(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローサイドの第１スイッチング素子およびハイサイドの第２スイッチング素子が直列接続して成るインバータと、
前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、
前記第２スイッチング素子を駆動する第２駆動回路と、
電源と前記インバータの出力ノードとの間に直列接続したダイオードおよびコンデンサを含み、前記第２駆動回路に供給するハイサイド電源電圧を生成するブートストラップ回路とを備え、
前記第１駆動回路は、
前記電源の投入直後の所定期間に前記第１スイッチング素子をオンにすることで前記コンデンサを充電し、当該所定期間の前半は前記第１スイッチング素子を間欠的にオンにする間欠充電動作を行い、後半は前記第１スイッチング素子のオンを維持させる連続充電動作を行う
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力用半導体装置であって、
前記ハイサイド電源電圧を測定する電圧測定回路をさらに備え、
前記第１駆動回路は、
前記間欠充電動作から前記連続充電動作への切り替えを、前記ハイサイド電源電圧が所定値に以上になったときに行う
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力用半導体装置であって、
前記電圧測定回路は、
通常動作時に前記ハイサイド電源電圧の低下を検出して保護動作を行う電源電圧低下保護回路に属するものである
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力用半導体装置であって、
前記第１スイッチング素子を流れる電流を測定する電流測定回路をさらに備え、
前記第１駆動回路は、
前記間欠充電動作から前記連続充電動作への切り替えを、前記第１スイッチング素子を流れる電流が所定値以下になったとき行う
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の電力用半導体装置であって、
前記電流測定回路は、
通常動作時に第１スイッチング素子の過電流を検出して保護動作を行う短絡保護検出回路に属するものである
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１つに記載の電力用半導体装置であって、
前記電源の投入を検出する電源検出回路をさらに備え、
前記第１駆動回路は、
前記電源の投入が検出されたときに、前記間欠充電動作を開始する
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の電力用半導体装置であって、
前記第１および第２スイッチング素子のそれぞれには、フリーホイールダイオードが設けられており、
前記第１および第２スイッチング素子並びに前記フリーホイールダイオードは、ＳｉＣデバイスである
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体装置（パワー半導体装置）に関し、ハイサイド電源電圧をブートストラップ回路を用いて生成する電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ回路を用いた電力制御システムの分野において、インバータ回路のハイサイドスイッチング素子の駆動用電源電圧（ハイサイド電源電圧）をブートストラップ回路で生成することにより、単電源駆動を可能にした電力用半導体装置（パワー半導体装置）が知られている。そのようなパワー半導体装置のブートストラップ回路は、電源とインバータ回路の出力ノードとの間に直列接続したダイオード（ブートストラップダイオード）およびコンデンサ（ブートストラップコンデンサ）を備えるが、通常はさらに、ブートストラップコンデンサの初期充電電流（突入電流）を制限する目的で抵抗素子（制限抵抗）がブートストラップダイオードに直接接続される。
【０００３】
下記の特許文献１には、モーターの回転開始時にインバータ回路のハイサイド（上アーム）スイッチング素子のみをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御して、ブートストラップ回路による充電動作を行う技術が示されている。これにより低速回転起動時のブートストラップ回路による充電不足が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブートストラップ回路の制限抵抗は、初期充電電流に耐えられるだけの大きな許容電力が要求されるため形成面積が比較的大きくなりがちであった。例えばインバータ回路、駆動回路、保護回路等を１パッケージに収めたパワーモジュールは、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）として知られているが、近年では、ブートストラップ回路を構成するためのダイオードや制限抵抗をも内蔵したパワーモジュールが提案されており、大きな許容電量が必要な制限抵抗は、パワーモジュールの小型化を妨げる要因の一つとなっている。