半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制由線性調(diào)節(jié)器功能引起的溫度上升的技術(shù)。半導(dǎo)體模塊（11）具有電壓生成部（15）、和由絕緣散熱片（16）及散熱片（17）構(gòu)成的散熱機(jī)構(gòu)而構(gòu)成。電壓生成部（15）能夠使用內(nèi)置的線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器（59）升壓后的電壓，生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器（59）的電源電壓。并且，電壓生成部（15）搭載在上述散熱機(jī)構(gòu)上。
【專利說明】半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓的半導(dǎo)體模塊、以及具有該半導(dǎo)體模塊的升壓整流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，使用MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等半導(dǎo)體開關(guān)元件和使該半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)ICXIntegrated Circuit),將輸入電壓升壓至期望電壓的升壓轉(zhuǎn)換器，作為功率半導(dǎo)體裝置的一種廣為人知。此外，例如專利文獻(xiàn)1、2所述，通常，家用交流電源或輔助線圈兩端之間的交流電壓等，通過二極管及電容等的整流平滑電路而轉(zhuǎn)換成直流電壓，該直流電壓作為用于驅(qū)動(dòng)上述升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓，被供給至升壓轉(zhuǎn)換器。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-74829號(hào)公報(bào)
[0004]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-53803號(hào)公報(bào)
[0005]但是，將交流電壓整流而供給至升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓存在不穩(wěn)定等的問題。因此，為了使用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓穩(wěn)定化，可以考慮將能夠輸出恒定電壓的線性調(diào)節(jié)器功能內(nèi)置于IC芯片中的結(jié)構(gòu)。但是，由于通常線性調(diào)節(jié)器電路將輸入至自身的輸入電壓和自身輸出的輸出電壓之差以熱量的方式釋放，因此，該差越大，發(fā)熱量越大。
[0006]因此，關(guān)于例如根據(jù)對(duì)AC商用電源進(jìn)行整流而獲得的大于或等于100V的較高輸入電壓，生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器的15V左右電源電壓的線性調(diào)節(jié)器功能，由于線性調(diào)節(jié)器功能的發(fā)熱而引起的溫度上升問題等，很難將這種線性調(diào)節(jié)器功能內(nèi)置在IC芯片中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，目的在于提供一種能夠抑制由線性調(diào)節(jié)器功能引起的溫度上升的技術(shù)。
[0008]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體模塊具有:電壓生成部，其能夠使用內(nèi)置的線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器升壓后的電壓生成用于驅(qū)動(dòng)所述升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓；以及散熱機(jī)構(gòu)，其搭載有所述電壓生成部。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，由于內(nèi)置線性調(diào)節(jié)器功能的電壓生成部搭載在散熱機(jī)構(gòu)上，因此能夠抑制由線性調(diào)節(jié)器功能引起的溫度上升。另外，由于使用線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器升壓后的電壓生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓，因此，還能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的減少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。[0012]圖2是表示本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0013]圖3是表示本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0014]圖4是表示本實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖
[0015]圖5是表示本實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0016]圖6是表示本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0017]圖7是表示本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0018]標(biāo)號(hào)的說明
