(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された少なくとも２つのダイから構成されるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する方法であって、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する電流を取得するステップと、
前記マルチダイパワーモジュールの各前記ダイに関連した損失プロファイルを取得するステップと、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記取得された電流から、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記損失とを推定するステップと、
推定された各前記損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断するステップと、
ダイをパッシベートしなければならない場合に、パッシベートしなければならない前記ダイをパッシベートするステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記判断するステップは、
前記パッシベートしなければならないダイが、部分的にパッシベートされるのか又は完全にパッシベートされるのかを判断するサブステップと、
前記パッシベートしなければならないダイが完全にパッシベートされる場合、該パッシベートしなければならないダイをオフ状態に維持することによって該ダイを完全にパッシベートするサブステップと、
前記パッシベートしなければならないダイを他のダイよりも短い期間中アクティブ化することによって該パッシベートしなければならないダイを部分的にパッシベートするサブステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイの前記損失は、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流と、前記マルチダイパワーモジュールのダイの前記パッシベーションの状態とから求められる、前記ダイの導通損失とスイッチング損失とを合計したものである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイがパッシベートされた場合には、前記スイッチング損失はゼロであり、前記ダイが完全にパッシベートされた場合には、前記導通損失はゼロであり、前記スイッチング損失は、パッシベートされていない前記ダイ間で等分配され、前記導通損失は、完全にパッシベートされていない前記ダイ間で等分配される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記マルチダイパワーモジュールの温度を取得するステップを更に含み、前記推定された損失は、前記取得された温度に更に依存する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
推定された各前記損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する前記ステップは、
推定された各前記損失と前記損失プロファイルとから少なくとも１つのダイのパッシベーションパターンを求めるステップ
を更に含み、
前記パッシベートしなければならないダイをパッシベートする前記ステップは、前記求められたパッシベーションパターンに従って実行される、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの推定された前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの推定された前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの推定された前記損失とを用いて、ダイの各前記損失を前記マルチダイパワーモジュールの前記パッシベーションの状態に関係付ける第１の行列を取得するステップを更に含み、前記パッシベーションパターンは、前記取得された第１の行列と前記損失プロファイルとから求められる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記取得される第１の行列は、メモリに記憶されたルックアップテーブルから取得される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パッシベーションパターンは、前記第１の行列の逆行列と前記損失プロファイルとの積として取得されるベクトルによって求められ、該取得されたベクトルの第ｋの成分は、第ｋのダイがパッシベートされないアクティブ化サイクルの比率を規定する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記取得されたベクトルの前記第ｋの成分は負であり、前記方法は、
ダイがパッシベートされないときの１つのダイの推定された前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの推定された前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの推定された前記損失とを用いて、ダイの各前記損失を前記マルチダイパワーモジュールの前記パッシベーションの状態に関係付ける第２の行列を取得するステップを更に含み、前記第ｋのダイは完全にパッシベートされ、
