(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体デバイスをメイン領域(主領域)とセンス領域(電流検出用領域)とに分け、前記メイン領域に接続された端子(メイン端子)と前記センス領域に接続された端子（センス端子）を具備したセンス機能付きパワー半導体デバイスと、該パワー半導体デバイスの近傍に配置された温度検出部と、前記センス端子及び前記温度検出部に接続された電流補正部とを具備してなるパワー半導体デバイスの電流補正回路であって、
前記温度検出部は、前記パワー半導体デバイスの近傍の温度を検出する温度検出デバイスと、検出した前記パワー半導体デバイスの近傍の温度を前記電流補正部に出力する端子を備え、
前記電流補正部は、
前記センス端子から入力されたセンス電流を電圧に変換する電流-電圧変換回路を有する電流検出部と、
前記温度検出部より入力された温度情報と内部または外部で設定された値とに基づいて所定の演算を行って温度による電流センス比の変動を補正する制御信号を可変電圧源に出力する演算回路を有する補正演算部と、
該補正演算部から出力される制御信号に基づいて出力電圧を可変する可変電圧源と、
を備え、
前記電流検出部の出力端子と前記補正演算部の出力端子が前記可変電圧源の制御入力端子に接続され、前記温度検出部の出力端子が前記補正演算部の温度情報入力端子に接続され、前記パワー半導体デバイスのセンス端子が前記電流検出部の電流入力端子に接続されるよう構成し、前記パワー半導体デバイスの近傍の温度と前記センス端子に流れた電流に応じて前記可変電圧源の出力電圧を調整することによって、前記センス端子の電位を調整し、前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正することを特徴とするパワー半導体デバイスの電流補正回路。
【請求項２】
前記可変電圧源を、第１の可変電圧源と第２の可変電圧源に分け、
前記補正演算部は、第１の補正演算部と第２の補正演算部を備えるように構成し、
前記電流検出部と前記第１の可変電圧源と前記第２の可変電圧源とが直列に接続され、
前記第１の可変電圧源には前記第１の補正演算部が接続され、前記第２の可変電圧源には前記第２の補正演算部と基準電圧源が接続され、
前記第１の補正演算部の出力端子を前記第１の可変電圧源の制御端子に接続することで、前記センス端子に流れる電流に応じて前記第１の可変電圧源の出力電圧を調整し、
前記第２の補正演算部の出力端子を前記第２の可変電圧源の制御端子に接続し、前記基準電圧源の出力電圧に応じて前記第２の可変電圧源の出力電圧を調整することで、前記センス端子の電位を調整し、前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正することを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体デバイスの電流補正回路。
【請求項３】
前記温度検出部に含まれる温度検出デバイスは、前記パワー半導体素子上に形成された温度検出用ダイオード素子であることを特徴とする請求項１または２に記載のパワー半導体デバイスの電流補正回路。
【請求項４】
前記温度検出部に含まれる温度検出デバイスは、サーミスタまたは温度検出機能を有する集積回路であり、前記パワー半導体デバイス周辺に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のパワー半導体デバイスの電流補正回路。
【請求項５】
前記第１の補正演算部、前記第２の補正演算部は設定値を記憶するメモリを有し、該メモリに予めデータを記憶させる、または、外部入力端子を有し外部から前記メモリに対してデータを書き込める構成とすることで前記設定値を変更することを可能にし、
前記外部から前記メモリへのデータ書き込みは、ＣＰＵ又はマイコンが用いられ、該ＣＰＵ又はマイコンと前記メモリの間でデータの送受信が可能な通信インターフェイスを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のパワー半導体デバイスの電流補正回路。
【請求項６】
パワー半導体デバイスをメイン領域(主領域)とセンス領域(電流検出用領域)とに分け、前記メイン領域に接続された端子(メイン端子)と前記センス領域に接続された端子（センス端子）を具備したセンス機能付きパワー半導体デバイスと、該パワー半導体デバイスの近傍に配置された温度検出部と、前記センス端子及び前記温度検出部に接続された電流補正部とを具備してなるパワー半導体デバイスの電流補正回路における電流補正方法であって、
