CN106558578A - 半导体功率模块及用于电动机的驱动*** - Google Patents

半导体功率模块及用于电动机的驱动*** Download PDF

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Abstract

根据本发明可容易地检测半导体功率模块的错误安装。根据本发明的一种半导体功率模块(9)包括：状态信号产生单元(90)，配置成检测该半导体功率模块(9)内的状态以及产生并输出表示所检测到的状态的状态信号；识别信息存储单元(91)，配置成预先存储用于识别所述半导体功率模块(9)的识别信息以及输出表示所述识别信息的识别信号；以及切换单元(92)，配置成选择所述状态信号产生单元(90)输出的状态信号和所述识别信息存储单元(91)输出的识别信号中的一者以及将所选择的信号输出至所述半导体功率模块(9)的外部。

Description

半导体功率模块及用于电动机的驱动***
相关申请的交叉引用
本申请基于2015年9月25日提交的第2015-188194号日本专利申请并要求其优先权权益，通过引用将该日本专利申请的全部公布内容并入本文。
技术领域
本发明涉及用于电动机的半导体功率模块及驱动***。例如，本发明涉及用于驱动电动机的半导体功率模块。
背景技术
功率模块是半导体装置的示例(例如，公布号为2015-68810的日本未审查专利申请和已公布的专利申请号为2008-535255的PCT国际公布的日文译文)。作为功率模块，已知有智能功率模块(intelligent power module,IPM)。IPM包括用于基于来自外部装置的驱动信号驱动电动马达的驱动电路和用于保护IPM自身的保护电路。
封装功率模块，生产出各种类型的封装件(packages)。例如，各种类型的封装件具有不同的额定电流。尽管功率模块具有各种类型的封装件，但是多数封装件具有相同的形状。这可引起如下问题：当在生产线上将功率模块的封装件安装到印刷线路板上时，将与待安装到该印刷线路板的封装件不同的封装件错误地安装到所述印刷线路板上。
例如，如果将具有15A额定电流的错误封装件安装到待安装具有15A的额定电流的封装件的产品上，可供给该产品所必需的电流，使得产品像其上正常地安装了封装件那样运行。但是，实际上，该产品在过电流状态下运行，这可导致该产品故障。因此，需要能够容易地检测功率模块封装件的错误安装的机制。
作为用于检测错误安装的方法，可以采用下述方法：将用于识别封装件类型的标签贴到封装件上并且由生产线上的操作者目视检查该标签。但是，在该方法中，标签的尺寸极小并且标签可能被隐藏在诸如散热片之类的其他实现模块之后。因此，存在花费操作员很多时间和工夫的问题。
发明内容
如前所述，存在半导体功率模块可能被错误安装的问题。
根据下文的描述以及附图，本发明解决的其它问题以及本发明的新特征将变得明朗。
根据一种实施方式，半导体功率模块包括切换单元，所述切换单元配置成选择表示半导体功率模块内的状态的状态信号和用于识别所述半导体功率模块的识别信号中的一种，以及输出所选择的信号至所述半导体功率模块的外部。
根据所述一种实施方式，能够容易地检测半导体功率模块的错误安装。
附图说明
根据下文结合附图对一些实施方式的描述，前述的以及其它的方面、优点和特征将更加清楚。其中：
图1是示出根据第一实施方式的电动机驱动***的框图；
图2是示出根据第一实施方式的电动机驱动***的运行的时序图；
图3是示出根据第二实施方式的电动机驱动***的框图；
图4是示出了根据实施方式的功率模块的示意方框图。
具体实施方式
下文将参照附图描述优选实施方式。在下文的实施方式中描述的具体数值仅是示例性地以便于理解实施方式，并不限制这些实施方式，除非特别指出。而且，为了描述清楚，对于本领域普通技术人员而言的明显事项会被选择性地省略和精简。
【第一实施方式】
首先参照图1，将描述根据第一实施方式的电动机驱动***1的配置。如图1所示，电动机驱动***1包括微控制单元(micro control unint，MCU)2、功率模块3和电动机4。
MCU2(功率模块控制单元)是控制用于驱动电动机4的功率模块3的半导体装置。具体而言，MCU2向功率模块3输出表示驱动电动机4的驱动信号，从而驱动电动机4。例如，驱动信号是表示向电动机4供给电流或中断电流供给的脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)信号。在PWM信号中，脉冲为高(High)的期间对应于给出向电动机4供应电流的指令的期间，脉冲为低(Low)的期间对应于给出中断向电动机4的电流供应的指令的期间。
