JP7099075B2 - 半導体モジュール - Google Patents
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Description
VCE(surge)=VDC+L・di/dt
前記上アームにおいて、前記還流ダイオード(4u,4v,4w)のアノード電極と前記高電位側駆動回路(6u,6v,6w)の基準電位電極(Vs)は第1の配線(9u,9v,9w)により直接接続され、
前記還流ダイオード(4u,4v,4w)のアノード電極は、インダクタンスを有する第2の配線(11u,11v,11w)を介して前記高電位側スイッチング素子の基準電位電極と電気的に接続されていることを特徴とする。
前記上アームにおいて、前記還流ダイオードのアノード電極と前記高電位側駆動回路の基準電位電極は、インダクタンスを有する第1の配線により直接接続され、
前記還流ダイオードのアノード電極は、インダクタンスを有する第2の配線を介して前記高電位側スイッチング素子の基準電位電極と直接接続され、
前記高電位側スイッチング素子をオン・オフ駆動した場合に、前記第1の配線と前記第2の配線との間で磁気結合が生じるように、前記第1の配線および前記第2の配線が設けられていることを特徴とする。
図2(a)に実施例1によるIPM1のモジュール内部の結線構成、図2(b)にその回路構成を示す。なお、図2では、三相のうちU相の回路を代表して記載しているが、他の相についても同様に適用できることは言うまでもない。
また、図3(b)に示すように、本実施例は参考例に比べてdi/dtの傾きは緩やかになる。また図3(c)に示すように、両回路のミラー期間(t1~t2)は同等である。
図2は、HVIC6u(6v,6w)の基準電位電極とFWD4u(4v,4w)のアノード電極とを直接ワイヤボンディングした構成であるが、図4に示すように、IGBT2u(2v,2w)のエミッタ電極からHVIC6u(6v,6w)の基準電位間に外付けインダクタンスLexを介挿することもできる。図4の回路構成の場合、IGBT2u(2v,2w)の基準電位であるエミッタEとHVIC6u(6v,6w)の基準電位Vsとの間のインダクタンスは、Li+Lex+L1となる。すなわち、図9に示す参考例による回路構成に比べて、IGBT2u(2v,2w)のエミッタ側のインダクタンス成分は(Lex)分だけ大きくなる。その分IGBTゲートのバイアスが大きくなり、di/dtを抑制することができる。
本実施の形態は、図2(a)に例示する結線構成に対して、インダクタンスL1’を有するボンディングワイヤ9u(9v,9w)とインダクタンスL2を有するボンディングワイヤ11u(11v,11w)とを近接配置し、両インダクタンスL1’,L2の磁気結合により、IGBT2u(2v,2w)とのターンオフ時にボンディングワイヤ9u(9v,9w)のインダクタンスL1’に逆起電力を生じさせ、これを利用して、IGBT2u(2v,2w)のゲート駆動能力を低下させて、ターンオフ時の跳ね上がり電圧VCE(surge)を抑制するものである。
図6(a)に本実施の形態の実施例3によるIPM1のモジュール内部の結線構成、図6(b)にその回路構成を示す。なお、図6(a)では、三相のうちU相の回路を代表して記載しているが、他の相についても同様に適用できることは言うまでもない。
この条件下では、di/dt=1000A/μsのとき、従来の構成(参考例)に比べて約20V程度のVsurge抑制効果が期待できる。
2u,2v,2w 高電位側IGBT(高電位側スイッチング素子)
3u,3v,3w 低電位側IGBT(低電位側スイッチング素子)
4u,4v,4w 高電位側還流ダイオード(FWD)
5u,5v,5w 低電位側還流ダイオード(FWD)
6u,6v,6w 高電位側駆動回路(HVIC)
7 低電位側駆動回路(LVIC)
9u,9v,9w ボンディングワイヤ(第1の配線)
11u,11v,11w ボンディングワイヤ(第2の配線)
Claims (4)
- 上アームおよび下アームをそれぞれ形成する高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子、これらのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された還流ダイオード、並びに前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子をオン・オフ駆動する高電位側駆動回路および低電位側駆動回路を備えた半導体モジュールであって、
前記上アームにおいて、前記還流ダイオードのアノード電極と前記高電位側駆動回路の基準電位電極は、インダクタンスを有する第1の配線により直接接続され、
前記還流ダイオードのアノード電極は、インダクタンスを有する第2の配線を介して前記高電位側スイッチング素子の基準電位電極と直接接続され、
前記高電位側スイッチング素子をオン・オフ駆動した場合に、前記第1の配線と前記第2の配線との間で磁気結合が生じるように、前記第1の配線および前記第2の配線が設けられていることを特徴とする半導体モジュール。 - 前記第1の配線と前記第2の配線は、電流が同じ位相で流れることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
- 前記第1の配線のインダクタンスおよび前記第2の配線のインダクタンスは、それぞれ配線の寄生インダクタンスであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体モジュール。
- 前記第1の配線はワイヤであり、前記還流ダイオードのアノード電極にボンディングされていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の半導体モジュール。
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