前記温度検出部により前記パワー半導体デバイス上またはその周辺の温度を検出する過程、
前記検出した温度と内部または外部で設定された値とに基づいて前記電流補正部により所定の演算を行って温度による電流センス比の変動を補正する制御信号を生成し可変電圧源に出力する過程、
前記制御信号により前記可変電圧源の出力電圧を変更する過程、および、
変更された電圧値により前記パワー半導体デバイスのセンス端子の電位を調整することで前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正する過程
を含むパワー半導体デバイスの電流補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオードやトランジスタ(バイポーラトランジスタ(Bipolar Transistor)，MOSFET（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ），IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのパワー半導体デバイスに流れるセンス電流を検出してメイン領域およびセンス領域における特性の差を補正する電流補正回路および電流補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体デバイスであるIGBTとフリーホイーリングダイオード(Free Wheeling Diode)(以下、FWDと略記する）を搭載したIGBTモジュールは、インバータやＤＣ(Direct Current)チョッパ回路などの電力変換装置に適用されている。【０００３】
一般的にこれらの電力変換回路を制御するためには出力電流の検出が必要となる。この出力電流の検出には、通常
(１)カレントトランス（Current Transformer）やDC-CT（Direct Current-Current Transformer:直流カレントトランス）などの電流検出器を使用する方法
(２)電流検出用の抵抗（シャント抵抗と呼ばれる）を使用する方法
の２つの方法が多く採用されている。【０００４】
しかし、これら従来の電流検出方法には以下の問題がある。【０００５】
カレントトランスを用いる方法は、ホールセンサやコアを使用しており一般に高価であること、またコアを使用しているため検出器のサイズが大きくなり、電力変換装置の小型化の制約になっている。【０００６】
シャント抵抗を用いる方法は、抵抗による電力損失が発生するため電力変換装置の電力変換効率が低下することが問題となる。また大きな損失を許容するために抵抗器自体のサイズが大型となり、電力変換装置の小型化の制約になっている。【０００７】
ところで、パワー半導体デバイスには“センス機能付きパワー半導体デバイス”と呼ばれる電流検出用の機能が付いている場合がある。これはパワー半導体デバイスをメイン領域とセンス領域とに分け、センス領域に流れるセンス電流を測定し、センス比を既知とすることでメイン領域に流れるメイン電流を推定し、検出することができる。電流センス比はメイン領域とセンス領域の面積比Wで決定され、一般的にメイン領域の面積はセンス領域の面積の数千倍に設定される。センス領域を利用して電流検出するという技術は、例えば、下記の特許文献１および特許文献２に開示されている。またセンス領域に流れる電流が所定の値を超えたときにメイン領域に過電流が流れていると判定するというセンス機能付きパワー半導体デバイスの応用例が下記の特許文献３に開示されている。【０００８】
このセンス領域に流れる電流は小さいことから、センス端子にシャント抵抗を接続してセンス電流測定をする方法も従来から知られている。この場合、抵抗による電力損失の問題は解消できる。しかしながら、電流の検出精度が問題となる。精度が低い理由として、先ず、（ａ）理想的にはメイン電流とセンス電流の比はメイン領域とセンス領域の面積比で決定されることになっているが、デバイス構造やレイアウトによって電流センス比には誤差が生じてしまうという、メイン領域とセンス領域の特性の違いに起因する誤差が第１の点であり、次に、（ｂ）センス電流はメイン電流に対して微小であるものの、センス抵抗により電圧降下が発生するため、図１に示すような従来のシャント抵抗703 を備える“センスIGBT”の構成を例にとると、メインIGBT 701のコレクタ−エミッタ間電圧Vce1とセンスIGBT 702のコレクタ−エミッタ間電圧Vce2が異なり、電流センス比はメイン領域とセンス領域の面積比に対して誤差を生じるという、シャント抵抗による電圧降下に起因する誤差が第２の点である。因みに、後述する特許文献６でも、センス抵抗の存在によるセンス比の悪化について言及しており、特許文献６ではセンス抵抗を可能な限り小さくすることで、センス抵抗の影響を低減させている。【０００９】