[0019]I升壓整流電路、11半導(dǎo)體模塊、13半導(dǎo)體開關(guān)元件、14驅(qū)動(dòng)1C、15電壓生成部、16絕緣散熱片、17散熱片、20電壓供給部、51 二極管橋、52電感、59升壓轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]<實(shí)施方式1>
[0021]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊以及具有該半導(dǎo)體模塊的升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0022]如后詳述，升壓整流電路I能夠?qū)崿F(xiàn)將從AC商用電源2輸入的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的整流功能，和使該DC電壓升壓的升壓功能。3相逆變器3通過PWM (pulse widthmodulat1n)控制部3a的控制,將由升壓整流電路I升壓后的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓,通過將該AC電壓輸出至電動(dòng)機(jī)4而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4。
[0023]下面，對(duì)進(jìn)行上述動(dòng)作的升壓整流電路I的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖1所示，升壓整流電路I具有半導(dǎo)體模塊11、二極管橋(整流電路)51、電感52、電容53、PWM控制部54、電容55而構(gòu)成。此外，此處對(duì)于升壓整流電路I具有電容53、55的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，但并不限定于此，也可以是電容53、55設(shè)置在升壓整流電路I外部的結(jié)構(gòu)。
[0024]半導(dǎo)體模塊11與二極管橋51、電感52、電容53、PWM控制部54以及電容55電氣連接。如圖1所示，半導(dǎo)體模塊11具有二極管12、半導(dǎo)體開關(guān)元件13、驅(qū)動(dòng)IC(驅(qū)動(dòng)部)14和電壓生成部15而構(gòu)成。
[0025]二極管12的負(fù)極在點(diǎn)P處與電容55的一端連接，正極與電感52的一端連接。
[0026]半導(dǎo)體開關(guān)元件13的源極端子在點(diǎn)N處與電容55的另一端連接，漏極端子與二極管12的正極連接，柵極端子與驅(qū)動(dòng)IC14連接。此外，本實(shí)施方式I將由SiC或GaN等寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的MOSFET應(yīng)用于半導(dǎo)體開關(guān)元件13，實(shí)現(xiàn)高耐壓化、小型化、以及高速開關(guān)化。
[0027]驅(qū)動(dòng)IC14基于從PWM控制部54輸入的PWM信號(hào)(規(guī)定信號(hào))，將供給至自身的電壓(在這里是從電壓生成部15供給的電源電壓)傳輸至半導(dǎo)體開關(guān)元件13的柵極端子。在驅(qū)動(dòng)IC14基于PWM信號(hào)，將來自電壓生成部15的電壓傳輸(供給)至半導(dǎo)體開關(guān)元件13的柵極端子的情況下，半導(dǎo)體開關(guān)元件13變?yōu)榻油?。另一方面，在?qū)動(dòng)IC14基于PWM信號(hào)，沒有將來自電壓生成部15的電壓傳輸(供給)至半導(dǎo)體開關(guān)元件13的柵極端子的情況下，半導(dǎo)體開關(guān)元件13變?yōu)閿嚅_。S卩，驅(qū)動(dòng)IC14構(gòu)成為，基于PWM信號(hào)對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件13進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0028]下面，在對(duì)電壓生成部15進(jìn)行說明之前，對(duì)升壓整流電路I的整流功能以及升壓功能進(jìn)行說明。
[0029]<整流功能>
[0030]二極管橋51與半導(dǎo)體模塊11 (在這里是半導(dǎo)體開關(guān)元件13的源極端子)、以及電感52連接。該二極管橋51通過將從AC商用電源2輸入的正側(cè)波形直接輸出，將負(fù)側(cè)波形反轉(zhuǎn)為正側(cè)后輸出，從而將該AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。
[0031]〈升壓功能〉
[0032]升壓整流電路I具有對(duì)通過二極管橋51轉(zhuǎn)換后的DC電壓進(jìn)行升壓的升壓轉(zhuǎn)換器59。該升壓轉(zhuǎn)換器59包含二極管12、半導(dǎo)體開關(guān)元件13、電感52以及電容55而構(gòu)成。
[0033]具體地說，如果半導(dǎo)體開關(guān)元件13從斷開切換為接通，則由于來自二極管橋51的DC電壓而在電感52中流過DC電流，積蓄能量。如果半導(dǎo)體開關(guān)元件13從接通切換為斷開，則與蓄積在電感52中的能量相對(duì)應(yīng)的DC電壓，經(jīng)由二極管12而對(duì)電容55充電。然后，即使半導(dǎo)體開關(guān)元件13再次從斷開切換為接通，電容55的放電也會(huì)由于二極管12的整流功能而受到抑制。