功率模块3是根据来自MCU2的控制驱动电动机4的半导体装置。如图1中所示，功率模块3包括功率元件驱动单元10和功率元件11。功率模块3是，例如，其中封装了包括功率元件驱动单元10的半导体芯片和包括功率元件11的半导体芯片的半导体封装。
功率元件驱动单元10(控制单元)是控制功率元件11的电路，所述功率元件11以从MCU2输出的驱动信号所表示的方式运行，从而驱动电动机4。例如，功率元件驱动单元10是高压集成电路(HVIC)。功率元件11根据来自功率元件驱动单元10的控制向电动机4供给电流，从而驱动电动机4。例如，功率元件11是诸如功率晶体管之类的开关元件。例如，所述功率晶体管是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
具体而言，在从MCU2输出的作为驱动信号的PWM信号为高的时间段内，功率元件驱动单元10接通功率元件11以向电动机4供给电流。在从MCU2输出的作为驱动信号的PWM信号为低的时间段内，功率元件驱动单元10断开功率元件11以中断向电动机4的电流供应。
电动机4也就是所谓的马达。电动机4基于功率模块3供应的电流进行转动。如前文所述，在来自MCU2的PWM信号为高的时间段内，功率模块3向电动机4供应电流。相应地，电动机4的旋转速度根据PWM信号中脉冲为高的时间段相对于脉冲周期的比率(所谓的占空比)的增大而增大。
功率元件驱动单元10包括温度信号产生单元20、识别信息存储单元21、欠压锁定(Under Voltage Lock Out，UVLO)检测单元22、过电流检测单元23、FO信号产生单元24、上升沿检测单元25、切换单元26和时钟信号产生单元27。
温度信号产生单元20是测量功率模块3内的温度以及产生表示所测得的温度的温度信号的电路。温度信号产生单元20向切换单元26输出产生的温度信号。
识别信息存储单元21是存储唯一表示功率模块3的类型的识别信息的电路。例如，所述识别信息是表示功率模块3的产品编号以及功率模块3的版本的信息。识别信息存储单元21向切换单元26输出存储在其内的识别信息作为识别信号。
UVLO检测单元22判定供给至功率模块3的电压是否等于或大于预定电压阈值，产生表示判定结果的UVLO信号并输出UVLO信号至功率元件驱动单元10。UVLO信号被输入至FO信号产生单元24。
所述电压阈值是预先确定的值，作为功率模块3正常运行所必需的最小电压。具体而言，当供应至功率模块3的电压等于或大于电压阈值时，功率模块3的正常运行是有保障的。另一方面，当供应至功率模块3的电压小于电压阈值时，功率模块3的正常运行是没有保障的。
在第一实施方式中，将描述这样的实施例：在该实施例中，表示供应至功率模块3的电压等于或大于电压阈值的UVLO信号为低电平(Low)，而表示供应至功率模块3的电压小于电压阈值的UVLO信号为高电平(High)。
过电流检测单元23是在功率模块3中检测过电流的电路。过电流检测单元23判定供应至功率模块3的电流是否等于或大于预先确定的电流阈值，产生表示判定结果的过电流检测信号，以及输出所述过电流检测信号至FO信号产生单元。
所述电流阈值是预先确定的值，假定等于或大于该电流阈值的电流被确定为过电流。具体而言，当供应至功率模块3的电流小于电流阈值时，功率模块3的正常运行是有保障的。另一方面，当供应至功率模块3的电流等于或大于电流阈值时，功率模块3的正常运行是没有保障的。
FO(Fault Output，故障输出)信号产生单元24是执行下述操作的电路：产生表示功率模块3是否异常的FO信号以及通过功率元件驱动单元10中包含的检测端向上升沿检测单元25和MCU2输出产生的FO信号。
当从UVLO检测单元22输出的UVLO信号表示供给给功率模块3的电压小于电压阈值时，或，当从过电流检测单元23输出的过电流检测信号表示供给至功率模块3的电流等于或大于电流阈值时，FO信号产生单元24产生表示功率模块3异常的FO信号。另一方面，当从UVLO检测单元22输出的UVLO信号表示供给给功率模块3的电压等于或大于电压阈值时以及当从过电流检测单元23输出的过电流检测信号表示供给至功率模块3的电流小于电流阈值时，FO信号产生单元24产生表示功率模块3正常的FO信号。
在第一实施方式中，下文将描述这样的实施例：在该实施例中，表示功率模块3正常的FO信号为高并且表示功率模块3异常的FO信号为低。