前記パッシベーションパターンは、前記取得された第２の行列と前記損失プロファイルとから求められる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
推定された各前記損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する前記ステップは、
推定された各前記損失と、前記ダイが以前にパッシベートされたか否かを示す情報とを記憶するサブステップと、
記憶されている推定された損失及び情報に従って、前記マルチダイパワーモジュールの各ダイによって消散された熱の蓄積熱レベルを推定するサブステップと
を更に含み、
ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する前記ステップは、推定された前記蓄積熱レベルと前記損失プロファイルとから実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
推定された前記蓄積熱レベルと前記損失プロファイルとの間の比率が、ダイごとに求められ、前記比率が、予め設定された値を越えている場合に、最高の比率を有する前記ダイは、パッシベートされるものと判断される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記比率が、予め設定された第２の値を越えている場合に、前記ダイの比率は、完全にパッシベートされるものと判断される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記損失プロファイルは、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流が０と交差するか否かを判断することによって取得され、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流が０と交差する場合、前記方法は、
前記ダイの各前記損失を前記ダイの温度に関係付ける第３の行列を求めるステップを更に含み、前記第３の行列は、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流と、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流とゼロとの前記交差の周波数とに依存し、前記損失プロファイルは、前記第３の行列とバランスされた温度プロファイルとに従って損失プロファイルのベクトルを求めることによって取得される、請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
並列に接続された少なくとも２つのダイから構成されるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するデバイスであって、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する電流を取得する手段と、
前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイに関連した損失プロファイルを取得する手段と、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記取得された電流から、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記損失とを推定する手段と、
推定された各前記損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する手段と、
ダイをパッシベートしなければならない場合に、パッシベートしなければならない前記ダイをパッシベートする手段と
を備える、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には、マルチダイパワーモジュールの動作を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチダイパワーモジュールは従来、幾つかの並列に接続されたパワーダイから構成され、単一のパワーダイの電流性能を超えて電流性能を高めるために使用される。
【０００３】
例えば、三相コンバーターは、スイッチあたり４つの並列パワーダイから構成され、全部で２４個のパワーダイを与える。
【０００４】
ＳｉＣ（炭化ケイ素）トランジスタ及びＧａＮ（窒化ガリウム）トランジスタのような、新生のデバイス技術は通常、ウェハー基板の歩留まり及びコストに関する制約に起因して、高電流密度、小電力のダイにおいて実現される。
【０００５】
より高い電力のＳｉＣベースモジュールを実現するには、多数の並列接続ＳｉＣダイが必要である。並列接続モジュールとは異なり、並列接続ダイは、理想的には同じ負荷電流を整流する単一のスイッチを構成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、使用されるダイのタイプ、すなわち、ダイオードが使用されるか、又は電圧駆動スイッチ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が使用されるかにかかわらず、負荷電流の均衡の取れた分配を静的にも、動的にも制限する特性がダイ内に存在する。
【０００７】
