专利名称：开关装置和开关模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关装置、开关模块的电路结构。
背景技术：
现有的开关装置如专利文献I所示，具备I根用于开关控制的发射极端子。因此，在0N/0FF开关瞬变时的di/dt (dv/dt)控制根据栅极_发射极电压Vge或外接栅极-发射极间栅极电阻Re的大小来进行。现有技术文献 专利文献
专利文献I :日本特开平10-229671号公报。发明要解决的问题
在装入逆变器电路的现有的开关装置中，根据切断瞬变(transition to turn-off)时断路的电流的di/dt和主布线的电感，产生大的浪涌电压。而且，在产生的浪涌电压超过开关元件的额定电压的情况下，有发生元件损坏的问题。此外,在接通瞬变(transition to turn-on)时，由于恢复浪涌电压超过开关元件的额定电压，也有发生元件损坏的可能性。进而，由于接通和切断瞬变时的di/dt(dv/dt)大,所以有产生的噪声变大的问题。
发明内容
本发明正是为了消除上述那样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低的开关装置、开关模块。用于解决课题的方案
本发明的开关装置的特征在于，具备开关元件，具有控制端子和电流电极；主布线用电流端子，用于将所述电流电极连接到外部的主布线；多个控制用电流端子，插入在所述电流电极和所述主布线用电流端子之间的主电流路径中；以及电感，介插在邻接的所述控制用电流端子之间的所述主电流路径中。此外，本发明的开关模块的特征在于，具备多个上述的开关装置。发明的效果
根据本发明的开关装置，通过具备开关元件，具有控制端子和电流电极；主布线用电流端子，用于将所述电流电极连接到外部的主布线；多个控制用电流端子，插入在所述电流电极和所述主布线用电流端子之间的主电流路径中；以及电感，介插在邻接的所述控制用电流端子之间的所述主电流路径中，从而能够切换到适当特性的控制用发射极端子进行使用，使开关瞬变时的di/dt (dv/dt)可变，能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。此外，根据本发明的开关模块，通过具备多个上述的开关装置，从而能够在模块内实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。
图I是表示本发明的实施方式I的开关装置电路图。图2是表示本发明的实施方式I的开关装置和驱动电路的连接的电路图。图3是表示本发明的实施方式2的开关装置电路图。图4是表示本发明的实施方式2的开关装置电路图。图5是表示本发明的实施方式2的开关装置电路图。
具体实施方式
、
<A.实施方式1>
〈A-1.结构>
图I表示本发明的开关装置的电路图。在图中开关元件I例如是IGBT。开关装置具有所述开关元件I、多个控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7。图示的各个控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7分别以与开关元件I的发射极电极100之间的电感成为不同值的方式连接于开关装置的内部布线。在开关装置内部连接有单独的电感8、电感9。具体地，开关元件I具有集电极端子2、作为控制端子的栅极端子3和作为电流电极的发射极电极100，进而在所述发射极电极100侧，经由电感8、电感9具有作为主布线用电流端子的主布线用发射极端子4。对发射极电极100和用于连接到主布线的主布线用发射极端子4进行连结的路径是主电流路径。在所述主电流路径上，插入有多个作为控制用电流端子的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7。进而在所述主电流路径具备分别位于控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7之间的电感8、电感9。图2是表示开关装置和驱动电路间的连接的一例的开关装置的电路图。在图2中，开关元件I的栅极端子3连接于驱动电路10。此外，控制用发射极端子
5、控制用发射极端子6分别经由切换开关11、切换开关12连接于驱动电路10。再有，也可以是在具备控制用发射极端子的任一个路径中具备切换开关的情况。驱动电路10对从栅极端子3施加到开关元件I的电压进行控制，驱动开关元件I。切换开关11、切换开关12能够使用半导体开关来实现。切换开关11、切换开关12的控制功能能够包含在驱动电路10中，但也能够包含在未图不的控制电路中。在图2中，省略对切换开关的控制信号线的图示。再有，控制用发射极端子7也连接于驱动电路10。在流到主电流路径的电流随时间变化时，在主布线用发射极端子4和控制用发射极端子之间的电感8、电感9产生电压。众所周知，通过产生的电压，产生作为负反馈的效应。本发明通过区分使用具有不同电感的多个控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7，从而使开关瞬变时的负反馈的效应可变。在具备这样的开关元件的开关装置以及具备多个开关元件的开关模块等中，能够同样地发挥效果。进而，通过图2的切换开关11、切换开关12，在通常的电流断路时和过电流或短路保护时的过大的电流断路时区分使用控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7，能够实现浪涌电压降低/产生的噪声降低。<A-2.效果 >
根据本发明的实施方式1，通过在开关装置中具备具有控制端子和电流电极的开关元件；作为电流电极的发射极电极100 ;用于将发射极电极100连接到外部的主布线的作为主布线用电流端子的主布线用发射极端子4 ;在发射极电极100和主布线用发射极端子4之间的主电流路径中插入的多个作为控制用电流端子的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7 ;介插(interpose)在邻接的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7之间的主电流路径中的电感8、电感9，从而能够切换到适当特性的控制用发射极端子来进行使用，使开关瞬变时的di/dt (dv/dt)可变,能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。