[0034]其結(jié)果，半導(dǎo)體開關(guān)元件13每一次進(jìn)行通斷切換，電容55兩端之間(點(diǎn)P以及點(diǎn)N之間)的DC電壓上升。其上升的程度可以基于半導(dǎo)體開關(guān)元件13接通及斷開的占空比，即PWM信號(hào)的占空比而進(jìn)行調(diào)整。因此，根據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器59，能夠基于PWM信號(hào)的占空比，將通過二極管橋51轉(zhuǎn)換后的DC電壓升壓至期望電壓。
[0035]<電壓生成部>
[0036]下面，對(duì)電壓生成部15進(jìn)行說明。在電壓生成部15中，能夠使用內(nèi)置的線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器59升壓后的點(diǎn)P及點(diǎn)N之間的電壓(以下有時(shí)也稱為“升壓電壓”)生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器59的電源電壓(供給至驅(qū)動(dòng)IC14的電壓)。在本實(shí)施方式I中，由電壓生成部15以及電容53構(gòu)成根據(jù)升壓電壓生成電源電壓的線性調(diào)節(jié)器電路。
[0037]圖2是表示由電壓生成部15以及電容53構(gòu)成的線性調(diào)節(jié)器電路的圖。
[0038]電壓生成部15具有電阻15a、多個(gè)晶體管15b、齊納二極管15c、晶體管15d、15e、以及電阻15f而構(gòu)成。點(diǎn)P、電阻15a、多個(gè)晶體管15b、齊納二極管15c、以及點(diǎn)N依次串聯(lián)連接。晶體管15d的基極端子連接在電阻15a與附圖紙面最上部的晶體管15b的連接點(diǎn)處，集電極端子與點(diǎn)P連接。晶體管15e與晶體管15d進(jìn)行達(dá)林頓(Darlington)連接。電阻15f連接在晶體管15e的發(fā)射極端子和接地電位之間。
[0039]電容53在點(diǎn)Pl (晶體管15e和電阻15f的連接點(diǎn))和點(diǎn)NI (接地電位)之間與電阻15f以及驅(qū)動(dòng)IC14并聯(lián)連接。
[0040]對(duì)于按照上述方式構(gòu)成的線性調(diào)節(jié)器電路，即使供給至點(diǎn)P和點(diǎn)N之間的電壓產(chǎn)生若干變動(dòng)，也將比該電壓低的恒定電壓輸出至連接在點(diǎn)Pl和點(diǎn)NI之間的驅(qū)動(dòng)IC14。在圖2所示的例子中，構(gòu)成在點(diǎn)P和點(diǎn)N之間的電壓是200?370V左右的情況下，在點(diǎn)Pl和點(diǎn)NI之間生成與驅(qū)動(dòng)IC14的電源電壓(例如15V)大致一致的恒定電壓的線性調(diào)節(jié)器電路。此外，在該結(jié)構(gòu)中，在驅(qū)動(dòng)IC14的阻抗是3kQ的情況下，線性調(diào)節(jié)器電路中的損耗總計(jì)達(dá)到3.3W左右。[0041 ] 在這里，線性調(diào)節(jié)器電路將輸入至自身的輸入電壓和自身輸出的輸出電壓的差以熱量的方式釋放。因此，由于溫度上升的問題等而很難在半導(dǎo)體模塊11中內(nèi)置線性調(diào)節(jié)器功能，即，內(nèi)置電壓生成部15。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊11中，能夠抑制由線性調(diào)節(jié)器功能引起的溫度上升。
[0042]圖3是表示本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該半導(dǎo)體模塊11在上述二極管12、半導(dǎo)體開關(guān)元件13、驅(qū)動(dòng)IC14及電壓生成部15的基礎(chǔ)上，具有散熱機(jī)構(gòu)(絕緣散熱片16以及散熱片17)、金屬框架(第I及第2金屬框架18a、18b)、和樹脂模塑部19。
[0043]絕緣散熱片16緊貼在散熱片17上而形成，第I及第2金屬框架18a、18b緊貼在絕緣散熱片16上而形成。此外,第I及第2金屬框架18a、18b使用例如銅框架。在第I金屬框架18a上形成有二極管12以及半導(dǎo)體開關(guān)元件13，在第2金屬框架18b上形成有驅(qū)動(dòng)IC14以及電壓生成部15。S卩，在本實(shí)施方式I中，電壓生成部15搭載在散熱機(jī)構(gòu)(絕緣散熱片16以及散熱片17)上。
[0044]此外，二極管12及半導(dǎo)體開關(guān)元件13、驅(qū)動(dòng)IC14及電壓生成部15、和第I及第2金屬框架18a、18b (封裝引腳；package pin),經(jīng)由例如以銀、招以及銅等構(gòu)成的金屬線(未圖示)適當(dāng)連接。另外，雖未圖示，但電感52、電容53、55等在樹脂模塑部19的外側(cè)與第I及第2金屬框架18a、18b (封裝引腳)連接。
[0045]除了第I及第2金屬框架18a、18b的端部和散熱片17的與絕緣散熱片16相反側(cè)的面以外，半導(dǎo)體模塊11的結(jié)構(gòu)要素由樹脂模塑部19包覆。此外，樹脂模塑部19的材質(zhì)可使用例如環(huán)氧樹脂等。
[0046]在這里，在不具有上述散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體模塊中，形成熱阻較大的結(jié)構(gòu)。例如，如果針對(duì)將熱阻設(shè)為100°C /W而使電壓生成部15的線性調(diào)節(jié)器功能進(jìn)行了動(dòng)作的情況來估算溫度，則溫度上升至330°C左右。因此，在這種半導(dǎo)體模塊中，存在使用環(huán)境溫度受到很大限制等的問題，不能在半導(dǎo)體模塊中內(nèi)置電壓生成部15。