マルチダイパワーモジュール内の各ダイの温度は、基板上のその幾何学ロケーションによる影響を受ける。このような温度差により、結果としてダイが最大限に利用されなくなり、それゆえ、所与の定格電流を達成するために、より多くのダイが並列にされる必要があるので、パワーモジュールの全体的なコスト及び物理的な表面積が増加する。
【０００８】
さらに、スイッチング中のエネルギー損失は、ダイを通る電流による影響を受ける。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ダイの温度のバランスを向上させることを目的とし、次いで、高度に動的な制御を実施する必要なく、マルチダイパワーモジュールの最大能力を高めることを目的とする。
【００１０】
このために、本発明は、並列に接続された少なくとも２つのダイから構成されるマルチダイパワーモジュールの前記動作を制御する方法であって、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流を取得するステップと、
前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイに関連した損失プロファイルを取得するステップと、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記測定された電流から、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記損失とを推定するステップと、
前記推定された損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断するステップと、
ダイをパッシベートしなければならない場合に、パッシベートしなければならない前記ダイをパッシベートするステップと、
を含むことを特徴とする、方法に関する。
【００１１】
本発明は、また、並列に接続された少なくとも２つのダイから構成されるマルチダイパワーモジュールの前記動作を制御するデバイスであって、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流を取得する手段と、
前記マルチダイパワーモジュールの前記ダイに関連した損失プロファイルを取得する手段と、
前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記測定された電流から、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記損失とを推定する手段と、
前記推定された損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する手段と、
ダイをパッシベートしなければならない場合に、パッシベートしなければならない前記ダイをパッシベートする手段と、
を備えることを特徴とする、デバイスに関する。
【００１２】
したがって、ダイがパッシベートされるので、損失がダイ間でアンバランスになり、ダイ損失の実現されるプロファイルは、マルチダイパワーモジュールのダイに関連した損失プロファイルに向けて誘導することができる。その結果、ダイの温度をより良好にバランスさせることができ、結果として、ダイ間の損耗は類似したものとなる。マルチダイパワーモジュールの寿命は改善される。
【００１３】
ダイ損失は、マルチダイパワーモジュールのパッシベーション状態と、マルチダイパワーモジュールに流入する電流とに従って推定されるので、損失の推定は正確であり、パッシベーションの効果は、マルチダイパワーモジュールのダイに関連した損失プロファイルに向けて正確に誘導することができる。この誘導は、低速の閉ループの方法で実現される。１つの電流センサーしか必要ではなく、測定は低速である。取得回路及び制御回路の双方の複雑度が低いので、ダイ間の温度バランスは、低コストで実現される。
【００１４】
特定の特徴によれば、前記判断するステップは、
前記パッシベートしなければならないダイが、部分的にパッシベートされるのか又は完全にパッシベートされるのかを判断するサブステップと、
前記パッシベートしなければならないダイが完全にパッシベートされる場合、該パッシベートしなければならないダイをオフ状態に維持することによって該ダイを完全にパッシベートするサブステップと、
前記パッシベートしなければならないダイを他のダイよりも短い期間中アクティブ化することによって該パッシベートしなければならないダイを部分的にパッシベートするサブステップと、
を更に含む。
【００１５】
したがって、完全なパッシベーションの効果が、スイッチング損失に加えて導通損失も削減するので、ダイ損失の実現されたプロファイルは、マルチダイパワーモジュールのダイに関連した損失プロファイルに向けてより高速に誘導される。他方、ダイの完全なパッシベーションは、部分的なパッシベーションと比較してマルチダイパワーモジュールの総損失を増加させる場合がある。したがって、マルチダイパワーモジュールの制御には、収束の速度及び有効性と、損失の最小化とを取引するより良好な可制御性が与えられる。
【００１６】
特定の特徴によれば、前記ダイの前記損失は、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流と、前記マルチダイパワーモジュールのダイの前記パッシベーションステータスとから求められる、前記ダイの前記導通損失と前記スイッチング損失とを合計したものである。
【００１７】
したがって、異なるパッシベーション選択肢と異なる電流レベルとに起因するダイ損失の挙動が明確に記述される。その結果、所望の損失プロファイルに向けた、実現された損失プロファイルの誘導（steering）は効果的である。