上升沿检测单元25是执行下述操作的电路：检测FO信号的上升沿(在上升沿，从FO信号产生单元24输出的FO信号从低电平变为高电平)以及控制通过切换单元26选择的信号的切换。更具体而言，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自识别信息存储单元21的识别信号的指示信号。在上述预定时间段结束之后，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自温度信号产生单元20的温度信号的指示信号。
切换单元26根据上升沿检测单元25的控制选择从温度信号产生单元20输出的温度信号和从识别信息存储单元21输出的识别信息中的一者，并通过功率元件驱动单元10中包含的检测端向MCU2输出所选择的信号。更具体而言，在上升沿检测单元25输出表示选择来自温度信号产生单元20的温度信号的指示信号的时间段内，切换单元26选择来自温度信号产生单元20的温度信号并向MCU2输出该温度信号。另一方面，在上升沿检测单元25输出表示选择来自识别信息存储单元21的识别信号的时间段内，切换单元26选择来自识别信息存储单元21的识别信号并向MCU2输出该识别信号。输出识别信号或温度信号的检测端(第一检测端)是与输出FO信号的检测端(第二检测终端)不同的检测端。
时钟信号产生单元27是产生时钟信号并向功率元件驱动单元10中的电路20至电路26中的每一者提供时钟信号的电路。功率元件驱动单元10中所包含的电路20、电路21和电路25中的每一者基于时钟信号产生单元27提供的时钟信号运行。
采用上述配置，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内，功率模块3向MCU2输出识别信号，功率模块3恢复至正常运行状态，并且功率模块3在所述预定时间段结束之后向MCU2输出温度信号。
相应地，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内，MCU2可获得从功率模块3输出的信号作为识别信号。MCU2可基于获得的识别信号执行便于对功率模块3的错误安装进行检测的处理。
例如，MCU2可在与MCU2连接的个人电脑(PC)(未图示)的显示装置上显示识别信号所表示的内容。MCU2和PC可通过有线连接。MCU2通过串行通信向PC有线传输从功率模块3获得的识别信号。所述串行通信是，例如，使用UART(Universal Asynchronous ReceiverTransmitter，通用异步收发传输器)的通信。PC在与该PC连接的显示装置上显示从MCU2传输来的识别信号所表示的内容。用于执行如上所述的显示所述识别信号所表示的内容这一操作的功能，可以作为待在生产线上的检验处理期间执行的运行模式在MCU2上实现。所述显示装置为，例如，液晶显示器、有机电致发光显示器或等离子显示器。
根据这种配置，操作员通过检查在显示装置上显示的内容可容易地确定功率模块3的类型。换言之，可容易地检查功率模块的错误安装。因此，即使在产品装配之后，也可容易地检查功率模块的错误安装。
当在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内从功率模块3输出的信号不是识别信号时，MCU2可以禁止对功率模块3的控制，或者可以禁止MCU2自身的运行。例如，当从功率模块3获得的信号所表示的值不是识别信号所具有的值时，MCU2禁止对功率模块3的控制，或者禁止MCU2自身的运行。
根据这种配置，在产品出货后，可对假冒产品采取措施。例如，在产品出货后，如果将功率模块3装入假冒产品中，则能禁止该产品的使用。
在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段结束之后，MCU2获得从功率模块3输出的信号作为温度信号。而且，MCU2根据由所获得的温度信号表示的温度改变由所述驱动信号表示的内容。例如，当功率模块3的温度高时，有必要通过降低待从功率元件11向电动机4供给的电流的量来抑制温度上升。因此，MCU2以如下方式执行反馈控制：当由温度信号表示的温度上升，降低作为驱动信号输出的PWM信号的占空比以及减小待从功率元件11向电动机4供应的电流的量。
在这种情况下，当从功率模块3输出的FO信号表示功率模块3异常时，MCU2停止用于驱动电动机4的控制。另一方面，当从功率模块3输出的FO信号表示功率模块3正常时，MCU2执行用于驱动电动机4的控制。
更具体而言，当从功率模块3输出的FO信号表示功率模块3异常时，MCU2改变驱动信号所表示的内容以停止对电动机4的驱动。换言之，MCU2将输出作为驱动信号的PWM信号保持在低电平。
接下来参照图2，将描述根据所述第一实施方式的电动机驱动***1的运行。
