控制IC

3 热检测元件

4、5 引线

具体实施方式

实施例1

图1是表示本实用新型的提高IPM1的功率开关元件Q1～Q6的温度检测的精度的结构的图。另外，图4表示以往的IPM结构。图1与图4的不同点在于，多个功率开关元件Q1～Q6被分离为高侧组和低侧组而进行配置。另外，在本实用新型的图1中，在低侧组的功率开关元件Q4～Q6的附近设置有热检测元件。

图2是表示本实用新型的IPM的功率开关元件与作为负载的三相马达的连接的电路图。

如图2所示，功率开关元件Q1～Q6按照三相的U相、V相、W相的各相构成桥接电路。高侧的功率开关元件Q1～Q3的漏极端子连接到电源电压Vin，低侧的开关元件Q4～Q6的源极端子经由电阻Rs而连接到GND。在此，电阻Rs是电流检测电阻。另外，各个桥接电路的高侧的功率开关元件与低侧的功率开关元件的连接点之间连接有作为负载的三相马达的电感Lu、Lv、Lw。

图3是表示驱动了图2的连接图中的三相马达的V相时的相应的功率开关元件的各部波形的图。为了驱动V相的电感Lv，在功率开关元件Q2、Q4及电阻Rs的路径上流过驱动电流。另外，作为再生电流路径，在功率开关元件Q4及功率开关元件Q5的寄生二极管的路径上流过电流。在V相的电感Lv流过的电流Iout是将驱动电流和再生电流合计的电流。

为了驱动V相的电感Lv，向功率开关元件Q2的栅极端子施加图3的Vg2，向功率开关元件Q4的栅极端子施加图3的Vg4，漏极电流成为Ids4。

接着，参照图2、图3，对在驱动了三相马达的V相时的各个功率开关元件及电感Lv的动作进行说明。

如图3所示，向功率开关元件Q2的栅极端子输入了周期比功率开关元件Q4的栅极端子短的驱动信号VG2。当在时刻t0输入驱动信号VG2时，向功率开关元件Q4的栅极端子驱动信号VG4输入高电平的驱动信号，因此流过功率开关元件Q4的漏极电流Ids4。在此，漏极电流Ids4介由三相马达的V相的电感Lv而流过电流，因此流过与时间成正比地增加的Ids4(图2中，由细的虚线所示的路径)。接着，当功率开关元件Q2的驱动信号Vg2成为低电平时，功率开关元件Q2被断开，经由三相马达的V相的电感Lv，再生电流通过功率开关元件Q4和功率开关元件Q5的寄生二极管而流过(图2中，用粗的虚线所示的路径)。

因此，在马达驱动器控制中，对高侧功率开关元件进行PWM控制，因此与低侧功率开关元件相比，高侧功率开关元件的开关损耗更大，更加发热。

在此，在三相马达被马达锁定的情况下，动作的相被固定。例如，在V相被锁定时，如图3所示，在三相马达的V相的电感Lv流过的电流Iout随着时间的经过而上升。在时刻t1，当通过电阻Rs而检测到功率开关元件Q2的漏极电流Ids2到达电流极限时，控制IC缩小功率开关元件Q2的驱动信号Vg2的接通宽度，控制为使漏极电流Ids2不超过电流极限。由此，时刻t1以后的电流Iout被限制成电流极限的值。

在时刻t1以后，与流过功率开关元件Q2的漏极电流Ids2的期间相比，流过再生电流的期间变长。观察图2的流过再生电流的路径可知，在低侧功率开关元件流过电流。因此，在马达锁定的情况下，低侧功率开关元件与高侧功率开关元件相比损耗增大，温度上升到较高程度。

在图4所示的以往的IPM的结构中，将高侧功率开关元件与低侧功率开关元件交替配置，也存在从具备热检测的控制IC分开距离的功率开关元件，例如形成难以检测在马达锁定的情况下的异常发热的相。

在本实用新型的图1中，在低侧组的功率开关元件Q4～Q6附近设置有热检测元件。

由此，在稳定动作时，通过具备热检测电路的控制IC而检测高侧功率开关元件的发热，另外，在马达锁定的情况下，由热检测元件感知低侧功率开关元件的发热。

另外，虽然未图示，也可将具备热检测电路的控制IC设置在低侧组的功率开关元件Q4～Q6的附近，并在高侧功率开关元件Q1～Q3的附近设置热检测元件。

如上所述，在稳定动作时，即便在马达锁定的情况下，也能够准确地感知在高侧及低侧的功率开关元件的发热。另外，将热检测元件设置在低侧附近，因此无论哪一部位的相变成马达锁定状态，也能够易于检测过热。

产业上的利用可能性

本实用新型可利用于马达控制装置。