また初期充電電流による制限抵抗での電力損失も大きく、それによる発熱の問題もあった。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、ハイサイド電源電圧を得るためのブートストラップ回路を備える電力用半導体装置において、制限抵抗の許容電力を小さくし、発熱の低減および装置の小型化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力用半導体装置は、ローサイドの第１スイッチング素子およびハイサイドの第２スイッチング素子が直列接続して成るインバータと、前記第１スイッチング素子を駆動する第１駆動回路と、前記第２スイッチング素子を駆動する第２駆動回路と、電源と前記インバータの出力ノードとの間に直列接続したダイオードおよびコンデンサを含み、前記第２駆動回路に供給するハイサイド電源電圧を生成するブートストラップ回路とを備え、前記第１駆動回路は、前記電源の投入直後の所定期間に前記第１スイッチング素子をオンにすることで前記コンデンサを充電し、当該所定期間の前半は前記第１スイッチング素子を間欠的にオンにする間欠充電動作を行い、後半は前記第１スイッチング素子のオンを維持させる連続充電動作を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
ブートストラップ回路のコンデンサの初期充電の前半に間欠充電を行うことにより制限抵抗の発熱を抑制でき、且つ、後半に連続充電を行うことで充電時間の長期化を抑制できる。制限抵抗の許容電力を小さく設定することが可能になるので、制限抵抗の形成面積の縮小を図ることができ、パワー半導体装置の小型化、並びに製造コストの削減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の各実施の形態に係るパワー半導体装置の構成図である。
【図２】実施の形態１に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態３に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態３に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。
【図８】実施の形態４に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態４に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態に係るパワー半導体装置の構成図である。本実施の形態では、３相モーター駆動用ＩＰＭを例に挙げるが、説明の簡単のため、図１では３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうちのＷ相のみを示している。
【００１１】
パワーモジュール１００は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗ（第１スイッチング素子）およびハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗ（第２スイッチング素子）が直列接続して成るインバータ回路と、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗを駆動するローサイド駆動部１０（第１駆動回路）およびハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗを駆動するハイサイド駆動部２０（第２駆動回路）とを備えている。本実施の形態では、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗおよびハイサイドスイッチング素子Ｑ２ＷとしてＩＧＢＴを用いており、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗおよびハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗには、それぞれフリーホイールダイオードＤ１Ｗ，Ｄ２Ｗが設けられている。
【００１２】
さらに、パワーモジュール１００には、制御電源電圧ＶＤを出力する制御電源１、ローサイド駆動部１０およびハイサイド駆動部２０を制御する制御回路２、並びに、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗに流れる電流を検出するための電流検出用抵抗６が接続される。
【００１３】
またパワーモジュール１００は、ブートストラップダイオード４および制限抵抗５を内蔵している。ブートストラップコンデンサ３をパワーモジュール１００に外付けすることによって、ブートストラップコンデンサ３、ブートストラップダイオード４、制限抵抗５から成るブートストラップ回路が構成され、ハイサイド電源電圧を得ることができるようになっている。
【００１４】