[0047]與此相對(duì)，在本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊11中，由于具有上述散熱機(jī)構(gòu)，因此能夠降低熱阻。例如，如果針對(duì)將熱阻設(shè)為3.5°C /W而使電壓生成部15的線性調(diào)節(jié)器功能進(jìn)行了動(dòng)作的情況來估算溫度，則為11.6°C左右，與不具有上述散熱機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體模塊相比，能夠降低溫度。
[0048]S卩，根據(jù)本實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體模塊11及升壓整流電路1，由于將內(nèi)置線性調(diào)節(jié)器功能的電壓生成部15搭載在散熱機(jī)構(gòu)上，因此能夠抑制由線性調(diào)節(jié)器功能引起的溫度上升。另外，由于使用線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器59升壓后的電壓生成用于驅(qū)動(dòng)升壓轉(zhuǎn)換器59的電源電壓，因此能夠減少消耗電力(應(yīng)從外部供給的電力)。
[0049]<實(shí)施方式2>
[0050]圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外，在本實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊及升壓整流電路中，對(duì)于與在實(shí)施方式I中說明的結(jié)構(gòu)要素同一或類似的要素標(biāo)記同一標(biāo)號(hào)，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行以下說明。
[0051]在該圖4中，示出驅(qū)動(dòng)IC14的具體電路例子，并且，追加了電壓供給部20以及電容56。此外，在本實(shí)施方式中對(duì)電容56設(shè)置在電壓供給部20外部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，但并不限定于此，也可以是電壓供給部20具有電容56的結(jié)構(gòu)。[0052]圖4中示出的驅(qū)動(dòng)IC14具有半導(dǎo)體開關(guān)元件14a、14b而構(gòu)成。另外，電壓供給部20具有二極管20a、電阻20b、齊納二極管20c以及半導(dǎo)體開關(guān)元件20d而構(gòu)成。半導(dǎo)體開關(guān)元件14a使用P型的M0SFET，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b、20d使用N型的M0SFET。
[0053]點(diǎn)PU半導(dǎo)體開關(guān)元件14a、半導(dǎo)體開關(guān)元件14b、二極管20a、以及點(diǎn)NI依次串聯(lián)連接，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a、14b的漏極端子之間的連接點(diǎn)與半導(dǎo)體開關(guān)元件13的柵極端子連接。此外，在半導(dǎo)體開關(guān)元件14a、14b各自的柵極端子，輸入來自PWM控制部54的PWM信號(hào)。二極管20a的正極與半導(dǎo)體開關(guān)元件14b的源極端子連接，負(fù)極與點(diǎn)NI連接。
[0054]半導(dǎo)體開關(guān)元件14a的源極端子、電阻20b、電容56、以及半導(dǎo)體開關(guān)元件14b的源極端子依次串聯(lián)連接。齊納二極管20c的負(fù)極與電阻20b以及電容56的連接點(diǎn)連接，齊納二極管20c的正極與二極管20a的負(fù)極連接。半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的柵極端子與半導(dǎo)體開關(guān)元件14a、14b的柵極端子連接，半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的漏極端子與齊納二極管20c的負(fù)極連接，半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的源極端子與齊納二極管20c的正極連接。
[0055]圖5是表示在由以上結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路中，半導(dǎo)體開關(guān)元件13進(jìn)行通斷切換時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖5中所示的A、B、C、D分別與圖4中所示的點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C、點(diǎn)D相對(duì)應(yīng)。
[0056]在點(diǎn)A處施加用于使半導(dǎo)體開關(guān)元件13導(dǎo)通或切斷的控制信號(hào)(來自PWM控制部54的PWM信號(hào))。
[0057]在導(dǎo)通時(shí)，點(diǎn)A的電位從H切換到L，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a接通(有源)，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b、20d斷開(無源)。因此，點(diǎn)D的電位與從電壓生成部15供給的電源電壓(例如15V)相等，半導(dǎo)體開關(guān)元件13導(dǎo)通。另外，通過使電流從電壓生成部15流過電阻20b以及齊納二極管20c，從而，點(diǎn)B的電位以齊納二極管20c的電壓VF (例如5V)的量而上升，電容56以與其相同的電壓(例如5V)被充入電荷。