【００１８】
特定の特徴によれば、前記ダイがパッシベートされた場合には、前記スイッチング損失はゼロであり、前記ダイが完全にパッシベートされた場合には、前記導通損失はゼロであり、前記スイッチング損失は、パッシベートされていない前記ダイ間で等分配され、前記導通損失は、完全にパッシベートされていない前記ダイ間で等分配される。
【００１９】
したがって、他のダイの損失に対する１つのダイのパッシベーションの影響は単純である。
【００２０】
特定の特徴によれば、前記方法は、前記マルチダイパワーモジュールの前記温度を取得するステップを更に含み、前記推定された損失は、前記取得された温度に更に依存する。
【００２１】
したがって、損失の決定は、マルチダイパワーモジュールの使用法に従って変動し得る。推定された導通損失及びスイッチング損失の割合は、温度とともに正確に変動し得る。
【００２２】
特定の特徴によれば、前記推定された損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断することは、
前記推定された損失と前記損失プロファイルとから少なくとも１つのダイのパッシベーションパターンを求めるステップ、
を更に含み、
前記パッシベートしなければならないダイをパッシベートする前記ステップは、前記求められたパッシベーションパターンに従って実行される。
【００２３】
したがって、パッシベーションパターンは、各アクティブ化サイクルにおける予め設定されたパッシベーションステータスを用いて、一連の連続したアクティブ化サイクルをカバーする。パッシベーションパターンは、測定された電流が変化するまで開ループ方法で実行することができる。マルチダイパワーモジュールの制御は、低複雑度及び低コストで実現される。
【００２４】
特定の特徴によれば、前記方法は、ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記推定された損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記推定された損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記推定された損失とを用いて、ダイの前記損失を前記マルチダイパワーモジュールの前記パッシベーション状態に関係付ける第１の行列を取得するステップを更に含み、前記パッシベーションパターンは、前記取得された第１の行列と前記損失プロファイルとから求められる。
【００２５】
したがって、パッシベーションパターンの決定は、パッシベーションパターンの選択に起因して、損失の正確な推定から確定される。
【００２６】
特定の特徴によれば、前記取得される第１の行列は、メモリに記憶されたルックアップテーブルから取得される。
【００２７】
したがって、不適合なダイ及び電流波形の変化が存在する場合であっても、他の各ダイの損失に対するダイパッシベーションの影響は正確である。
【００２８】
特定の特徴によれば、前記パッシベーションパターンは、前記第１の行列の逆行列と前記損失プロファイルとの積として取得されるベクトルによって求められ、該取得されたベクトルの第ｋの成分は、第ｋのダイがパッシベートされないアクティブ化サイクルの比率を規定する。
【００２９】
したがって、パッシベーションパターンは容易に求められる。パッシベーションパターンにおけるパッシベーションサイクルの数は、マルチダイパワーモジュールのダイごとに直接求められる。
【００３０】
特定の特徴によれば、前記取得されたベクトルの前記第ｋの成分は負であり、前記方法は、
ダイがパッシベートされないときの１つのダイの前記推定された損失と、該ダイがパッシベートされたときの該ダイの前記推定された損失と、少なくとも１つの他のダイがパッシベートされたときの前記ダイの前記推定された損失とを用いて、ダイの前記損失を前記マルチダイパワーモジュールの前記パッシベーション状態に関係付ける第２の行列を取得するステップを更に含み、前記第ｋのダイは完全にパッシベートされ、
前記パッシベーションパターンは、前記取得された第２の行列と前記損失プロファイルとから求められる。
【００３１】
したがって、ダイの完全なパッシベーションの決定は、明確に行われる。完全なパッシベーションは、特にスイッチング損失が導通損失と比較して小さい状況では、実現された損失プロファイルを所望の損失プロファイルに向けて誘導する際により効果的である。
【００３２】
特定の特徴によれば、前記推定された損失と前記損失プロファイルとから、ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する前記ステップは、
前記推定された損失と、前記ダイが以前にパッシベートされたか否かを示す情報とを記憶するサブステップと、
記憶されている推定された損失及び情報に従って、前記マルチダイパワーモジュールの各ダイによって消散（dissipated）された熱の蓄積熱レベルを推定するサブステップと、
を更に含み、
ダイをパッシベートしなければならないか否かと、どのダイをパッシベートしなければならないかとを判断する前記ステップは、推定された前記蓄積熱レベルと前記損失プロファイルとから実行される。
【００３３】
したがって、各ダイによって消散された熱の蓄積熱レベルの、所望の損失プロファイルに向けた誘導は効果的であり、アクティブ化サイクルごとに更新される。
【００３４】