その一方、パワー半導体デバイスの温度変動によって電流センス比が変動する問題がある。理想的にはメイン電流とセンス電流の温度特性は同じであるが、前述のとおりデバイス構造等によって電流センス比に誤差が生じるのと同様、メイン電流とセンス電流の温度係数も完全には一致せず、温度による電流センス比に誤差を生じる。電流検出を行うセンス機能付きパワー半導体デバイス周辺の温度が変化すると、電流検出精度が悪化する。このことは例えば、後述する一般的なパワー半導体デバイスの温度による電流センス比変動の測定結果のグラフを示す図８によって明らかである。ここで温度による電流センス比の変動の問題について言及している公知例を以下に示す。【００１０】
下記に示す特許文献４には、デバイス面内で抵抗温度係数が異なることに言及し、メイン領域とセンス領域の断面構造を個別に調整するか、または、メイン領域とセンス領域のレイアウトを調整することで、電流センス比の温度依存性を低減することが開示されている。しかし特許文献４に示す電流センス比の温度依存性の低減方法では、パワー半導体デバイスの設計の自由度を失わせることが予測される。【００１１】
また下記に示す特許文献５には、センス電流を測定するためにメイン領域から取り出すケルビン端子のボンディング位置を変更することでボンディングパッド上の抵抗成分を増加させ、このパッド抵抗の温度特性でセンス素子の温度特性を相殺することで、電流センス比の温度依存性を低減させることが開示されている。しかし特許文献５に示す電流センス比の温度依存性の低減方法は、定性的な改善手法に留まり、パッドの抵抗やセンス素子の特性ばらつきで、その効果が大きく増減するという課題がある。【００１２】
また下記に示す特許文献６には、温度検出を行い、温度に応じてセンス電流出力結果に演算を加えることで電流センス比の温度依存性を低減させることが開示されている。しかし特許文献６に示す電流センス比の温度依存性の低減方法は、シャント抵抗を用いており、シャント抵抗を用いる場合には、上述したように抵抗による電力損失が発生するため電力変換装置の電力変換効率が低下する。また検出したセンス電流を常にマイコン（Micro-Computer：マイクロコンピュータ）でデジタル演算を行って出力するため、高速なADC（Analog-Digital Converter：アナログ-デジタル変換器）および演算器を必要とするという課題がある。
【特許文献１】特開２０００−１３４９５５号公報（図１、図１８）
【特許文献２】特開２００３−２７４６６７号公報（図１、図４、図７）
【特許文献３】特開平１０−３２４７６号公報（図８、図９）
【特許文献４】特開２００５−５０９１３号公報（図５、図６、図８）
【特許文献５】特開２０１０−１９９２７９号公報（図３、図４、図７）
【特許文献６】特開２００６−２７１０９８号公報（図１）
【発明の開示】
【００１３】
上記のような課題を解決するために本発明の目的は、温度に応じて好適な補正値に自動的に変更して、広い温度範囲で電流検出精度を向上させることができるパワー半導体デバイスの電流補正回路および電流補正方法を提供することである。
【００１４】
上記の目的を達成するため、第１の発明であるパワー半導体デバイスの電流補正回路では、パワー半導体デバイスをメイン領域(主領域)とセンス領域(電流検出用領域)とに分け、前記メイン領域に接続された端子(メイン端子)と前記センス領域に接続された端子（センス端子）を具備したセンス機能付きパワー半導体デバイスと、該パワー半導体デバイスの近傍に配置された温度検出部と、前記センス端子及び前記温度検出部に接続された電流補正部とを具備してなるパワー半導体デバイスの電流補正回路であって、前記温度検出部は、前記パワー半導体デバイスの近傍の温度を検出する温度検出デバイスと、検出した前記パワー半導体デバイスの近傍の温度を前記電流補正部に出力する端子を備え、前記電流補正部は、前記センス端子から入力されたセンス電流を電圧に変換する電流-電圧変換回路を有する電流検出部と、前記温度検出部より入力された温度情報と内部または外部で設定された値とに基づいて所定の演算を行って温度による電流センス比の変動を補正する制御信号を可変電圧源に出力する演算回路を有する補正演算部と、該補正演算部から出力される制御信号に基づいて出力電圧を可変する可変電圧源と、を備える。