JP2020145774A - 半導体装置およびスナバ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1 特開2016−144340号公報
特許文献2 特開2008−206348号公報
特許文献3 特開2012−110099号公報
特許文献4 特開2016−66974号公報
図1は、本実施形態に係る半導体装置1を示す。なお、図中の上部分,下部分は半導体装置1を別々の方向から見た外観構成を示す。また、図中の破線枠Bは、破線枠Aで囲まれた半導体装置1の一部を別の方向から見た部分拡大図を示す。半導体装置1は、半導体モジュール5と、ヒートシンク6と、スナバ装置7と、コンデンサ10と、電流センサ9とを備える。
図2は、本実施形態に係る半導体装置1の回路図である。本図において半導体装置1は直流電力を多相交流電力に変換する半導体装置の1相分である。半導体装置1は、電源コンデンサ10の各電極と電源出力端子19との接続を切り替えることで変換した電圧を電源出力端子19から出力する。なお、出力される交流電流の帰路は他の相の電源出力端子19であってよい。電源出力端子19には誘導負荷(図示せず)が接続されてよい。半導体装置1は、コンデンサ10と、電流センサ9と、短絡検出部8と、半導体モジュール5と、スナバ装置7とを備える。なお、半導体装置1は直流電力を単相交流電力に変換してもよい。この場合に半導体装置1は、直列接続された2つのコンデンサ10を備えてよく、電源出力端子19から出力される交流電流の帰路をコンデンサ10の中点としてよい。
スナバ装置7は、スイッチング素子11,12が電流を遮断した場合に生じるサージ電圧を吸収して半導体装置1の各素子を保護する。スナバ装置7は、スナバ回路2を有する。スナバ回路2は、正側端子51および負側端子52の間に(直接的または間接的に)接続される1または複数のコンデンサ211,213と、正側端子51および負側端子52からコンデンサ10に充電する1または複数の充電パス21と、コンデンサ10から正側端子51および負側端子52へと放電する1または複数の放電パス22とを有してよく、放電パス22は充電パス21とは少なくとも一部が異なってよい。
まず、スイッチング素子11がオン、スイッチング素子12がオフの状態から、スイッチング素子11がターンオフされる場合の動作について説明する。スイッチング素子11がオン、スイッチング素子12がオフの状態では、出力電流は、コンデンサ10、正側配線101、スイッチング素子11、および、電源出力端子19の経路で流れる。このとき、配線インダクタンス1011には出力電流が流れてエネルギーが蓄積される。
=(Vp(2)+Vn(2))
=(Vp(3)+Vn(3))
=Vdc−off …(1)
=(Vn(1)+Vp(2))
=(Vn(2)+Vp(3))
=Vn(3)
=Vdc−on …(2)
=Vn(3)
=1.5×Vp(2)
=1.5×Vn(2)
=3×Vn(1)
=3×Vp(3) …(3)
図5は、短絡が生じた場合の電流の流れを示す。スイッチング素子11,12がそれぞれオン状態となって正側端子51および負側端子52の間で短絡が生じると、図中に破線の矢印で図示したように、コンデンサ10、正側配線101、スイッチング素子11,12、負側配線102、およびコンデンサ10の順に電流が流れる。
図7は、変形例に係る半導体装置1Aを示す。半導体装置1Aは、スナバ装置7に代えてスナバ装置7Aを備える。スナバ装置7Aのスナバ回路2Aは、1または複数の電流センサ9Aを有する点においてスナバ回路2と異なる。
なお、上記の実施形態および変形例においては、半導体装置1を直流電力から交流電力への電力変換装置として説明したが、交流電力から直流電力への電力変換装置としてもよいし、周波数や位相、電圧、相数などを変換する電力変換装置としてもよい。また、半導体装置1は、半導体モジュール5でスイッチングを行う限りにおいて、電力変換を行わなくてもよい。
Claims (14)
- 半導体モジュールと、
前記半導体モジュールの正側端子および負側端子の間に装着されたスナバ装置と、
前記スナバ装置と前記正側端子との間の配線長、および、前記スナバ装置と前記負側端子との間の配線長よりも長い配線を介して前記正側端子および前記負側端子に接続されたコンデンサと、
前記配線に流れる電流を測定する電流センサと
を備える半導体装置。 - 前記スナバ装置は、
前記正側端子および前記負側端子の間に接続されるコンデンサと、
前記正側端子および前記負側端子から前記コンデンサに充電する充電パスと、
前記コンデンサから前記正側端子および前記負側端子へと放電する、前記充電パスとは少なくとも一部が異なる放電パスと
を有する、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記スナバ装置は、
前記正側端子および前記負側端子の間に直列に順に接続される正側コンデンサ、第1ダイオード、および負側コンデンサをそれぞれ有し、前記正側端子側から前記負側端子側へと電流を流す並列なn個(但しnは1以上の整数)の充電パスと、
前記負側端子または前記n個の充電パスのうち第Nの充電パス(但しNは0≦N≦nの整数)における前記負側コンデンサと、前記n個の充電パスのうち第N+1の充電パスにおける前記正側コンデンサまたは前記正側端子と、の間に接続される第2ダイオードをそれぞれ有し、前記負側コンデンサおよび前記正側コンデンサの少なくとも一方を介して前記負側端子側から前記正側端子側へと電流を流す並列なn+1個の放電パスと、