図１の如くローサイド駆動部１０は、ローサイド入力信号端子ＷＮＩＮ、ローサイド出力信号端子ＷＮＯＵＴ、制御電源端子Ｖｃｃ、接地端子ＧＮＤ、制御基準電圧端子ＶＮＯ、電流検出用センス端子ＣＩＮを備えている。ローサイド入力信号端子ＷＮＩＮには、制御回路２が出力するローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの制御信号が入力される。ローサイド出力信号端子ＷＮＯＵＴは、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの制御電極（ゲート）に接続される。ローサイド駆動部１０は、制御回路２からの制御信号に基づいて、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの駆動信号を生成し、それによってローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗを駆動する。制御電源端子Ｖｃｃには制御電源１が出力する制御電源電圧ＶＤが供給され、接地端子ＧＮＤおよび制御基準電圧端子ＶＮＯには接地電位が供給される。
【００１５】
電流検出用センス端子ＣＩＮは、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗ（ＩＧＢＴ）のエミッタに接続されており、上記の電流検出用抵抗６を通して接地電位に接続される。よって電流検出用センス端子ＣＩＮには、電流検出用抵抗６に生じる電圧が入力されることになり、ローサイド駆動部１０は、その電圧に基づいてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの電流を測定することができる。ローサイド駆動部１０は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの過電流を検出すると短絡保護動作（例えば、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗを即遮断する）を行う。
【００１６】
一方、ハイサイド駆動部２０は、ハイサイド入力信号端子ＷＰＩＮ、ハイサイド出力信号端子ＷＰＯＵＴ、制御電源端子Ｖｃｃ、共通接地端子ＣＯＭ、ハイサイド電源端子ＶＢ、ハイサイド基準電圧端子ＶＳを備えている。ハイサイド入力信号端子ＷＰＩＮには、制御回路２が出力するハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗの制御信号が入力される。ハイサイド出力信号端子ＷＰＯＵＴは、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗの制御電極（ゲート）に接続される。ハイサイド駆動部２０は、制御回路２からの制御信号に基づいて、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗの駆動信号を生成し、それによってハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗを駆動する。制御電源端子Ｖｃｃには制御電源１が出力する制御電源電圧ＶＤが供給され、共通接地端子ＣＯＭはローサイド駆動部１０の接地端子ＧＮＤと同じく接地電位が供給される。
【００１７】
またハイサイド基準電圧端子ＶＳには、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗのエミッタ（即ちインバータ回路の出力ノード）が接続され、このハイサイド基準電圧端子ＶＳの電圧がハイサイドの信号の基準電圧となる。
【００１８】
ハイサイド電源端子ＶＢには、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗを駆動させるためのハイサイド電源電圧が供給されるが、本実施の形態ではこれをブートストラップコンデンサ３、ブートストラップダイオード４、制限抵抗５および制御電源１から成るブートストラップ回路で生成する。
【００１９】
ブートストラップダイオード４および制限抵抗５は、ハイサイド駆動部２０の制御電源端子Ｖｃｃ（制御電源１）とハイサイド電源端子ＶＢとの間に直列接続される。ブートストラップコンデンサ３は、ハイサイド駆動部２０のハイサイド電源端子ＶＢとハイサイド基準電圧端子ＶＳ（インバータ回路の出力ノード）との間に接続されるように、パワーモジュール１００に外付けされる。
【００２０】
図２は、実施の形態１に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１に示したものに対応する要素には同一符号を付してある。図２には３相モーターＭを駆動する３つのインバータを示すが、ここでも説明の簡単のため、Ｗ相についてのみ代表的に説明する。
【００２１】
ローサイド駆動部１０は、ローサイド駆動回路１１、ローサイド入力回路１２および電流検出回路１４を備えている。制御回路２から供給されたローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの制御信号は、ローサイド入力回路１２を通してローサイド駆動回路１１に入力される。ローサイド駆動回路１１は、その制御信号に基づいてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの駆動信号を生成し、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗを駆動する。
