專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)裝置和開(kāi)關(guān)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)模塊的電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)裝置如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示，具備I根用于開(kāi)關(guān)控制的發(fā)射極端子。因此，在0N/0FF開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)控制根據(jù)柵極_發(fā)射極電壓Vge或外接?xùn)艠O-發(fā)射極間柵極電阻Re的大小來(lái)進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平10-229671號(hào)公報(bào)。發(fā)明要解決的問(wèn)題
在裝入逆變器電路的現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)裝置中，根據(jù)切斷瞬變(transition to turn-off)時(shí)斷路的電流的di/dt和主布線(xiàn)的電感，產(chǎn)生大的浪涌電壓。而且，在產(chǎn)生的浪涌電壓超過(guò)開(kāi)關(guān)元件的額定電壓的情況下，有發(fā)生元件損壞的問(wèn)題。此外,在接通瞬變(transition to turn-on)時(shí)，由于恢復(fù)浪涌電壓超過(guò)開(kāi)關(guān)元件的額定電壓，也有發(fā)生元件損壞的可能性。進(jìn)而，由于接通和切斷瞬變時(shí)的di/dt(dv/dt)大,所以有產(chǎn)生的噪聲變大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了消除上述那樣的問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低的開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)模塊。用于解決課題的方案
本發(fā)明的開(kāi)關(guān)裝置的特征在于，具備開(kāi)關(guān)元件，具有控制端子和電流電極；主布線(xiàn)用電流端子，用于將所述電流電極連接到外部的主布線(xiàn)；多個(gè)控制用電流端子，插入在所述電流電極和所述主布線(xiàn)用電流端子之間的主電流路徑中；以及電感，介插在鄰接的所述控制用電流端子之間的所述主電流路徑中。此外，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)模塊的特征在于，具備多個(gè)上述的開(kāi)關(guān)裝置。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)裝置，通過(guò)具備開(kāi)關(guān)元件，具有控制端子和電流電極；主布線(xiàn)用電流端子，用于將所述電流電極連接到外部的主布線(xiàn)；多個(gè)控制用電流端子，插入在所述電流電極和所述主布線(xiàn)用電流端子之間的主電流路徑中；以及電感，介插在鄰接的所述控制用電流端子之間的所述主電流路徑中，從而能夠切換到適當(dāng)特性的控制用發(fā)射極端子進(jìn)行使用，使開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)可變，能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低。此外，根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)模塊，通過(guò)具備多個(gè)上述的開(kāi)關(guān)裝置，從而能夠在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的開(kāi)關(guān)裝置電路圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的開(kāi)關(guān)裝置和驅(qū)動(dòng)電路的連接的電路圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的開(kāi)關(guān)裝置電路圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的開(kāi)關(guān)裝置電路圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的開(kāi)關(guān)裝置電路圖。
具體實(shí)施方式
、
<A.實(shí)施方式1>
〈A-1.結(jié)構(gòu)>
圖I表示本發(fā)明的開(kāi)關(guān)裝置的電路圖。在圖中開(kāi)關(guān)元件I例如是IGBT。開(kāi)關(guān)裝置具有所述開(kāi)關(guān)元件I、多個(gè)控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7。圖示的各個(gè)控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7分別以與開(kāi)關(guān)元件I的發(fā)射極電極100之間的電感成為不同值的方式連接于開(kāi)關(guān)裝置的內(nèi)部布線(xiàn)。在開(kāi)關(guān)裝置內(nèi)部連接有單獨(dú)的電感8、電感9。具體地，開(kāi)關(guān)元件I具有集電極端子2、作為控制端子的柵極端子3和作為電流電極的發(fā)射極電極100，進(jìn)而在所述發(fā)射極電極100側(cè)，經(jīng)由電感8、電感9具有作為主布線(xiàn)用電流端子的主布線(xiàn)用發(fā)射極端子4。對(duì)發(fā)射極電極100和用于連接到主布線(xiàn)的主布線(xiàn)用發(fā)射極端子4進(jìn)行連結(jié)的路徑是主電流路徑。在所述主電流路徑上，插入有多個(gè)作為控制用電流端子的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7。進(jìn)而在所述主電流路徑具備分別位于控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7之間的電感8、電感9。圖2是表示開(kāi)關(guān)裝置和驅(qū)動(dòng)電路間的連接的一例的開(kāi)關(guān)裝置的電路圖。在圖2中，開(kāi)關(guān)元件I的柵極端子3連接于驅(qū)動(dòng)電路10。此外，控制用發(fā)射極端子