此外，根据本发明的实施方式1，通过在开关装置中还具备与作为开关元件的控制端子的栅极端子3和多个作为控制用电流端子的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7连接的对开关元件进行驱动的驱动电路10 ;介插在驱动电路10和多个控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7之间的至少一处的切换开关11、切换开关12，从而能够切换到适当特性的控制用发射极端子进行使用，使开关瞬变时的di/dt (dv/dt)可变。此外，根据本发明的实施方式1，在开关装置中，通过切换开关11、切换开关12的切换而使主电流路径的电感不同，由此能够适当地变更电感，使开关瞬变时的di/dt (dv/dt)可变。此外，根据本发明的实施方式1，通过在开关模块中具备多个上述的开关装置，从而能够在模块内实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。〈B.实施方式2>
〈B-1.结构〉
在图3中，在控制用发射极端子6、控制用发射极端子7和主电流路径之间具备限制电阻13、限制电阻14。在这里的限制电阻是限制对栅极端子3流入流出的栅极电流的电阻，也可以配备在控制用发射极端子中的任一个和主电流路径之间。此外限制电阻也能够在图2所示的结构中应用。通过具备限制电阻13、限制电阻14，不仅能够利用负反馈使di/dt (dv/dt)可变，而且能够实现利用限制电阻的效果。具体地，通过调整对栅极端子3流入流出的电流(栅极电流)值，从而调整栅极端子3充放电的速度。如果是小的电阻值的话，栅极电流变大，栅极端子3的充放电变快。因此，元件的接通/切断瞬变时的di/dt (dv/dt)变高。如果是大的电阻值的话，栅极电流变小，栅极端子3的充放电变慢。因此，元件的接通/切断瞬变时的 di/dt (dv/dt)变低。此外如图4所示，也能够在控制用发射极端子5、控制用发射极端子6和主电流路径之间具备对控制发射极端子进行切换的二极管15、二极管16。在这里，二极管也可以配备在控制用发射极端子的中的任一个和主电流路径之间。通过具备该二极管15、二极管16，例如在与图2所示的驱动电路连接起来时，能够不经由外接的切换开关11、切换开关12而按每次接通/切断来切换控制用发射极端子。再有，如图5所示，也能够采用将限制电阻14、二极管15、二极管16组合起来的结构。再有，在实施方式1、2中，控制用发射极端子是2 3根，但能够根据需要变更其根数。此外，关于限制电阻、二极管的数量、配置位置也能够适宜地变更。此外，在本发明的说明中举出IGBT元件的例子，但本发明也能对FET元件等的以栅极电压驱动的元件应用。再有在使用FET元件的情况下，发射极电极改称为源极电极，主布线用发射极端子改称为主布线用源极端子，控制用发射极端子改称为控制用源极端子。此外本发明不限于使用Si元件的情况，在使用SiC元件的情况下也能够应用。SiC元件的开关元件与Si元件相比通常以高速度进行工作，因此开关瞬变时的浪涌电压和产生的噪声变大的情况多。因此，在使用SiC元件的开关元件的情况下，本发明的浪涌电压的降低和产生的噪声的降低特别有效。
此外本发明在搭载有多个元件的IPM (Intelligent Power Module,智能功率模块)等的模块中也能够应用。〈B-2 效果〉
根据本发明的实施方式2，通过在开关装置中在多个作为控制用电流端子的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7的至少一个与主电流路径之间还具备二极管15、二极管16，从而通过负反馈能够使接通或切断的一方的开关瞬变时的di/dt(dv/dt)可变，能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。此外，根据本发明的实施方式2，通过在开关装置中在多个作为控制用电流端子的控制用发射极端子5、控制用发射极端子6、控制用发射极端子7的至少一个与主电流路径之间还具备限制电阻13、限制电阻14，从而通过电阻能够使di/dt (dv/dt)可变，能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低。附图标记说明
I开关元件；2集电极端子；3栅极端子；4主布线用发射极端子；5 7控制用发射极端子；8、9电感；10驱动电路；11、12切换开关；13、14限制电阻；15、16 二极管；100发射极电极。
权利要求
1.一种开关装置，其特征在于，具备 开关元件，具有控制端子和电流电极； 主布线用电流端子，用于将所述电流电极连接到外部的主布线； 多个控制用电流端子，插入在所述电流电极和所述主布线用电流端子之间的主电流路径中；以及 电感，介插在邻接的所述控制用电流端子之间的所述主电流路径中。
2.根据权利要求I所述的开关装置，其特征在于，在多个所述控制用电流端子的至少I个与所述主电流路径之间还具备二极管。
3.根据权利要求I或2所述的开关装置，其特征在于，在多个所述控制用电流端子的至少I个与所述主电流路径之间还具备限制电阻。
4.根据权利要求I或2所述的开关装置，其特征在于，还具备 驱动电路，与所述控制端子和多个所述控制用电流端子连接，驱动所述开关元件；以及 切换开关，介插在所述驱动电路和多个所述控制用电流端子之间的至少I处。
5.根据权利要求4所述的开关装置，其特征在于，所述主电流路径的电感通过所述切换开关的切换而不同。
6.根据权利要求I或2所述的开关装置，其特征在于，所述开关元件是SiC元件。
7.一种开关模块，其特征在于，具备权利要求I或2所述的开关装置。
全文摘要
本发明涉及开关装置和开关模块，其目的在于提供一种能够实现浪涌电压的降低和产生的噪声的降低的开关装置、开关模块。本发明的开关装置的特征在于具备开关元件(1)；发射极电极(100)；用于将发射极电极(100)连接到外部的主布线的主布线用发射极端子(4)；在发射极电极(100)和主布线用发射极端子(4)之间的主电流路径中插入的多个控制用发射极端子(5)、控制用发射极端子(6)、控制用发射极端子(7)；介插在邻接的控制用发射极端子之间的主电流路径中的电感(8)、电感(9)。
文档编号H03K17/567GK102739218SQ20111042007
公开日2012年10月17日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年4月7日
发明者齐藤研二 申请人:三菱电机株式会社