[0058]在切斷時(shí)，點(diǎn)A的電位從L切換到H，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a斷開(無源)，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b、20d接通(有源)。因此，點(diǎn)B的電位與點(diǎn)N的電位(在這里是0V)相等，并且，點(diǎn)C以及點(diǎn)D的電位也大致與點(diǎn)N的電位相等，其結(jié)果，半導(dǎo)體開關(guān)元件13切斷。但是，通過使用電容56的電壓實(shí)現(xiàn)的電荷泵式功能，與點(diǎn)N的電位相比，點(diǎn)C的電位以充入電容56的電壓(例如5V)的量而向負(fù)側(cè)下降，點(diǎn)D的電位也同樣地向負(fù)側(cè)下降。
[0059]如上所述，本實(shí)施方式2中，電壓供給部20能夠在驅(qū)動(dòng)IC14不向半導(dǎo)體開關(guān)元件13傳輸驅(qū)動(dòng)IC14的電源電壓的非傳輸期間(規(guī)定期間)，向半導(dǎo)體開關(guān)元件13供給負(fù)偏壓。因而，在半導(dǎo)體開關(guān)元件13斷開的期間，即使在其柵極端子暫時(shí)施加噪聲等，也能夠?qū)κ┘釉跂艠O端子的電壓超過閾值電壓這一情況進(jìn)行抑制。即，對(duì)于半導(dǎo)體開關(guān)元件13，能夠提高噪聲耐量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)控制。
[0060]上述方案對(duì)于將由SiC或GaN等寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的MOSFET這種閾值電壓較低的元件用于半導(dǎo)體開關(guān)元件13的結(jié)構(gòu)特別有效。
[0061]〈實(shí)施方式3>
[0062]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。此外，在本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊及升壓整流電路中，對(duì)于與在實(shí)施方式2中說明的結(jié)構(gòu)要素同一或類似的要素標(biāo)記同一標(biāo)號(hào)，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行以下說明。
[0063]在上述的實(shí)施方式2 (圖4)中，在半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的柵極端子輸入有PWM信號(hào)，使半導(dǎo)體開關(guān)元件13的非傳輸期間(斷開期間)的切換定時(shí)、和半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的接通期間的切換定時(shí)同步。
[0064]與此相對(duì)，在本實(shí)施方式3中，在電壓供給部20中追加有信號(hào)振蕩部20e。并且，該信號(hào)振蕩部20e構(gòu)成為，將半導(dǎo)體開關(guān)元件13的斷開期間(非傳輸期間)的切換定時(shí)、和半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的接通期間的切換定時(shí)變?yōu)椴煌降姆讲ㄐ盘?hào)，輸入至半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的柵極端子。
[0065]圖7是表示在由以上結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路中，半導(dǎo)體開關(guān)元件13通斷切換時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖7中所示的A、B、C、D，與圖6中所示的點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C、點(diǎn)D相對(duì)應(yīng)。
[0066]在本實(shí)施方式3中，在A點(diǎn)的電位從L切換到H的時(shí)刻T2之前的時(shí)刻Tl，信號(hào)振蕩部20e將從L切換到H的方波信號(hào)輸入至半導(dǎo)體開關(guān)元件20d。另外，在A點(diǎn)的電位從H切換到L的時(shí)刻T3之后的時(shí)刻T4，信號(hào)振蕩部20e將從H切換到L的方波信號(hào)輸入至半導(dǎo)體開關(guān)元件20d。下面，對(duì)于各時(shí)刻Tl?T4的本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊以及升壓整流電路的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0067]在時(shí)刻Tl，由于點(diǎn)A的電位維持L，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a維持接通，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b維持?jǐn)嚅_。另一方面，由于半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的柵極端子從L切換到H，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件20d從斷開切換為接通。由此，點(diǎn)B的電位與點(diǎn)N的電位相等，點(diǎn)C的電位通過電荷泵式功能，從而以被充入電容56的電壓(例如5V)的量相對(duì)于點(diǎn)N的電位向負(fù)側(cè)下降。但是，由于半導(dǎo)體開關(guān)元件14a接通而半導(dǎo)體開關(guān)元件14b斷開，因此，點(diǎn)D的電位并不是點(diǎn)C的電位，而是維持為從電壓生成部15供給的電源電壓(例如15V)，半導(dǎo)體開關(guān)元件13維持接通。
