JP2018505545A - 熱制御された電子デバイス - Google Patents
熱制御された電子デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018505545A JP2018505545A JP2017528522A JP2017528522A JP2018505545A JP 2018505545 A JP2018505545 A JP 2018505545A JP 2017528522 A JP2017528522 A JP 2017528522A JP 2017528522 A JP2017528522 A JP 2017528522A JP 2018505545 A JP2018505545 A JP 2018505545A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat flux
- gradient
- control signal
- electrical control
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
- H03K17/145—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
少なくとも1つの電子構成要素、
熱電異方性に基づく勾配熱流束センサー「GHFS」であって、電子構成要素が発生する熱を伝導するように、かつ、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成するように、適合された、勾配熱流束センサー、及び
電気制御信号に対する応答性を有し、少なくとも部分的に電気制御信号に基づいて電子構成要素の電流を管理するように適合された、コントローラ。
熱電異方性に基づく勾配熱流束センサーからの電気制御信号を受信するステップであって、勾配熱流束センサーが、電子構成要素が発生する熱を伝導し、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成する、ステップ、及び、
少なくとも部分的に電気制御信号に基づいて電子構成要素の電流を管理するステップ。
アクション301: 電子構成要素が発生する熱を伝導する熱電異方性に基づく勾配熱流束センサー「GHFS」からの電気制御信号を受信するステップであって、勾配熱流束センサーが、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成する、ステップ、及び、
アクション302: 少なくとも部分的に電気制御信号に基づいて電子構成要素の電流を管理するステップ。
少なくとも1つの電子構成要素、
ヒートシンク要素、
熱電異方性に基づく勾配熱流束センサー「GHFS」であって、電子構成要素が発生する熱を伝導するように、かつ、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成するように、適合され、電子構成要素の発熱部分からヒートシンク要素までの熱伝導経路の少なくとも一部を構成している、勾配熱流束センサー、及び
電気制御信号に対する応答性を有し、少なくとも部分的に電気制御信号に基づいて電子構成要素の電流を管理するように適合された、コントローラ。
熱電異方性に基づく勾配熱流束センサーからの電気制御信号を受信するステップであって、勾配熱流束センサーが、電子構成要素が発生する熱を伝導し、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成し、勾配熱流束センサーが、電子構成要素の発熱部分からヒートシンク要素までの熱伝導経路の少なくとも一部を構成している、ステップ、及び、
少なくとも部分的に電気制御信号に基づいて電子構成要素の電流を管理するステップ。
Claims (16)
- 少なくとも1つの電子構成要素(101、201、221)を備える電子デバイスであって、
熱電異方性に基づく勾配熱流束センサー(102、202、222)であって、前記電子構成要素が発生する熱を伝導するように、かつ、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成するように、適合された、勾配熱流束センサーと、
前記電気制御信号に対する応答性を有し、少なくとも部分的に前記電気制御信号に基づいて前記電子構成要素の電流を管理するように適合された、コントローラ(103、203)と、
をさらに備えることを特徴とする、電子デバイス。 - 前記勾配熱流束センサー(102)が、前記電子構成要素の発熱部分から前記電子デバイスのヒートシンク要素(104)までの熱伝導経路の少なくとも一部を構成している、請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記勾配熱流束センサーは、少なくとも2つのセンサー要素(111〜118)を備え、前記少なくとも2つのセンサー要素は、変化する磁束によって誘発される当該センサー要素に対する妨害電圧が実質的に同じである状況を達成するように、並置され、かつ、前記変化する磁束によって誘発される前記センサー要素に対する前記妨害電圧が少なくとも部分的に互いに相殺するように適合されるべく、電気的に直列に接続されている、請求項1又は2に記載の電子デバイス。
- 前記コントローラが、前記電気制御信号が第1の安全限界を超える熱流束を示している状況に応答して、前記電子構成要素のスイッチング周波数を低減させるように適合されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記コントローラが、前記電気制御信号が第2の安全限界を超える熱流束を示している状況に応答して、前記電子構成要素の短絡保護を起動するように適合されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記電子デバイスは、他の電子構成要素(221)と、他の勾配熱流束センサー(222)であって、前記他の電子構成要素が発生する熱を伝導するようにかつ当該他の勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する他の電気制御信号を生成するように適合された、他の勾配熱流束センサーと、を備え、前記電子構成要素(201、221)が、並列に接続されており、前記コントローラが、前記並列接続された電子構成要素の電流の平衡を保つために少なくとも部分的に前記電気制御信号に基づいて前記並列接続された電子構成要素の動作を制御するように適合されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記勾配熱流束センサーは、当該勾配熱流束センサーを通る前記熱流束に平行な第2の温度勾配成分に対し横断方向の第1の温度勾配成分に比例する前記電気制御信号を生成するための異方性材料を備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記異方性材料が、ビスマスである、請求項7に記載の電子デバイス。
- 前記勾配熱流束センサーは、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に平行な第2の温度勾配成分に対し横断方向の第1の温度勾配成分に比例する電気制御信号を生成するための多層構造を備え、前記多層構造の層が、前記熱流束を受けるための前記勾配熱流束センサーの表面に対して、斜めになっている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記多層構造は、複数の第1の層と複数の第2の層とを備え、前記第2の層が、半導体材料で製造されており、かつ、前記第1の層と交互配置されており、前記第1の層が、金属、金属合金又は半導体材料で製造されている、請求項9に記載の電子デバイス。
- 前記電子構成要素が、バイポーラ接合トランジスタ「BJT」、ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ「IGBT」、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ「GTO」、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ「MOSFET」、集積化ゲート転流型サイリスタ「IGCT」、電子注入促進型ゲートトランジスタ「IEGT」のうちの少なくとも1つを備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 電子構成要素が発生する熱を伝導する熱電異方性に基づく勾配熱流束センサーからの電気制御信号を受信するステップ(301)であって、前記勾配熱流束センサーが、当該勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する電気制御信号を生成する、ステップと、
少なくとも部分的に前記電気制御信号に基づいて前記電子構成要素の電流を管理するステップ(302)と、
を備える、方法。 - 前記電気制御信号が、前記勾配熱流束センサーの少なくとも2つの並置された直列接続されたセンサー要素から受信され、変化する磁束により誘発される前記センサー要素に対する妨害電圧が、前記少なくとも2つのセンサー要素の並置に起因して実質的に同じであり、前記妨害電圧が、前記少なくとも2つのセンサー要素の直列接続に少なくとも部分的に起因して互いに相殺し合う、請求項12に記載の方法。