时间段(period)T1：
电动机驱动***1通电以开始向MCU2和功率模块3中的每一者供给电压。供给至MCU2和功率模块3中的每一者的电压逐渐增大，以便启动MCU2和功率模块3。
时间段T2：
当供给至功率模块3的电压等于或大于第一电压阈值时，UVLO检测单元22向FO信号产生单元24输出表示供给至功率模块3的电压等于或大于该电压阈值的UVLO信号。具体而言，UVLO检测单元22将UVLO信号设置为低电平并向FO信号产生单元24输出该UVLO信号。FO信号产生单元24根据从UVLO检测单元22输出的低电平FO信号将FO信号设置为高电平，并向上升沿检测单元25和MCU2输出该FO信号。
相应地，上升沿检测单元25检测从FO信号产生单元24输出的FO信号的上升沿。因此，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自识别信息存储单元21的识别信号的指示信号。这样，在所述预定时间段内，切换单元26选择所述识别信号并向MCU2输出该识别信号，所述识别信号是多个信号(即来自温度信号产生单元20的温度信号和来自识别信息存储单元21的识别信号)中的一者。
而且，MCU2检测从FO信号产生单元24输出的FO信号的上升沿作为中断信号。在检测到对应于FO信号的上升沿的中断信号之后的预定时间段内，MCU2获得从切换单元26输出的信号作为表示关于功率模块3的识别信息的信号。
一检测到对应于FO信号的上升沿的中断信号，MCU2就开始驱动电动机4。具体而言，MCU2将输出作为驱动信号的PWM信号从保持低电平的状态改变为形成脉冲的状态。
时间段T3：
在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段结束之后，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自温度信号产生单元20的温度信号的指示信号。相应地，在所述预定时间结束之后，切换单元26选择温度信号并向MCU2输出该温度信号，所述温度信号是多个信号(即来自温度信号产生单元20的温度信号和来自识别信息存储单元21的识别信号)中的一个。
在对应于FO信号的上升沿的中断信号被检测到之后的预定时间结束之后，MCU2获得从切换单元26输出的信号作为表示功率模块3的温度的温度信号。换言之，MCU2基于由所述温度信号表示的温度执行对电动机4的反馈控制。
时间段T4：
在此假设在电动机驱动***1的供电***发生了一些故障并且供应至功率模块3的电压降低。当供应至功率模块3的电压小于第二电压阈值时，UVLO检测单元22向FO信号产生单元24输出表示功率模块3的电压小于所述电压阈值的UVLO信号。换言之，UVLO检测单元22将UVLO信号设置为高电平并向FO信号产生单元24输出该UVLO信号。FO信号产生单元24根据从UVLO检测单元22输出的高电平FO信号将FO信号设置为低电平，并向上升沿检测单元25和MCU2输出该FO信号。
如上所述，在这种情况下，用于确定供给至功率模块3的电压是否从小于电压阈值的电压变为等于或大于电压阈值的电压的值，以及用于确定供给至功率模块3的电压是否从等于或大于电压阈值的电压变为小于电压阈值的电压的值，可以被分别提供作为电压阈值。图2示出第一电压阈值小于第二电压阈值的实施例。可以为用于确定供给至功率模块3的电压是否从小于电压阈值的电压变为等于或大于电压阈值的电压的值以及用于确定供给至功率模块3的电压是否从等于或大于电压阈值的电压变为小于电压阈值的电压的值提供共同值(common value)。
MCU2检测从FO信号产生单元24输出的FO信号的下降沿作为中断信号。当检测到该表示FO信号下降沿的中断信号时，MCU2停止对电动机4的驱动。具体而言，MCU2将待输出作为驱动信号的PWM信号从形成脉冲的状态改变为保持低电平的状态。
时间段T5：
在此假设在电动机驱动***1的供电***发生的故障已经被解决并且供给至功率模块3的电压已经恢复至正常电压。当供应至功率模块3的电压等于或大于第一电压阈值时，UVLO检测单元22向FO信号产生单元24输出表示供给至功率模块3的电压等于或大于所述电压阈值的UVLO信号。具体而言，UVLO检测单元22将UVLO信号设置为高电平并向FO信号产生单元24输出该UVLO信号。FO信号产生单元24根据从UVLO检测单元22输出的低电平FO信号将FO信号设置为高电平，并向上升沿检测单元25和MCU2输出该FO信号。