パッシベーションパターンを用いることと比較すると、この解決法は、高速変化する電流波形により良好に対応することができる。
【００３５】
特定の特徴によれば、推定された前記蓄積熱レベルと前記損失プロファイルとの間の比率が、ダイごとに求められ、前記比率が、予め設定された値を越えている場合に、最高の比率を有する前記ダイは、パッシベートされるものと判断される。
【００３６】
したがって、どのダイがパッシベートされるのか判断は容易であり、あらゆるアクティブ化サイクルにおいて実現される。最高の比率を有するダイは、その近傍と比較して過度に多くの熱を消散してきたので、上記誘導は効果的である。このダイをパッシベーションに選ぶことは、そのダイの消散熱レベルを他のダイの消散熱レベルと比例して削減する効果的な方法である。
【００３７】
特定の特徴によれば、前記比率が、予め設定された第２の値を越えている場合に、前記ダイの比率は、完全にパッシベートされるものと判断される。
【００３８】
したがって、部分的なパッシベーションではなく完全なパッシベーションの決定は容易である。完全なアクティブ化によって、もし、コントローラーは、制限しなければ望ましくないダイの損耗をもたらすことになるオーバーヒート状況を制限することができる。
【００３９】
特定の特徴によれば、前記損失プロファイルは、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流が０と交差するか否かを判断することによって取得され、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流が０と交差する場合、前記方法は、
前記ダイの前記損失を前記ダイの前記温度に関係付ける第３の行列を求めるステップを更に含み、該行列は、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流と、前記マルチダイパワーモジュールに流入する前記電流とゼロとの前記交差の前記周波数とに依存し、前記損失プロファイルは、前記第３の行列とバランスされた温度プロファイルとに従って損失プロファイルのベクトルを求めることによって取得される。
【００４０】
したがって、マルチダイパワーモジュールを流れる電流波形の基本周波数を用いて、損失プロファイルを適合させることができる。ダイを囲む熱回路網の応答は、熱脈動周波数とともに変化するので、制御は、実現された損失プロファイルを、所与の基本周波数における電流波形のバランスされた温度プロファイルを得る際に効果的である損失プロファイルに、より良好に誘導することができる。
【００４１】
本発明の特性は、例示の実施形態の以下の説明を読むことから更に明らかになり、その説明は添付の図面を参照しながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するシステムの一例を表す図である。
【図２】本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するコントローラーの一例を表す図である。
【図３】本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する電力パターンを求める第１のアルゴリズムを表す図である。
【図４】ダイを通るピークドレイン電流に応じたダイのスイッチングエネルギーの変化の一例を表すグラフである。
【図５】ダイを通るドレイン電流に応じたドレインソース間抵抗の一例を表すグラフである。
【図６】本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する電力パターンを求める第２のアルゴリズムを表す図である。
【図７】損失プロファイルＱを求めるアルゴリズムを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するシステムの一例を表している。
【００４４】
マルチダイパワーモジュール２０の動作を制御するシステムは、コントローラー１０及び電流センサー１５を備える。
【００４５】
マルチダイパワーモジュール２０は、例えば、Ｄ１〜Ｄ８で示す８つのダイから構成される。
【００４６】
コントローラー１０は、図１に図示しないホストコントローラーから、マルチダイパワーモジュール２０に印加される入力制御信号を受信し、この入力制御信号を、電流センサー１５によって検知された電流値と、この入力制御信号の動作周波数と、この入力制御信号のデューティーサイクルと、コントローラーのメモリに記憶された予め設定された損失プロファイルと、最後に、以下で開示されるような各ダイのアクティブ化パターンを含む、コントローラー１０のメモリに記憶された表とに従って変更する。
【００４７】
例として、入力信号は、変更された信号によって制御されるダイが導通損失及びスイッチング損失を受けないように少なくとも１つのアクティブ化期間をスキップして、ダイの完全なパッシベーションを実現することによって変更されるか、又は、この信号は、変更された信号によって制御されるダイが受けるスイッチング損失を少なくするようにアクティブ化期間を短縮して、ダイの部分的なパッシベーションを実現することによって変更される。
【００４８】
各ダイに対して、コントローラー１０は、アクティブ化パターン及び入力制御信号に従って各ダイを駆動するＶＧＳ１〜ＶＧＳＮで示すゲートソース間信号を提供する。ここで、Ｎは、マルチダイパワーモジュール２０のダイの数である。図１の例では、Ｎは８に等しい。
【００４９】