- 前記電気制御信号が第1の安全限界を超える熱流束を示している状況に応答して、前記電子構成要素のスイッチング周波数を低減させるステップを備える、請求項12又は13に記載の方法。
- 前記電気制御信号が第2の安全限界を超える熱流束を示している状況に応答して、前記電子構成要素の短絡保護を起動するステップを備える、請求項12〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電気制御信号及び他の勾配熱流束センサーから受信した他の電気制御信号に基づいて、前記電子構成要素の電流と他の電子構成要素の電流との平衡を保つステップを備え、前記他の勾配熱流束センサーが、前記他の電子構成要素が発生する熱を伝導し、かつ、当該他の勾配熱流束センサーを通る熱流束に比例する前記他の電気制御信号を生成する、請求項12〜15のいずれか1項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20146041 | 2014-11-27 | ||
FI20146041A FI20146041A (fi) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Elektroninen laite |
PCT/FI2015/050670 WO2016083660A1 (en) | 2014-11-27 | 2015-10-07 | A thermally controlled electronic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018505545A true JP2018505545A (ja) | 2018-02-22 |
Family
ID=54347567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017528522A Pending JP2018505545A (ja) | 2014-11-27 | 2015-10-07 | 熱制御された電子デバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10367498B2 (ja) |
EP (1) | EP3224951A1 (ja) |
JP (1) | JP2018505545A (ja) |
CN (1) | CN107005233A (ja) |
FI (1) | FI20146041A (ja) |
WO (1) | WO2016083660A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI128307B (en) * | 2017-09-12 | 2020-03-13 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | A method for manufacturing a gradient heat flux sensor |
CN113067588A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-02 | 华南理工大学 | 一种具有防干扰功能的电子发射机 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62149850U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-22 | ||
US6203191B1 (en) * | 1998-10-28 | 2001-03-20 | Speculative Incorporated | Method of junction temperature determination and control utilizing heat flow |
JP2007502569A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電力変換回路及び電力制御回路の動作及び回路 |
JP2007049810A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Toshiba Corp | 電力変換装置用半導体装置及び同半導体装置を有する温度保護機能付き電力変換装置 |
JP2012109367A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Nec Corp | 熱電変換素子 |
JP2012135119A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | インバータ装置 |
JP2015537387A (ja) * | 2012-11-27 | 2015-12-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag | 半導体装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3845261B2 (ja) | 2001-02-28 | 2006-11-15 | 矢崎総業株式会社 | 自動車用電気負荷駆動制御装置 |
US6717225B2 (en) | 2001-12-11 | 2004-04-06 | Texas Instruments Incorporated | Integrated thermal difference sensor for power dissipating device |
FR2837581A1 (fr) | 2002-03-22 | 2003-09-26 | St Microelectronics Sa | Commande d'une charge de puissance |
JP2004274911A (ja) | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Denso Corp | モータ駆動装置 |
US7034345B2 (en) * | 2003-03-27 | 2006-04-25 | The Boeing Company | High-power, integrated AC switch module with distributed array of hybrid devices |
DE10332513A1 (de) * | 2003-07-17 | 2005-02-03 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiterbauelement mit integriertem Übertemperaturschutz |
US20080168775A1 (en) | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Nextreme Thermal Solutions, Inc. | Temperature Control Including Integrated Thermoelectric Temperature Sensing and Related Methods and Systems |
US7911161B2 (en) * | 2007-06-28 | 2011-03-22 | GM Global Technology Operations LLC | Automotive power inverter with reduced capacitive coupling |
US20110051302A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Infineon Technologies Ag | Integrated power device and method |
US20140182645A1 (en) * | 2011-05-23 | 2014-07-03 | Tohoku University | Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion method |
FR2978871B1 (fr) | 2011-08-02 | 2013-07-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de refroidissement muni d'un capteur thermoelectrique |
-
2014
- 2014-11-27 FI FI20146041A patent/FI20146041A/fi not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-10-07 US US15/528,854 patent/US10367498B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-10-07 WO PCT/FI2015/050670 patent/WO2016083660A1/en active Application Filing
- 2015-10-07 CN CN201580064476.4A patent/CN107005233A/zh active Pending
- 2015-10-07 EP EP15784733.6A patent/EP3224951A1/en not_active Withdrawn