【００２２】
電流検出回路１４は、電流検出用抵抗６に生じる電圧に基づいてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの電流を測定し、その電流値に応じた信号をローサイド駆動回路１１に出力する。ローサイド駆動回路１１は、その信号に基づいてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの電流値を監視しており、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗに過電流が流れたことを検出すると、短絡保護動作を行う。
【００２３】
ハイサイド駆動部２０は、ハイサイド駆動部２０、ハイサイド駆動回路２１、ハイサイド入力回路２２、レベルシフト回路２３および電源電圧低下保護回路２４を備えている。制御回路２が出力したハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗの制御信号は、ハイサイド入力回路２２を通してレベルシフト回路２３に送られ、そこでハイサイドの信号（ハイサイド基準電圧端子ＶＳの電位を基準とする信号）に変換されてから、ハイサイド駆動回路２１に供給される。ハイサイド駆動回路２１は、その制御信号に基づいてハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗの駆動信号を生成し、ハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗを駆動する。
【００２４】
電源電圧低下保護回路２４は、ハイサイド基準電圧端子ＶＳとハイサイド電源端子ＶＢとの間の電圧として規定されるハイサイド電源電圧ＶＤＢをモニタし、ハイサイド電源電圧ＶＤＢが所定値以下になると電圧低下検出信号をハイレベルにする。電圧低下検出信号のハイレベルが一定期間継続すると、ハイサイド駆動回路２１は、電源電圧低下保護動作（例えば、レベルシフト回路２３からの入力を受け付けなくする）を行う。
【００２５】
図３は、実施の形態１に係るパワー半導体装置の初期充電動作を示す図である。本実施の形態では、制御電源端子Ｖｃｃに供給される制御電源１が投入されると、制御回路２はローサイド駆動部１０を制御して、制御電源１の投入直後の所定期間（以下「初期充電期間」）、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗをオンにしてブートストラップコンデンサ３を初期充電する。
【００２６】
図３の如く制御回路２は、初期充電期間の前半には、ローサイド駆動部１０に間欠的なパルスの駆動信号を出力させる。応じてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗは間欠的にオンし、ブートストラップコンデンサ３は間欠的に充電される（間欠充電動作）。また初期充電期間の後半には、ローサイド駆動部１０が出力する駆動信号をハイレベルに固定させる。よってその間はローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗがオン状態に固定され、ブートストラップコンデンサ３は連続的に充電される（連続充電動作）。
【００２７】
ブートストラップコンデンサ３の初期充電の開始時には、制限抵抗５に流れる電流が特に大きくなるため発熱（電力損失）が大きくなるが、初期充電期間の前半に間欠充電を行うことにより、その発熱を効果的に抑制することができる。また、間欠充電にはブートストラップコンデンサ３の初期充電に要する時間が長くなるという欠点があるが、初期充電期間の後半にブートストラップコンデンサ３の連続充電を行うことにより、充電時間の長期化が抑えられる。なお、本実施の形態では、ブートストラップコンデンサ３の間欠充電を行う期間の長さ（間欠充電から連続充電への切り替えタイミング）は、ブートストラップコンデンサ３の容量値やブートストラップダイオード４および制限抵抗５の許容電力等に基づいて予め設定されるものとする。
【００２８】
以上のように本実施の形態によれば、ブートストラップコンデンサ３の初期充電時間の長期化を抑制しつつ、初期充電電流による制限抵抗５の発熱（電力損失）を小さくできるため、従来よりも制限抵抗５の許容電力を小さく設定することが可能になる。従って、制限抵抗５の形成面積の縮小を図ることができ、電力制御システムおよびパワーモジュールの小型化、並びに製造コストの削減に寄与できる。
【００２９】
＜実施の形態２＞
上記のように実施の形態１では、間欠充電から連続充電への切り替えタイミング（図３の時刻ｔ２）を、ブートストラップコンデンサ３の容量値やブートストラップダイオード４および制限抵抗５の許容電力等に基づいて予め設定する必要がある。本実施の形態では、その切り替えタイミングを自ら設定することができるパワー半導体装置の構成例を示す。