そして、前記電流検出部の出力端子と前記補正演算部の出力端子が前記可変電圧源の制御入力端子に接続され、前記温度検出部の出力端子が前記補正演算部の温度情報入力端子に接続され、前記パワー半導体デバイスのセンス端子が前記電流検出部の電流入力端子に接続されるよう構成し、前記パワー半導体デバイスの近傍の温度と前記センス端子に流れた電流に応じて前記可変電圧源の出力電圧を調整することによって、前記センス端子の電位を調整し、前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正する。
【００１５】
第２の発明では、第１の発明において、前記可変電圧源を、第１の可変電圧源と第２の可変電圧源に分け、前記補正演算部は、第１の補正演算部と第２の補正演算部を備えるように構成し、前記電流検出部と前記第１の可変電圧源と前記第２の可変電圧源とが直列に接続され、前記第１の可変電圧源には前記第１の補正演算部が接続され、前記第２の可変電圧源には前記第２の補正演算部と基準電圧源が接続され、前記第１の補正演算部の出力端子を前記第１の可変電圧源の制御端子に接続することで、前記センス端子に流れる電流に応じて前記第１の可変電圧源の出力電圧を調整し、前記第２の補正演算部の出力端子を前記第２の可変電圧源の制御端子に接続し、前記基準電圧源の出力電圧に応じて前記第２の可変電圧源の出力電圧を調整することで、前記センス端子の電位を調整し、前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正する。
【００１６】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記温度検出部に含まれる温度検出デバイスを、前記パワー半導体素子上に形成された温度検出用ダイオード素子で構成する。
【００１７】
第４の発明では、第１又は第２の発明において、前記温度検出部に含まれる温度検出デバイスを、サーミスタまたは温度検出機能を有する集積回路で構成し、前記パワー半導体デバイス周辺に配置する。
【００１８】
第５の発明では、第１又は第２の発明において、前記第１の補正演算部、前記第２の補正演算部は設定値を記憶するメモリを有し、該メモリに予めデータを記憶させる、または、外部入力端子を有し外部から前記メモリに対してデータを書き込める構成とする。そうすることで、前記設定値を変更することを可能にし、前記外部から前記メモリへのデータ書き込みは、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理ユニット）又はマイコン（Micro-Computer：マイクロコンピュータ）が用いられ、該ＣＰＵ又はマイコンと前記メモリの間でデータの送受信が可能な通信インターフェイスを備える。
【００１９】
また上記目的を達成するため、パワー半導体デバイスをメイン領域(主領域)とセンス領域(電流検出用領域)とに分け、前記メイン領域に接続された端子(メイン端子)と前記センス領域に接続された端子（センス端子）を具備したセンス機能付きパワー半導体デバイスと、該パワー半導体デバイスの近傍に配置された温度検出部と、前記センス端子及び前記温度検出部に接続された電流補正部とを具備してなるパワー半導体デバイスの電流補正回路における電流補正方法であって、本発明のパワー半導体デバイスの電流補正方法では、前記温度検出部により前記パワー半導体デバイス上またはその周辺の温度を検出する過程、前記検出した温度と内部または外部で設定された値とに基づいて前記電流補正部により所定の演算を行って温度による電流センス比の変動を補正する制御信号を生成し可変電圧源に出力する過程、前記制御信号により前記可変電圧源の出力電圧を変更する過程、および、変更された電圧値により前記パワー半導体デバイスのセンス端子の電位を調整することで前記パワー半導体デバイスのメイン領域とセンス領域との特性の差を補正する過程を含む。
【００２０】
本発明のパワー半導体デバイスの電流補正回路によれば、センス機能付きパワー半導体デバイスの電流センス比を補正する場合に、電流検出回路内に温度検出部と検出された温度に応じて電流センス比の変動を補正する補正値を算出する補正演算部を備えているので、温度に応じて好適な補正値に自動的に変更して、広い温度範囲で電流検出精度を向上させることが可能となる。またデバイス周辺温度の変化に応じて補正量を好適に変化させるので、広い温度範囲で高い精度のメイン電流検出を可能となる。