ダイＤ１〜Ｄ８は並列に接続され、ダイＤ１〜Ｄ８のドレイン又はコレクター３０は互いに接続され、ダイＤ１〜Ｄ８のソース又はエミッター２５は互いに接続されている。
【００５０】
電流センサー１５は、ダイＤ１〜Ｄ８を通る電流の総量を検知し、電流値をコントローラー１０に提供する。
【００５１】
電流センサー１５を追加しているにもかかわらず、本発明は低コストを維持している。なぜならば、電流センサー１５は、高取得速度も高精度も必要としないからであり、また、単一の電流センサー１５が用いられているからである。
【００５２】
本発明の特定の実現態様によれば、マルチダイパワーモジュール２０は、当該マルチダイパワーモジュール２０の基板温度を検知する温度センサー３５を更に備える。
【００５３】
図２は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御するコントローラーの一例を表している。
【００５４】
コントローラー２０は、例えば、バス２０１によって相互に接続された構成要素と、提供されるゲートソース間信号ＶＧＳ１〜ＶＧＳＮをダイについて調整するためにプログラムによって制御されるプロセッサ２００とに基づくアーキテクチャを有する。
【００５５】
バス２０１は、プロセッサ２００を、リードオンリーメモリＲＯＭ２０２、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３、入力／出力インターフェース２０４及び電力インターフェース２０６にリンクする。
【００５６】
メモリ２０３は、変数と、種々のダイのアクティブ化パターンと、マルチダイパワーモジュール内の損失の分布を表す損失プロファイルベクトルＱとを収容するように意図されたレジスタを含む。
【００５７】
アクティブ化パターンがリアルタイムで求められる場合、メモリ２０３は、図３、図６及び／又は図７に開示されるようなアルゴリズムに関連したプログラムの命令を含む。
【００５８】
プロセッサ２００は、マルチダイパワーモジュール２０に印加される入力ゲート信号パターンを受信し、入力制御信号の各アクティブ化サイクル及び各ダイについて、アクティブ化パターンに従ってダイのアクティブ化を決定する。
【００５９】
リードオンリーメモリ２０２は、図３、図６及び／又は図７において開示されるアルゴリズムに関連するプログラムの命令を含み、それらの命令は、コントローラー２０が起動されるときに、ランダムアクセスメモリ２０３に転送される。
【００６０】
コントローラー２０は、ＰＣ（パーソナルコンピューター）、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）若しくはマイクロコントローラーのようなプログラム可能なコンピューティングマシンによって１組の命令若しくはプログラムを実行することによってソフトウェアにおいて実施することができるか、又はソフトウェアでなければ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような、マシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアにおいて実施することができる。
【００６１】
換言すれば、コントローラー１０は、図３、図６及び／又は図７において開示されるアルゴリズムをコントローラー１０に実行させる回路部、又は回路部を備えるデバイスを備える。
【００６２】
コントローラー１０は、例えば、プリプログラムされたＣＰＬＤ（複合プログラム可能論理デバイス）によって実現することができる。
【００６３】
入力／出力インターフェース２０４は、入力制御信号と、電流センサー１５及び温度センサー３５からの検知情報と、ルックアップテーブルと、損失分布プロファイルＱとを受信する。
【００６４】
各パワーダイ及び入力制御信号の各アクティブ化サイクルについて、電力インターフェース２０６は、プロセッサ２００によって求められたダイのパッシベーションパターンに従って、入力制御信号をゲートソース間電圧信号ＶＧＳ１〜ＶＧＳＮに変換する。
【００６５】
図３は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する電力パターンを求める第１のアルゴリズムを表している。
【００６６】
本アルゴリズムは、コントローラー１０のプロセッサ２００によって実行される一例において開示される。
【００６７】
本アルゴリズムは、例えば、秒ごと又はミリ秒ごとに実行される。
【００６８】
ステップＳ３００において、プロセッサ２００は、電流センサー１５によって提供された電流値を取得するようにインターフェース２０６に命令するとともに、取得された電流を記憶する。
【００６９】
次のステップＳ３０１において、プロセッサ２００は、取得された電流値が以前に記憶された電流値と異なるか否かをチェックする。例として、例えば、取得された電流値が以前に記憶された電流値と異なり、且つ、当該相違が、以前に記憶された電流値の１０パーセントよりも大きい場合又は小さい場合に、取得された電流値が、以前に記憶された電流値と異なると判定する。
【００７０】
取得された電流値が、以前に記憶された電流値と異なる場合、プロセッサ２００はステップＳ３０２に移動する。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３００に戻る。
【００７１】