相应地，以与上文关于时间段2所述的相同方式，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间段内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自识别信息存储单元21的识别信号的指示信号。同样，在所述预定时间段内，以与上文关于时间段T2所述的相同方式，切换单元26选择该识别信号并向MCU2输出该识别信号。
以与上文关于时间段T2所述的相同方式，在检测到对应于FO信号的上升沿的中断信号之后的预定时间段内，MCU2获得从切换单元26输出的信号作为表示关于功率模块3的识别信息的信号。当检测到对应于FO信号的上升沿的中断信号时，MCU2改变通过驱动信号表示的内容以开始对电动机4的驱动。
时间段T6：
以与上文关于时间段T3所述的相同方式，在检测到FO信号的上升沿之后的预定时间结束之后，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自温度信号产生单元20的温度信号的指示信号。同样，以与上文关于时间段T3所述的相同方式，在所述预定时间段结束之后，切换单元26选择温度信号并向MCU2输出该温度信号。
以与上文关于时间段T3所述的相同方式，在检测到中断信号之后的预定时间段结束之后，MCU2获取从切换单元26输出的信号作为表示功率模块3的温度的温度信号。换言之，MCU2基于由所述温度信号表示的温度执行对电动机4的反馈控制。
如上所述，在第一实施方式中，功率模块3包括状态信号产生单元(对应于温度信号产生单元20)、识别信息存储单元21和切换单元26。所述状态信号产生单元检测功率模块3的状态(例如，温度)、产生表示所检测到的状态的状态信号(温度信号)以及输出该状态信号。识别信息存储单元21预先存储用于识别功率模块3的识别信息，以及输出表示所述识别信息的识别信号。从状态信号产生单元输出的状态信号和从识别信息存储单元21输出的识别信号中的一者被选择，并且被选择的信号被输出至功率模块3的外部。
根据这种配置，能在期望的时刻(desired timing)从功率模块3获取表示用于识别功率模块3的的识别信息的识别信号而不是状态信号。因此，能基于识别信号容易地确认功率模块3是否为期望的功率模块。例如，在显示装置上显示由识别信号所表示的识别信息以便于操作员能够容易地辨认功率模块3是否是期望的功率模块。因此，能够容易地检测功率模块的错误安装。
进一步地，如上所述，在第一实施方式中，功率模块3包括FO信号产生单元24和上升沿检测单元25。FO信号产生单元24产生表示功率模块3是否异常的故障输出信号并将该故障输出信号输出至功率模块3的外部，上升沿检测单元25检测从FO信号产生单元24输出的FO信号(故障输出信号)已经从表示功率模块3异常的状态切换为表示功率模块3正常的状态。在检测FO信号已经被从表示功率模块3异常的状态切换为表示功率模块3正常的状态之后的预定时间段内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择识别信号的指示信号。切换单元26在从上升沿检测单元25输出所述指示信号的时间段内选择识别信号，所述从上升沿检测单元25输出指示信号的时间段作为在所述半导体功率模块恢复至正常运行状态之后的预定时间段。
根据这种配置，可以仅通过在包括用于产生和输出状态信号(例如，温度信号)的功能以及用于产生和输出FO信号的功能的功率模块上另外安装识别信息存储单元21、上升沿检测单元25和切换单元26而不改变其配置，增加如前所述的用于方便检测错误安装的功能。
<第二实施方式>
接下来，将描述第二实施方式。参照图3，将描述根据第二实施方式的电动机驱动***1的配置。如图3所示，根据第二实施方式的电动机驱动***1与图1所示的根据第一实施方式的电动机驱动***1的不同在于：根据第二实施方式的电动机驱动***1不包括UVLO检测单元22、过电流检测单元23和FO信号产生单元24。并且，上升沿检测单元25接收来自MCU2的请求信号而不是来自FO信号产生单元24的FO信号。
在根据第二实施方式的电动机驱动***1中，MCU2向上升沿检测单元25输出表示是否请求输出识别信息的请求信号。更具体而言，MCU2输出高(High)信号作为请求输出识别信息的请求信号。另一方面，MCU2输出低(Low)信号作为不请求输出识别信息的请求信号。
在电动机驱动***1(MCU2和功率模块3)通电并且MCU2的启动已经完成以开始运行之后的预定时间段结束之后，MCU2向上升沿检测单元25输出请求输出识别信息的请求信号。所述预定时间段以如下方式确定：如上所述的请求输出识别信息的请求信号被输出至上升沿检测单元25时的时序(timing)与在下述确定的预定时间段结束之后的时序(timing)一致，该预定时间段确定为从电动机驱动***1(MCU2和功率模块3)通电的时刻到供应至功率模块3的电压稳定并且功率模块3恢复为正常运行状态的时刻所需的时间段。