【００３０】
本実施の形態では、ブートストラップコンデンサ３の初期充電期間に、まず間欠充電を行いながらハイサイド電源電圧ＶＤＢを測定し、それが所定値に以上になったときに連続充電に切り替える。これにより、間欠充電から連続充電への切り替えタイミングを予め設定する必要がなくなるため、システムの設計が容易になる。
【００３１】
但し、この機能を実現するためには、パワー半導体装置が、ハイサイド電源電圧ＶＤＢを測定する電圧測定回路を備える必要がある。本実施の形態では、電源電圧低下保護回路２４を、ブートストラップコンデンサ３の初期充電期間に電圧測定回路として利用する。
【００３２】
図４は、実施の形態２に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１および図２に示したものに対応する要素には同一符号を付してある。
【００３３】
本実施の形態のパワーモジュール１００は、ブートストラップコンデンサ３の初期充電期間に、電源電圧低下保護回路２４が出力する電圧低下検出信号を、逆レベルシフト回路３１を通して、制御回路２にフィードバックする。逆レベルシフト回路３１は、ハイサイドの信号（ハイサイド基準電圧端子ＶＳの電位を基準とする信号）である電圧低下検出信号を、ローサイドの信号（接地電位を基準とする信号）に変換するものである。
【００３４】
実施の形態１で述べたように、電源電圧低下保護回路２４は、ハイサイド電源電圧ＶＤＢが所定値以下のとき電圧低下検出信号をハイレベルにする。この電圧低下検出信号は、通常動作時にはハイサイド駆動回路２１が電源電圧低下保護動作を行うか否かの判断に用いられるが、ブートストラップコンデンサ３の初期充電時には、制御回路２がローサイド駆動回路１１に間欠充電と連続充電のどちらを行わせるかの判断に用いられる。
【００３５】
図５は、実施の形態２に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。実施の形態２の初期充電動作は、実施の形態１（図３）と同様であるが、間欠充電と連続充電との切り替えタイミング（時刻ｔ２）は、電圧低下検出信号がハイレベルからローレベルに変化したタイミング、即ちハイサイド電源電圧ＶＤＢが所定値（Ｖａ）以上になったタイミングとして規定される。
【００３６】
本実施の形態によれば、ブートストラップコンデンサ３の初期充電期間における間欠充電と連続充電の切り替えタイミングが、ハイサイド電源電圧ＶＤＢの値に基づいて自動的に設定される。当該タイミングを予め設定する必要がなくなるため、システムの設計（基板設計や回路設計）の自由度が増すという効果が得られる。またパワーモジュール１００に外付けされるブートストラップコンデンサ３の容量値を変更しても、それに応じて間欠充電と連続充電の切り替えタイミングが適切に設定されるため、適用可能なブートストラップコンデンサ３の容量値の範囲が広がるという効果も得られる。
【００３７】
特に図４の構成では、電源電圧低下保護回路２４をハイサイド電源電圧ＶＤＢの電圧測定回路として兼用するため、実施の形態１とほぼ同様の構成で実現でき、回路規模の増大も抑制されている。但し、電源電圧低下保護回路２４が出力する電圧低下検出信号はハイサイドの信号であるので、逆レベルシフト回路３１は設ける必要がある。
【００３８】
＜実施の形態３＞
実施の形態２では、ブートストラップコンデンサ３の間欠充電から連続充電への切り替えタイミング（図５の時刻ｔ２））を自ら設定する機能を備えたパワー半導体装置を示したが、本実施の形態ではさらにブートストラップコンデンサ３の初期充電を開始タイミング（時刻ｔ１）をも自ら設定可能にした例を示す。
【００３９】
図６は、実施の形態３に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。同図において、図４に示したものに対応する要素には同一符号を付してある。
【００４０】
本実施の形態のパワーモジュール１００は、ブートストラップコンデンサ３の初期充電動作を制御する初期充電パルス設定部３２を内蔵している（実施の形態１、２では、制御回路２がこれに相当する機能を有している）。初期充電パルス設定部３２には、電源電圧低下保護回路２４が出力する電圧低下検出信号が、逆レベルシフト回路３１を通して入力される。
【００４１】
さらにパワーモジュール１００は、制御電源１の投入を検出する電源検出回路としての、立ち上がり検出回路３３およびワンショットパルス発生回路３４を備えている。立ち上がり検出回路３３の出力電圧は、制御電源１が出力する制御電源電圧ＶＤの立ち上がりと共に上昇するが、制御電源電圧ＶＤが所定値以上になるとローレベルに立ち下がる。ワンショットパルス発生回路３４は、立ち上がり検出回路３３の出力電圧の立ち下がりに応答して、初期充電パルス設定部３２へワンショットパルスを出力する。これにより初期充電パルス設定部３２は、制御電源１の投入を検知することができる。
【００４２】