【００２１】
また本発明のパワー半導体デバイスの電流補正方法によれば、温度に応じて好適な補正値に自動的に変更して、広い温度範囲で電流検出精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のシャント抵抗を用いた電流検出回路の例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第１の構成原理を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第２の構成原理を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第２の構成原理に基づく実施例を示す図である。
【図５】本発明に用いるセンス機能付きパワー半導体デバイスの等価回路を示す図である。
【図６】本発明におけるゲイン補正値の温度依存性の測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明における温度による電流センス比変動の測定結果を示すグラフである。
【図８】一般的なパワー半導体デバイスの温度による電流センス比変動の測定結果のグラフを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。【００２４】
図２は、本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第１の構成原理を示す図である。図２において本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流補正回路は、温度変化に対する電流センス比補正を実現するもので、大きくは、センス機能付きパワー半導体デバイス10、温度検出部20、電流補正部30で構成される。【００２５】
そしてパワー半導体デバイス10のセンス端子11からは、メイン領域12とセンス領域13の面積比（これをWとする）に相当するメイン電流Imの数千分の一の電流が出力され、電流補正部30の電流入力端子31に入力され、補正された値が電流補正部30から電圧で出力される。
【００２６】
温度検出部20には温度検出デバイス21が含まれ、温度検出デバイス21はパワー半導体デバイス直近の温度を測定し、電流補正部30の温度入力端子に出力する。温度検出デバイス21はサーミスタや温度検出用ICなどを用いればよく、パワー半導体デバイス直近に設置することが好ましい。またセンス機能付きパワー半導体デバイス10には過熱によるパワー半導体デバイス自身の破壊を防止するために、温度検出デバイスとしてパワー半導体デバイス上にポリシリコンダイオード素子14が形成されたものがあり、これを温度検出デバイスと用いると、サーミスタや温度検出用ICなどをパワー半導体デバイス周辺に追加する必要がなく、コストおよび実装面積の点で有利となる。さらにパワー半導体デバイス直上の温度を測定できるため、デバイスの温度変化を正確且つ早く検出できる利点もある。温度検出デバイス21,14の出力電圧は温度検出回路22により所望の出力範囲に増幅またはレベル変換されて、電流補正部30に温度情報Txとして出力する。【００２７】
電流補正部30は、入力されるセンス電流Isを電流-電圧変換回路32により電圧に変換し、パワー半導体デバイス10に入力される入力電流（コレクタ電流）Icを推定した電圧値Vs’を出力する。ここで可変電圧源33によりパワー半導体デバイス10のセンス端子11より出力されるセンス電圧Vsを調整することでセンス電流Isを調整可能であり、入力電流Icと入力電流推定電圧値Vs’との誤差が最小となるように調整する。可変電圧源33は補正演算部40から出力される制御信号Dxにより、可変電圧源33の出力電圧を決定する。【００２８】
補正演算部40は、温度検出部20から出力される温度情報TxをADC(Analog-Digital Converter：アナログ-デジタル変換器)41によりデジタル信号に変換され、予め演算回路42内部のメモリ43に保存されたデジタル信号による設定値と演算を行うことで、温度情報Txに対して好適な補正値（制御信号Dx）を出力し、可変電圧源33に印加する。【００２９】
ここでADC(Analog-Digital Converter：アナログ-デジタル変換器)41は温度検出部20に配置し、温度検出部20と補正演算部40の間の信号の伝送をデジタル信号で行ってもよい。また、メモリ43内に保存されている設定値は、デジタル信号のシリアルまたはパラレル通信インターフェイス（図示せず）を備え、外部のCPU（図示せず）やマイコン（図示せず）から書き換え可能としてもよい。更に、温度情報Txに対応する補正値テーブル（図示せず）を予め用意することで、演算回路42を省略してもよい。【００３０】