因此，上升沿检测单元25检测从MCU2输出的请求信号的上升沿。相应地，在检测到请求信号的上升沿之后的预定时间段内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自识别信息存储单元21的识别信号的指示信号。因此，在所述预定时间段内，切换单元26选择识别信号并输出识别信号至MCU2，所述识别信号是多个信号即来自温度信号产生单元20的温度信号和来自识别信息存储单元21的识别信号中的一者。
在开始输出请求输出识别信息的请求信号之后的预定时间段内，MCU2获得从切换单元26输出的信号，作为表示关于功率模块3的识别信息的信号。
在检测到请求信号的上升沿之后的预定时间段结束之后，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择来自温度信号产生单元20的温度信号的指示信号。相应地，在所述预定时间结束之后，切换单元26选择温度信号并输出温度信号至MCU2。所述温度信号是多个信号即来自温度信号产生单元20的温度信号和来自识别信息存储单元21的识别信号中的一者。
在开始输出请求输出识别信息的请求信号之后的预定时间段结束之后，MCU2获得从切换单元26输出的信号作为表示功率模块3的温度的温度信号。
如上文所述，在第二实施方式中，功率模块3包括上升沿检测单元25，该上升沿检测单元25在预定时间结束之后检测接收到的来自外部电路(MCU2)的请求信号，所述预定时间确定为：从功率模块3通电时至功率模块3的电压稳定时所需的时间段。在检测到来自外部电路的请求信号之后的预定时间内，上升沿检测单元25向切换单元26输出表示选择识别信号的指示信号。在指示信号从上升沿检测单元25输出的时间段内，切换单元26选择识别信号，指示信号从上升沿检测单元25输出的时间段作为功率模块恢复正常运行状态之后的预定时间段。
根据这种配置，即使是没有用于产生和输出FO信号的功能的功率模块也能被额外的配设用于方便检测错误安装的功能。MCU2可以在待获取识别信号的任意时刻输出请求信号，并且可以仅在该时刻获取该识别信号。因此，能够降低MCU2的处理负荷。
<实施方式概要>
参照图4，下面将描述半导体功率模块9的配置，半导体功率模块9的配置是根据第一实施方式和第二实施方式的功率模块3的示意性配置。如图4所示，半导体功率模块9包括状态信号产生单元90、识别信息存储单元91和切换单元92。
状态信号产生单元90检测半导体功率模块9中的状态，产生表示所检测到的状态的状态信号，以及输出该状态信号。状态信号产生单元90对应于温度信号产生单元20。
识别信息存储单元91预先存储用于识别半导体功率模块的识别信息。该识别信息存储单元91输出表示识别信息的识别信号。该识别信息存储单元91对应于识别信息存储单元21。
切换单元92选择从状态信号产生单元90输出的状态信号和从识别信息存储单元91输出的识别信号中的一种，并输出所选择的信号至半导体功率模块9的外部。切换单元92对应于切换单元26。
根据这样的配置，能在期望的时刻从半导体功率模块9获得表示用于识别半导体功率模块9的识别信息的识别信号，而不是状态信号。相应地，可基于识别信号容易地辨认半导体功率模块9是否是期望的功率模块。例如，在显示装置上显示由识别信号表示的识别信息以便操作者能容易地确认半导体功率模块9是否是期望的功率模块。从而，能够更加容易地检测功率模块的错误安装。
尽管上文已经基于实施方式对由发明人完成的本发明进行了详细说明，但本发明不限于上述实施方式，并且在不脱离本发明范围的情况下可以各种方式修改。例如，在根据上文所述的实施方式的半导体装置中，半导体基底、半导体层、扩散层(扩散区域)等的导电型(p型或n型)可以颠倒。相应地，当n型和p型导电型中的一者被定义为第一导电型而另一导电类型被定义为第二导电型时，第一导电型可以是p型而第二导电型可以是n型。反之，第一导电型可以是n型而第二导电型可以是p型。
上述实施方式举例说明了这样的实施例：在该实施例中，向MCU2输出并由切换单元26从识别信号切换的信号是表示功率模块3的温度的温度信号。但是，该信号不限于温度信号，并且可以使用任何其它状态信号，只要该信号是表示功率模块3的状态的状态信号。例如，向MCU2输出并且由切换单元26从识别信号切换的信号可以是表示待供给至功率模块3的电压或电流的信号。