[0068]在時(shí)刻T2，由于點(diǎn)A的電位從L切換到H，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a從接通切換為斷開，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b從斷開切換為接通。由此，點(diǎn)D的電位并不是上述電源電壓，而是與點(diǎn)C的電位相等，半導(dǎo)體開關(guān)元件13切斷。
[0069]在時(shí)刻T3，由于點(diǎn)A的電位從H切換到L，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a從斷開切換為接通，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b從接通切換為斷開。由此，點(diǎn)D的電位并不是點(diǎn)C的電位，而是與上述電源電壓相等，半導(dǎo)體開關(guān)元件13導(dǎo)通。
[0070]在時(shí)刻T4，由于點(diǎn)A的電位維持L，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件14a維持接通，半導(dǎo)體開關(guān)元件14b維持?jǐn)嚅_。另一方面，由于半導(dǎo)體開關(guān)元件20d的柵極端子從H切換到L，因此，半導(dǎo)體開關(guān)元件20d從接通切換為斷開。由此，通過使電流從電壓生成部15流過電阻20b及齊納二極管20c，從而點(diǎn)B的電位以齊納二極管20c的電壓VF (例如5V)的量而上升，電容56以與其相同的電壓(例如5V)被充入電荷。與之相伴，點(diǎn)C的電位變?yōu)?V。
[0071]根據(jù)上述本實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊11以及升壓整流電路1，能夠在比不向半導(dǎo)體開關(guān)元件13傳輸驅(qū)動(dòng)IC14的電源電壓的非傳輸期間T2?T3長(zhǎng)的期間Tl?T4內(nèi)，向半導(dǎo)體開關(guān)元件13供給負(fù)偏壓。因此，在非傳輸期間T2?T3 (半導(dǎo)體開關(guān)元件13斷開的期間)內(nèi)，能夠立即向半導(dǎo)體開關(guān)元件13供給負(fù)偏壓，從而能夠可靠地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)控制。
[0072]此外，本發(fā)明能夠在其發(fā)明的范圍內(nèi)，將各實(shí)施方式自由組合，或?qū)Ω鲗?shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?、省略?br> 【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體模塊，其具有: 電壓生成部，其能夠使用內(nèi)置的線性調(diào)節(jié)器功能，根據(jù)通過升壓轉(zhuǎn)換器升壓后的電壓生成用于驅(qū)動(dòng)所述升壓轉(zhuǎn)換器的電源電壓；以及散熱機(jī)構(gòu)，其搭載有所述電壓生成部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其還具有: 半導(dǎo)體開關(guān)元件，其包含在所述升壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)； 驅(qū)動(dòng)部，其通過基于規(guī)定信號(hào)將所述電源電壓傳輸至所述半導(dǎo)體開關(guān)元件，而對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及 電壓供給部，其能夠在包含非傳輸期間的規(guī)定期間內(nèi)，向所述半導(dǎo)體開關(guān)元件供給負(fù)偏壓，其中，該非傳輸期間是所述驅(qū)動(dòng)部不向所述半導(dǎo)體開關(guān)元件傳輸所述電源電壓的期間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其中， 所述規(guī)定期間比所述非傳輸期間長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體模塊，其中， 所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的材質(zhì)包括寬帶隙半導(dǎo)體。
5.一種升壓整流電路，其具有: 權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊； 包含在所述升壓轉(zhuǎn)換器中的電感；以及 與所述半導(dǎo)體模塊及所述電感連接的整流電路。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104038083SQ201410077138
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】酒井伸次, 加藤正博, 田中智典 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社