次に補正演算部40における補正値算出方法について説明する。可変電圧源33では、センス端子11に現れるセンス電圧VsのゲインKgとオフセットKoを調整する。その結果、センス端子11に現れるセンス電圧Vsは、次の式（１）のように表される。【００３１】
【数１】
0005590240.tif 000002
またパワー半導体デバイス10の出力電流特性は図４に示されるようにメイン領域12およびセンス領域13におけるそれぞれの内部抵抗Rとしきい値電圧Vthの等価回路で表わすことができる。メイン領域12とセンス領域13の電流特性が面積比Wのみで決定するものとすると、理想的にはメイン領域12とセンス領域13の各パラメータは、次の式（２）及び（３）の関係となる。【００３２】
【数２】
0005590240.tif 000003
【００３３】
【数３】
0005590240.tif 000004
実際には、上記の式（２）及び（３）の関係に誤差があるため、電流センス比の線形性が崩れてしまう。ゲインKgは内部抵抗R、オフセットKoはしきい値電圧を補正するパラメータと考えることができるため、次の式（４）及び（５）のように書き改めることで、電流センス比の線形性を補正することができる。【００３４】
【数４】
0005590240.tif 000005
【００３５】
【数５】
0005590240.tif 000006
ここで一般的なパワー半導体デバイスの温度による電流センス比変動の測定結果のグラフを図８に示す。このグラフでは入力電流（コレクタ電流）Icが増加するに伴い、温度による電流センス比の変化幅が増加しており、しきい値電圧Vth成分よりも内部抵抗R成分の温度依存性が支配的である。そこで内部抵抗Rの温度依存性の補正について説明する。【００３６】
センス領域の内部抵抗Rs0とメイン領域の内部抵抗Rm0の温度Tにおける係数をαs、αmとすると電流センス比W(T)は次の式（６）となり、温度Tによって電流センス比が変化する。【００３７】
【数６】
0005590240.tif 000007
ここで、ゲイン補正値Kg(T)を温度Tの関数とする次の式（７）を用いることで、温度変動に関わらず一定な電流センス比Wを実現することができる。【００３８】
【数７】
0005590240.tif 000008
図６は、本発明におけるゲイン補正値の温度依存性の測定結果を示すグラフである。図６には各温度における好適なゲイン補正値Kg(T)と温度Tの関係が示されている。この例においては、次の式（８）のように補正値Kg(T)は温度Tの２次関数で表されている。【００３９】
【数８】
0005590240.tif 000009
そこで補正演算部40内の演算回路42のメモリ43に係数A、B、Cを保存し、温度検出部20から入力される温度情報Txとの演算を実行し、結果を可変電圧源33の制御信号Dxとして出力することで、温度に応じて好適な補正値に変更し、図７に示すように温度による電流センス比の変動を抑えることを可能とする。図７は、本発明における温度による電流センス比変動の測定結果を示すグラフである。【００４０】
この例ではゲイン補正値Kg(T)のみを温度Tにより変化させるものとしたが、オフセット補正値Ko(T)も同時に変化させる場合は、図２に示される本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第１の構成に代えて図３に示されるような本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第２の構成とすればよい。ここでオフセット補正値Ko(T)を算出する演算回路２(422)では、次の式（９）のように予め設定した係数Ao、Bo、Coと温度検出部20から出力される温度情報Txの演算を行うことで、各温度における好適なオフセット補正値Ko(T)が求まり、これを可変電圧源２(332)の制御信号D2とすることで、温度毎にしきい値電圧Vthも補正することができる。なお図３においては、演算回路１(421)が図２の演算回路42に対応し、可変電圧源１(331)が図２の可変電圧源32に対応し、制御信号D1が図２の制御信号Dxに対応している。それ以外は、図２に示したのと同じなので説明を省略する。【００４１】
【数９】
0005590240.tif 000010