を有する、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 各充電パスの配線インダクタンスが、各放電パスの配線インダクタンスよりも小さい、請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 各充電パスの配線長が、各放電パスの配線長よりも短い、請求項4に記載の半導体装置。
- 前記電流センサの検出値に基づいて、前記半導体モジュールの短絡を検出する短絡検出部を更に備える請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記配線は、電線である請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 複数の前記半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールの正側端子同士、負側端子同士をそれぞれ接続する積層ブスバーと、
をさらに備え、
前記スナバ装置は、前記積層ブスバーを介して前記正側端子および前記負側端子の間に装着される、請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 半導体モジュールの正側端子および負側端子の間に接続されるスナバ装置であって、
前記正側端子および前記負側端子の間に接続されるコンデンサと、
前記正側端子および前記負側端子から前記コンデンサに充電する充電パスと、
前記コンデンサから前記正側端子および前記負側端子へと放電する、前記充電パスとは少なくとも一部が異なる放電パスと、
前記放電パスに流れる電流を測定する電流センサと
を備えるスナバ装置。 - 前記電流センサは、前記放電パスのうち前記充電パスとは異なる箇所に設けられる、請求項9に記載のスナバ装置。
- 前記スナバ装置は、
前記正側端子および前記負側端子の間に直列に順に接続される正側コンデンサ、第1ダイオード、および負側コンデンサをそれぞれ有し、前記正側端子側から前記負側端子側へと電流を流す並列なn個(但しnは1以上の整数)の充電パスと、
前記負側端子または前記n個の充電パスのうち第Nの充電パス(但しNは0≦N≦nの整数)における前記負側コンデンサと、前記n個の充電パスのうち第N+1の充電パスにおける前記正側コンデンサまたは前記正側端子と、の間に接続される第2ダイオードをそれぞれ有し、前記負側コンデンサおよび前記正側コンデンサの少なくとも一方を介して前記負側端子側から前記正側端子側へと電流を流す並列なn+1個の放電パスと、
を備える、請求項9または10に記載のスナバ装置。 - 各充電パスの配線インダクタンスが、各放電パスの配線インダクタンスよりも小さい、請求項9から11のいずれか一項に記載のスナバ装置。
- 各充電パスの配線長が、各放電パスの配線長よりも短い、請求項12に記載のスナバ装置。
- 半導体モジュールと、
請求項9から13のいずれか一項に記載のスナバ装置と、
を備える半導体装置。
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JP2019038290A JP7222270B2 (ja) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 半導体装置およびスナバ装置 |
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JP2019038290A JP7222270B2 (ja) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 半導体装置およびスナバ装置 |
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JP7222270B2 JP7222270B2 (ja) | 2023-02-15 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH114584A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Hitachi Ltd | インバータ装置 |
WO2003032478A1 (fr) * | 2001-09-25 | 2003-04-17 | Daikin Industries, Ltd. | Detecteur de courant de phase |
JP2016144340A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 株式会社サムスン日本研究所 | スナバ回路 |
WO2018073909A1 (ja) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 三菱電機株式会社 | インバータ装置及びインバータ装置の停止方法 |
-
2019
- 2019-03-04 JP JP2019038290A patent/JP7222270B2/ja active Active
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JPH114584A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Hitachi Ltd | インバータ装置 |
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