5、控制用發(fā)射極端子6分別經(jīng)由切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12連接于驅(qū)動(dòng)電路10。再有，也可以是在具備控制用發(fā)射極端子的任一個(gè)路徑中具備切換開(kāi)關(guān)的情況。驅(qū)動(dòng)電路10對(duì)從柵極端子3施加到開(kāi)關(guān)元件I的電壓進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件I。切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12能夠使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12的控制功能能夠包含在驅(qū)動(dòng)電路10中，但也能夠包含在未圖不的控制電路中。在圖2中，省略對(duì)切換開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)線(xiàn)的圖示。再有，控制用發(fā)射極端子7也連接于驅(qū)動(dòng)電路10。在流到主電流路徑的電流隨時(shí)間變化時(shí)，在主布線(xiàn)用發(fā)射極端子4和控制用發(fā)射極端子之間的電感8、電感9產(chǎn)生電壓。眾所周知，通過(guò)產(chǎn)生的電壓，產(chǎn)生作為負(fù)反饋的效應(yīng)。本發(fā)明通過(guò)區(qū)分使用具有不同電感的多個(gè)控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7，從而使開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的負(fù)反饋的效應(yīng)可變。在具備這樣的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)裝置以及具備多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)模塊等中，能夠同樣地發(fā)揮效果。進(jìn)而，通過(guò)圖2的切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12，在通常的電流斷路時(shí)和過(guò)電流或短路保護(hù)時(shí)的過(guò)大的電流斷路時(shí)區(qū)分使用控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7，能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓降低/產(chǎn)生的噪聲降低。<A-2.效果 >
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，通過(guò)在開(kāi)關(guān)裝置中具備具有控制端子和電流電極的開(kāi)關(guān)元件；作為電流電極的發(fā)射極電極100 ;用于將發(fā)射極電極100連接到外部的主布線(xiàn)的作為主布線(xiàn)用電流端子的主布線(xiàn)用發(fā)射極端子4 ;在發(fā)射極電極100和主布線(xiàn)用發(fā)射極端子4之間的主電流路徑中插入的多個(gè)作為控制用電流端子的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7 ;介插(interpose)在鄰接的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7之間的主電流路徑中的電感8、電感9，從而能夠切換到適當(dāng)特性的控制用發(fā)射極端子來(lái)進(jìn)行使用，使開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)可變,能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，通過(guò)在開(kāi)關(guān)裝置中還具備與作為開(kāi)關(guān)元件的控制端子的柵極端子3和多個(gè)作為控制用電流端子的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7連接的對(duì)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路10 ;介插在驅(qū)動(dòng)電路10和多個(gè)控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7之間的至少一處的切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12，從而能夠切換到適當(dāng)特性的控制用發(fā)射極端子進(jìn)行使用，使開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)可變。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，在開(kāi)關(guān)裝置中，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12的切換而使主電流路徑的電感不同，由此能夠適當(dāng)?shù)刈兏姼?，使開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)可變。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，通過(guò)在開(kāi)關(guān)模塊中具備多個(gè)上述的開(kāi)關(guān)裝置，從而能夠在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低?！碆.實(shí)施方式2>
〈B-1.結(jié)構(gòu)〉
在圖3中，在控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7和主電流路徑之間具備限制電阻13、限制電阻14。在這里的限制電阻是限制對(duì)柵極端子3流入流出的柵極電流的電阻，也可以配備在控制用發(fā)射極端子中的任一個(gè)和主電流路徑之間。此外限制電阻也能夠在圖2所示的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。通過(guò)具備限制電阻13、限制電阻14，不僅能夠利用負(fù)反饋使di/dt (dv/dt)可變，而且能夠?qū)崿F(xiàn)利用限制電阻的效果。具體地，通過(guò)調(diào)整對(duì)柵極端子3流入流出的電流(柵極電流)值，從而調(diào)整柵極端子3充放電的速度。如果是小的電阻值的話(huà)，柵極電流變大，柵極端子3的充放電變快。因此，元件的接通/切斷瞬變時(shí)的di/dt (dv/dt)變高。如果是大的電阻值的話(huà)，柵極電流變小，柵極端子3的充放電變慢。因此，元件的接通/切斷瞬變時(shí)的 di/dt (dv/dt)變低。