上述实施方式举例说明了这样的实施例：在该实施例中，在包括功率元件驱动单元10的半导体芯片内检测功率模块3的温度。但是，用于检测功率模块3的温度的方法不限于此。可以在包括功率元件11的半导体芯片内检测功率模块3的温度。例如，可以在功率元件11的有源区(例如，IGBT)或在连接于功率元件11的FRD(fast recovery diode，快速恢复二极管)包含温度检测二极管，并且温度检测二极管的VF(forward voltage，正向电压)的监控输出可以被输入至切换单元26作为温度信号。根据这种配置，MCU2能基于温度信号实时监测结温(junction temperature)Tj。这在电动机驱动***1被应用于需要高精确度温度监测的装置(例如，工业装置)时是有效的。
上述实施方式举例说明了这样的实施例：在该实施例中，如图2所示，基于由时钟信号产生单元27产生的时钟信号，从功率模块3向MCU2输出模拟值作为温度信号。但是，温度信号不限于此。例如，可以从功率模块3向MCU2输出数字值作为温度信号。更具体而言，根据上述实施方式的MCU2可以包括A/D转换电路并通过使用A/D转换电路将温度信号从模拟值转换为数字值来获得温度信号。
上述实施方式举例说明了这样的实施例：在该实施例中，如图2所示，基于通过时钟信号产生单元27产生的时钟信号，从功率模块3向MCU2输出高信号和低信号(数字值)的组合作为识别信号。但是，该识别信号不限于此。例如，可以从功率模块3向MCU2输出模拟量作为识别信号。相应地，在这种情况下，根据上述实施方式的MCU2可以通过使用在MCU2中包含的A/D转换电路将识别信号从模拟量转换为数字量来获得识别信号。
在上述实施方式中，当通过UVLO检测单元22检测到供应至功率模块3的电压的电压降时，或者当通过过电流检测单元23检测到供应至功率模块3的电流的过电流状态时，FO信号产生单元24产生表示功率模块3异常的FO信号。但是，可以检测任何其它故障。例如，功率元件驱动单元10可以包括用于检测供给至MCU2的电压的电压降作为故障的电路。该电路判定供应至MCU2的电压是否等于或大于预定电压阈值，以及向FO信号产生单元24输出表示判定结果的信号。当该电路输出表示供给至MCU2的电压小于预定电压阈值的信号时，FO信号产生单元24可以产生表示功率模块3异常的FO信号。
本领域的普通技术人员可以根据需要组合第一实施方式和第二实施方式。
尽管已根据多个实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，在所附权利要求的思想和范围内，本发明能够以各种不同的变形例实现，并且本发明不限于上述示例。
而且，权利要求的范围不受上述实施方式的限制。
并且，应当注意，申请人的目的是包含所有权利要求要素的等同要素，即使后续在审查过程中进行了修改。

Claims (13)

1.一种配置成驱动电动机的半导体功率模块，所述半导体功率模块包括：
状态信号产生单元，该状态信号产生单元配置成检测该半导体功率模块内的状态、产生表示所检测到的状态的状态信号以及输出所述状态信号；
识别信息存储单元，该识别信息存储单元配置成预先存储用于识别所述半导体功率模块的识别信息，以及输出表示所述识别信息的识别信号；和
切换单元，该切换单元配置成选择所述状态信号产生单元输出的状态信号和所述识别信息存储单元输出的识别信号中的一者，以及将所选择的信号输出至所述半导体功率模块的外部。
2.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中，在所述半导体功率模块恢复至正常运行状态之后的预定时间段内，所述切换单元选择所述识别信号。
3.根据权利要求2所述的半导体功率模块，还包括：
故障输出信号产生单元，该故障输出信号产生单元配置成产生表示所述半导体功率模块是否异常的故障输出信号，以及将所述故障输出信号输出至所述半导体功率模块的外部；和
检测单元，该检测单元配置成检测从所述故障输出信号产生单元输出的故障输出信号从表示所述半导体功率模块异常的状态切换为表示所述半导体功率模块正常的状态，其中，
在检测到所述故障输出信号从表示所述半导体功率模块异常的状态切换为表示所述半导体功率模块正常的状态之后的预定时间段内，所述检测单元向所述切换单元输出表示选择所述识别信号的指示信号，以及，
所述切换单元在所述检测单元输出所述指示信号的时间段内选择所述识别信号，所述检测单元输出所述指示信号的时间段被设置为在所述半导体功率模块恢复至正常运行状态之后的预定时间段。
4.根据权利要求2所述的半导体功率模块，还包括：