図７は、実施の形態３に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。実施の形態３の初期充電動作は、実施の形態２（図５）と同様であるが、ブートストラップコンデンサ３の初期充電の開始タイミング（時刻ｔ１）は、制御電源電圧ＶＤが所定値（Ｖｂ）以上になったタイミングとして規定される。
【００４３】
本実施の形態によれば、ブートストラップコンデンサ３の初期充電の開始タイミングが、制御電源１の立ち上がり時に自動的に設定される。当該タイミングを予め設定する必要がなくなるため、システムの設計（基板設計や回路設計）の自由度が増すという効果が得られる。
【００４４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態では、ブートストラップコンデンサ３の間欠充電から連続充電への切り替えタイミング（図５の時刻ｔ２））の設定を他の手法で行うパワー半導体装置を示す。
【００４５】
図８は、実施の形態４に係るパワー半導体装置の構成を示すブロック図である。同図において、図６に示したものに対応する要素には同一符号を付してある。図６の構成では、初期充電パルス設定部３２に、電源電圧低下保護回路２４が出力する電圧低下検出信号を供給していたが、本実施の形態ではそれに代えて電流検出回路１４の出力信号を供給している。
【００４６】
電流検出回路１４は電流検出用センス端子ＣＩＮの電圧（電流検出用抵抗６に生じる電圧）に基づいてローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗの電流値を測定しており、電流検出回路１４の出力信号は、電流検出用センス端子ＣＩＮの電圧に対応する電圧信号である。電流検出回路１４の出力信号は、通常動作時にはローサイド駆動回路１１が短絡保護動作を行うか否かの判断に用いられるが、ブートストラップコンデンサ３の初期充電時には、制御回路２がローサイド駆動回路１１に間欠充電と連続充電のどちらを行わせるかの判断に用いられる。
【００４７】
図９は、実施の形態４に係るパワー半導体装置の初期充電動作を説明するための図である。実施の形態４の初期充電動作は、実施の形態３（図７）と同様であるが、間欠充電と連続充電との切り替えタイミング（時刻ｔ２）は、ローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗをオンさせたときの電流値が所定値以下になったタイミング、即ち電流検出用センス端子ＣＩＮの電圧が所定値（Ｖｃ）以下になったタイミングが、間欠充電と連続充電との切り替えタイミングとして規定される。
【００４８】
本実施の形態によれば、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。特に図８の構成では、短絡保護動作のための電流検出回路１４を、間欠充電から連続充電への切り替えタイミングを決定するための電流測定に兼用するため、回路規模の増大も抑制されている。さらに、電流検出回路１４の出力信号はローサイドの信号であるので、逆レベルシフト回路３１も不要である。
【００４９】
＜実施の形態５＞
近年、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いた半導体装置（ＳｉＣデバイス）は、インバータなどの電力変換器の小型化を可能にするデバイスとして注目されている。本実施の形態では、本発明に係るパワー半導体装置に用いられるローサイドスイッチング素子Ｑ１Ｗおよびハイサイドスイッチング素子Ｑ２Ｗ、並びにそれらに接続させるフリーホイールダイオードＤ１Ｗ，Ｄ２Ｗを、それぞれＳｉＣデバイスにする。
【００５０】
上記のように、本発明によればブートストラップ回路の制限抵抗５の許容電力を小さく設定できるため、電力制御システムおよびパワーモジュールを小型化ができる。本発明のパワー半導体装置にＳｉＣデバイスを組み合わせることは、さらなる小型化を図ることができるようになるため有効である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  パワーモジュール、１  制御電源、２  制御回路、３  ブートストラップコンデンサ、４  ブートストラップダイオード、５  制限抵抗、６  電流検出用抵抗、７  ハイサイド駆動部、８  ローサイド駆動部、１０  ローサイド駆動部、１１  ローサイド駆動回路、１２  ローサイド入力回路、１４  電流検出回路、２０  ハイサイド駆動部、２１  ハイサイド駆動回路、２２  ハイサイド入力回路、２３  レベルシフト回路、２４  電源電圧低下保護回路、３１  逆レベルシフト回路、３２  初期充電パルス設定部、３３  立ち上がり検出回路、３４  ワンショットパルス発生回路、Ｑ１Ｗ  ローサイドスイッチング素子、Ｑ２Ｗ  ハイサイドスイッチング素子、Ｄ１Ｗ  フリーホイールダイオード、Ｄ２Ｗ  フリーホイールダイオード。
【図１】
0005473511.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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