此外如圖4所示，也能夠在控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6和主電流路徑之間具備對(duì)控制發(fā)射極端子進(jìn)行切換的二極管15、二極管16。在這里，二極管也可以配備在控制用發(fā)射極端子的中的任一個(gè)和主電流路徑之間。通過(guò)具備該二極管15、二極管16，例如在與圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路連接起來(lái)時(shí)，能夠不經(jīng)由外接的切換開(kāi)關(guān)11、切換開(kāi)關(guān)12而按每次接通/切斷來(lái)切換控制用發(fā)射極端子。再有，如圖5所示，也能夠采用將限制電阻14、二極管15、二極管16組合起來(lái)的結(jié)構(gòu)。再有，在實(shí)施方式1、2中，控制用發(fā)射極端子是2 3根，但能夠根據(jù)需要變更其根數(shù)。此外，關(guān)于限制電阻、二極管的數(shù)量、配置位置也能夠適宜地變更。此外，在本發(fā)明的說(shuō)明中舉出IGBT元件的例子，但本發(fā)明也能對(duì)FET元件等的以柵極電壓驅(qū)動(dòng)的元件應(yīng)用。再有在使用FET元件的情況下，發(fā)射極電極改稱(chēng)為源極電極，主布線(xiàn)用發(fā)射極端子改稱(chēng)為主布線(xiàn)用源極端子，控制用發(fā)射極端子改稱(chēng)為控制用源極端子。此外本發(fā)明不限于使用Si元件的情況，在使用SiC元件的情況下也能夠應(yīng)用。SiC元件的開(kāi)關(guān)元件與Si元件相比通常以高速度進(jìn)行工作，因此開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的浪涌電壓和產(chǎn)生的噪聲變大的情況多。因此，在使用SiC元件的開(kāi)關(guān)元件的情況下，本發(fā)明的浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低特別有效。
此外本發(fā)明在搭載有多個(gè)元件的IPM (Intelligent Power Module,智能功率模塊)等的模塊中也能夠應(yīng)用?！碆-2 效果〉
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2，通過(guò)在開(kāi)關(guān)裝置中在多個(gè)作為控制用電流端子的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7的至少一個(gè)與主電流路徑之間還具備二極管15、二極管16，從而通過(guò)負(fù)反饋能夠使接通或切斷的一方的開(kāi)關(guān)瞬變時(shí)的di/dt(dv/dt)可變，能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2，通過(guò)在開(kāi)關(guān)裝置中在多個(gè)作為控制用電流端子的控制用發(fā)射極端子5、控制用發(fā)射極端子6、控制用發(fā)射極端子7的至少一個(gè)與主電流路徑之間還具備限制電阻13、限制電阻14，從而通過(guò)電阻能夠使di/dt (dv/dt)可變，能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低。附圖標(biāo)記說(shuō)明
I開(kāi)關(guān)元件；2集電極端子；3柵極端子；4主布線(xiàn)用發(fā)射極端子；5 7控制用發(fā)射極端子；8、9電感；10驅(qū)動(dòng)電路；11、12切換開(kāi)關(guān)；13、14限制電阻；15、16 二極管；100發(fā)射極電極。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，具備 開(kāi)關(guān)元件，具有控制端子和電流電極； 主布線(xiàn)用電流端子，用于將所述電流電極連接到外部的主布線(xiàn)； 多個(gè)控制用電流端子，插入在所述電流電極和所述主布線(xiàn)用電流端子之間的主電流路徑中；以及 電感，介插在鄰接的所述控制用電流端子之間的所述主電流路徑中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，在多個(gè)所述控制用電流端子的至少I(mǎi)個(gè)與所述主電流路徑之間還具備二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，在多個(gè)所述控制用電流端子的至少I(mǎi)個(gè)與所述主電流路徑之間還具備限制電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，還具備 驅(qū)動(dòng)電路，與所述控制端子和多個(gè)所述控制用電流端子連接，驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件；以及 切換開(kāi)關(guān)，介插在所述驅(qū)動(dòng)電路和多個(gè)所述控制用電流端子之間的至少I(mǎi)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，所述主電流路徑的電感通過(guò)所述切換開(kāi)關(guān)的切換而不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)元件是SiC元件。
7.一種開(kāi)關(guān)模塊，其特征在于，具備權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)關(guān)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)裝置和開(kāi)關(guān)模塊，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)浪涌電壓的降低和產(chǎn)生的噪聲的降低的開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)模塊。本發(fā)明的開(kāi)關(guān)裝置的特征在于具備開(kāi)關(guān)元件(1)；發(fā)射極電極(100)；用于將發(fā)射極電極(100)連接到外部的主布線(xiàn)的主布線(xiàn)用發(fā)射極端子(4)；在發(fā)射極電極(100)和主布線(xiàn)用發(fā)射極端子(4)之間的主電流路徑中插入的多個(gè)控制用發(fā)射極端子(5)、控制用發(fā)射極端子(6)、控制用發(fā)射極端子(7)；介插在鄰接的控制用發(fā)射極端子之間的主電流路徑中的電感(8)、電感(9)。
文檔編號(hào)H03K17/567GK102739218SQ20111042007
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者齊藤研二 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社