- 2015-10-07 JP JP2017528522A patent/JP2018505545A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62149850U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-22 | ||
US6203191B1 (en) * | 1998-10-28 | 2001-03-20 | Speculative Incorporated | Method of junction temperature determination and control utilizing heat flow |
JP2007502569A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電力変換回路及び電力制御回路の動作及び回路 |
JP2007049810A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Toshiba Corp | 電力変換装置用半導体装置及び同半導体装置を有する温度保護機能付き電力変換装置 |
JP2012109367A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Nec Corp | 熱電変換素子 |
JP2012135119A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | インバータ装置 |
JP2015537387A (ja) * | 2012-11-27 | 2015-12-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag | 半導体装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HANNE K. JUSSILA ET AL.: "Local Heat Flux Measurement in a Permanent Magnet Motor at No Load", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, vol. 60, no. 11, JPN6019033892, 1 November 2013 (2013-11-01), US, pages 4852 - 4860, XP011514251, ISSN: 0004240866, DOI: 10.1109/TIE.2012.2222853 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016083660A1 (en) | 2016-06-02 |
EP3224951A1 (en) | 2017-10-04 |
FI20146041A (fi) | 2016-05-28 |
US10367498B2 (en) | 2019-07-30 |
CN107005233A (zh) | 2017-08-01 |
US20170346481A1 (en) | 2017-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wood et al. | Evaluation of a 1200-V, 800-A all-SiC dual module | |
GopiReddy et al. | Power cycle testing of power switches: A literature survey | |
Liang et al. | A phase-leg power module packaged with optimized planar interconnections and integrated double-sided cooling | |
Ishiko et al. | Design concept for wire-bonding reliability improvement by optimizing position in power devices | |
Ning et al. | Power module and cooling system thermal performance evaluation for HEV application | |
TW200903208A (en) | Temperature monitoring of power switches | |
Marcinkowski | Dual-sided cooling of power semiconductor modules | |
Liang et al. | Planar bond all: A new packaging technology for advanced automotive power modules | |
Gurpinar et al. | Design, analysis, comparison, and experimental validation of insulated metal substrates for high-power wide-bandgap power modules | |
Ma et al. | Method of junction temperature estimation and over temperature protection used for electric vehicle's IGBT power modules | |
US10367498B2 (en) | Thermally controlled electronic device | |
Rajagopal et al. | EMI evaluation of a SiC MOSFET module with organic DBC substrate | |
Xu et al. | Si IGBT phase-leg module packaging and cooling design for operation at 200° C in hybrid electrical vehicle applications | |
Tousi et al. | Electrical insulation design and accurate estimation of temperature via an electrothermal model for a 10 kV SiC power module packaging | |
Tang et al. | Degradation in electrothermal characteristics of 4H-SiC junction barrier Schottky diodes under high temperature power cycling stress | |
Cheng et al. | Thermal and electrical characterization of power MOSFET module using coupled field analysis | |
Qi et al. | Design and evaluation of 30kVA inverter using SiC MOSFET for 180° C ambient temperature operation | |
Cairnie et al. | Thermal and thermomechanical analysis of a 10 kV SiC MOSFET package with double-sided cooling | |
US20200336078A1 (en) | Electrical power module | |
Graovac et al. | Power semiconductors for hybrid and electric vehicles | |
Cairnie et al. | 10 kV SiC MOSFET Power Module with Double-Sided Jet-Impingement Cooling | |
Bhadoria et al. | Enabling Short-Term Over-current Capability of SiC Devices using Microchannel Cooling | |
Geil et al. | Thermal and electrical evaluation of SiC GTOs for pulsed power applications | |
Li et al. | FEM simulation and lifetime prediction of press-pack IGBT: A review | |
Mroßko et al. | Thermal design of a high current circuit board for automotive applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170727 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190903 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190830 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200331 |