【実施例】
【００４２】
図４は、本発明の実施形態に係るパワー半導体デバイスの電流検出回路の第２の構成原理に基づく実施例を示す図である。ここではパワー半導体デバイス100をIGBTとし、IGBTはセンス端子を有しており、メイン領域に対するセンス領域の面積比を1/Wとすると、メイン電流Imの1/Wのセンス電流Isが出力される。またIGBTデバイス100上にはポリシリコンでダイオード114が形成されており、ダイオード114を温度検出デバイスとして用いる。温度検出部200の検出回路220は温度検出ダイオード114の出力電圧Vf[t]を演算増幅器221で増幅して出力し、電流補正部300に出力する。【００４３】
電流補正部300内の補正演算部340にはDSP（Digital Signal Processor）を用いる。ここで使用するDSPは外部CPU400からのデータ受信が可能な通信インターフェイス（IF）345を有し、またADC(Analog-Digital Converter：アナログ-デジタル変換器)341が内蔵されており、温度検出部200からのアナログ信号による温度出力電圧Vf[t]をデジタル信号T[n]に変換する。【００４４】
また外部CPU400からのデータを記憶するメモリ344を有する。メモリ344には本実施例では２次式の演算を行うとして演算係数Ag、Bg、CgおよびAo、Bo、Coをそれぞれ記憶する。本実施例ではオフセット補正値は温度によらず一定とするため、Ao、Boにはゼロを設定し、常に設定した係数Coを出力する。【００４５】
演算回路１(342)はADC341出力の温度情報T[n]とメモリ344に記憶させた係数Ag、Bg、Cgを用いて次の式（10）に示される演算を行い、結果を可変電圧源１(331)に出力する。【００４６】
【数１０】
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可変電圧源１(331)はDAC（Digital-Analog Converter：デジタル-アナログ変換器）3311と変換結果を正負符号で出力させるための２つの反転増幅器3312,3313とで構成されている。電流-電圧変換回路302で検出したセンス電圧（センス電流に相当）を入力として、演算回路１(342)の演算結果でビット信号を制御してDAC（Digital-Analog Converter：デジタル-アナログ変換器）3311のゲインが設定され、ゲイン倍されたセンス電圧が可変電圧源１(331)から出力される。【００４７】
可変電圧源２(332)もDAC（Digital-Analog Converter：デジタル-アナログ変換器）3321と２つの反転増幅器3322,3323とで構成されている。内部または外部で生成する基準電圧源(Vref)(304)を入力とし、演算回路２(343)の演算結果に応じてビット信号を制御し、可変電圧源２(332)による可変電圧として加算器305に出力する。【００４８】
可変電圧源１(331)と可変電圧源２(332)の出力電圧は加算器305で加算され、この電圧を電流-電圧変換回路302の非反転入力端子に印加することで、演算増幅器の仮想接地により、反転入力端子に印加されるセンス端子Vsの電位を調整することができる。この結果、調整されたセンス電流Isが、電流-電圧変換回路302を通して電圧に変換され、出力レベル調整回路303により電圧値を増幅およびレベル変換し、外部にIGBTに流れる電流情報（出力電流検出結果）306として出力する。
【００４９】
このような本発明の実施例に示される電流補正回路を用いることで、従来は図８に示したように温度によりセンス比が変動する問題を、図７に示すように温度によらずほぼ一定のセンス比を出力することができ、広い温度範囲で高精度な電流検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、インバータ装置やＤＣ(Direct Current)チョッパ回路の例に止まらず、他のIPM（Intelligent Power Module）アプリケーションにも本発明のパワー半導体デバイスの電流補正回路を適用することが可能である。
【図１】
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【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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