检测单元，该检测单元配置成在预定时间段结束之后检测接收到的来自外部电路的请求信号，该预定时间段是在所述半导体功率模块通电之后稳定所述半导体功率模块的电压所需的时间段，其中，
在检测到来自所述外部电路的所述请求信号之后的预定时间段内，所述检测单元向所述切换单元输出表示选择所述识别信号的指示信号，以及
所述切换单元在所述检测单元输出所述指示信号的时间段内选择所述识别信号，所述检测单元输出所述指示信号的时间段被设置为在所述半导体功率模块恢复至正常运行状态之后的预定时间段。
5.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中，所述状态为所述半导体功率模块内的温度。
6.根据权利要求3所述的半导体功率模块，进一步包括：
欠压锁定单元，该欠压锁定单元配置成确定供应至所述半导体功率模块的电压是否小于预定电压阈值，所述预定电压阈值被设置为所述半导体功率模块正常运行所需的最小电压；
其中，当所述欠压锁定单元确定供应至所述半导体功率模块的电压等于或大于所述电压阈值时，所述故障输出信号产生单元将所述故障输出信号切换为表示所述半导体功率模块正常的状态。
7.根据权利要求3所述的半导体功率模块，进一步包括：
过电流检测单元，该过电流检测单元配置成确定供应至所述半导体功率模块的电流是否等于或大于预定电流阈值，等于或大于所述预定电流阈值的电流被确定为过电流，以及
当所述过电流检测单元确定供应至所述半导体功率模块的电流小于所述电流阈值时，所述故障输出信号产生单元将所述故障输出信号切换为表示所述半导体功率模块正常的状态。
8.一种半导体功率模块，包括：
功率元件；和
控制单元，该控制单元配置成控制所述功率元件的运行；
其中，所述控制单元包括：
检测端；
状态信号产生单元，该状态信号产生单元配置成检测所述半导体功率模块内的状态以及输出表示所检测到的状态的状态信号；
识别信息存储单元，该识别信息存储单元配置成存储识别信息以及输出表示所述识别信息的识别信号；和
切换单元，该切换单元配置成选择所述状态信号和识别信号中的一者以及通过所述检测端将所选择的信号输出至所述半导体功率模块的外部。
9.根据权利要求8所述的半导体功率模块，其中，
所述检测端是第一检测端，
所述控制单元还包括：
第二检测端，和
故障检测单元，该故障检测单元配置成通过所述第二检测端向外部输出故障检测信号，所述故障检测信号表示所述半导体功率模块的故障状态，以及
所述切换单元根据所述故障检测信号的变化选择所述识别信号并通过所述第一检测端将所述识别信号输出至所述半导体功率模块的外部，然后选择所述状态信号并通过所述第一检测端将所述状态信号输出至所述半导体功率模块的外部。
10.根据权利要求9所述的半导体功率模块，其中，在所述故障检测信号表示从故障状态变成正常状态之后的预定时间段内，所述切换单元选择所述识别信号并从所述第一检测端输出所述识别信号。
11.根据权利要求8所述的半导体功率模块，其中，在在电源电压被供应至所述半导体功率模块之后稳定所述半导体功率模块的运行所需的预定时间段结束之后，所述切换单元在预定时间段内选择所述识别信号以及从所述检测端输出所述识别信号。
12.根据权利要求8所述的半导体功率模块，其中，所述状态信号产生单元是温度检测电路，该温度检测电路配置成检测所述控制单元内的温度，并且所述状态信号是温度检测信号。
13.一种用于电动机的驱动***，包括：
半导体功率模块，该半导体功率模块包括功率元件和配置成控制所述功率元件的控制单元；和
功率模块控制单元，该功率模块控制单元配置成控制所述半导体功率模块；
其中，所述控制单元包括：
第一检测端和第二检测端；
故障检测单元，该故障检测单元配置成通过所述第一检测端向所述功率模块控制单元输出故障检测信号，所述故障检测信号表示所述半导体功率模块的故障状态；
状态信号产生单元，该状态信号产生单元配置成检测所述半导体功率模块内的状态以及通过所述第二检测端输出表示所检测到的状态的状态信号；
识别信息存储单元，该识别信息存储单元配置成存储识别信息以及输出表示所述识别信息的识别信号；和
切换单元，该切换单元配置成根据所述故障检测信号选择所述状态信号和识别信号中的一者，以及通过所述第二检测端向所述功率模块控制单元提供所选择的信号；
在所述故障检测信号检测到所述半导体功率模块处于正常状态之后的预定时间段内，所述功率模块控制单元获得从所述第二检测端输出的信号作为所述识别信号，以及，在所述预定时间段之后，所述功率模块控制单元获得所述状态信号。
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