ステップＳ３０２において、プロセッサ２００は、マルチダイパワーモジュール２０の全てのダイがアクティブ化されているときは、ダイにおけるスイッチングエネルギー損失Ｅｓｗ，Ｎを求め、単一の他のダイがマルチダイパワーモジュール２０においてアクティブ化されていないときは、ダイにおけるスイッチングエネルギー損失Ｅｓｗ，Ｎ−１を求める。
【００７２】
これらのスイッチング損失は、ダイＤ１〜Ｄ８を流れる電流に依存している。ステップＳ３００において測定された所与の総電流Ｉについて、アクティブ化されたダイを流れる電流は、マルチダイパワーモジュール２０におけるアクティブ化されたダイの数の関数である。スイッチング損失とダイに流入する電流との依存関係の一例は、図４に与えられている。
【００７３】
図４は、ダイを通るピークドレイン電流に応じたダイのスイッチングエネルギーの変化の一例を表している。
【００７４】
横軸は、アンペアを単位とするダイのピークドレイン電流を表し、縦軸は、ミリジュールを単位とするスイッチングエネルギー損失を表している。
【００７５】
３０で示す曲線は、総スイッチング損失を表し、３１で示す曲線は、ダイが導通状態から非導通状態にスイッチングするときにダイによって消散されるターンオフスイッチング損失を表し、３２で示す曲線は、ダイが非導通状態から導通状態にスイッチングするときにダイによって消散されるターンオンスイッチング損失を表している。
【００７６】
曲線３０によって与えられる値は、例えば、ＲＯＭメモリ２０２内のルックアップテーブルに記憶される。
【００７７】
取得された電流値から、プロセッサ２００は、ステップＳ３００において測定された電流値から、Ｉ／Ｎに等しい電流が横切ったダイのスイッチングサイクルごとのスイッチング損失Ｅｓｗ，ＮをＥｓｗ，Ｎ＝ａＩ／Ｎ＋ｂ（Ｉ／Ｎ）２として求める。ここで、Ｎは、マルチダイパワーモジュール２０のアクティブ化されたダイの数であり、ａ及びｂは、曲線３０から導出される。例として、図４における曲線３０は、ａ＝２５及びｂ＝０．２５を用いて表すことができる。
【００７８】
次のステップＳ３０３において、プロセッサ２００は、温度センサー３５がある場合には、当該温度センサー３５によって提供される温度値を取得するようにインターフェース２０６に命令する。
【００７９】
次のステップＳ３０４において、プロセッサ２００は、ステップＳ３００において取得された電流値を用い、特定の実現態様によれば、取得された温度値を用いて、マルチダイパワーモジュール２０の全てのダイがアクティブ化されているときのマルチダイパワーモジュール２０のダイの導通損失Ｅｃｏｎ，Ｎと、単一の他のダイがマルチダイパワーモジュール２０においてアクティブ化されていないときのダイにおける導通損失Ｅｃｏｎ，Ｎ−１とを求める。
【００８０】
導通損失は、ダイＤ１〜Ｄ８を流れる電流に依存する。そのような依存関係の一例は、図５に与えられている。
【００８１】
図５は、ダイを流れるドレイン電流に応じたドレインソース間抵抗の一例を表している。
【００８２】
横軸は、アンペアを単位とするダイのピークドレイン電流を表し、縦軸は、ミリオームで表されたダイの直列抵抗を表している。
【００８３】
４１で示す曲線は、摂氏１３５度の温度におけるダイの直列抵抗を表し、４２で示す曲線は、摂氏２５度の温度におけるダイの直列抵抗を表している。
【００８４】
曲線４１及び４２によって与えられる値は、例えば、ＲＯＭメモリ２０２内のルックアップテーブルに記憶される。
【００８５】
取得された電流値から、プロセッサ２００は、部分的なパッシベーションのみが用いられていることを反映して、Ｉ／Ｎに等しい電流が横切ったダイのサイクルごとの導通損失を、
【数１】
0006466039.tif 000002
として求める。ダイは、当該ダイがスイッチング損失には寄与しないが、導通損失には寄与するようにそのスイッチングパターンが変更されると部分的にパッシベートされる。これは、他のダイのターンオンが完了すると、部分的にパッシベートされたダイがオンにスイッチングするときに実現され、また、このダイのターンオフが完了すると、他のダイがオフにスイッチングするときに実現される。
【００８６】
ｃ及びｄは、ステップＳ３０１において測定された電流と、ステップＳ３０３において測定された温度と、ルックアップテーブルに記憶された値とから導出される。
【００８７】
ｘは、マルチダイパワーモジュール２０に印加される入力制御信号のデューティーサイクルであり、ｆｓｗは、マルチダイパワーモジュール２０に印加される入力制御信号の周波数である。
【００８８】
取得された電流値から、プロセッサ２００は、完全なパッシベーションが１つのダイに用いられていることを反映して、Ｉ／Ｎ−１に等しい電流が横切ったダイのサイクルごとの導通損失を、
【数２】
0006466039.tif 000003
として求める。
【００８９】
ここで、導通損失は、ＩＧＢＴダイの場合には、
【数３】
0006466039.tif 000004
として表すことができる一方、ＭＯＳＦＥＴダイの場合には、
【数４】
0006466039.tif 000005
として表すことができることに留意しなければならない。
【００９０】
ダイの部分的なパッシベーションは、スイッチングパターンからの整流の遅れ又は進みを引き起こし（constitute）、それによって、ダイは、近傍のダイの飽和状態に近い類似の低電圧状態において整流される。パッシベートされたダイは、このため、ゼロスイッチング損失を受ける一方、導通損失は、依然として、パッシベートされたダイに起因している。
【００９１】
ダイの完全なパッシベーションは、駆動信号のスイッチングパターンからのそれぞれのパルスをストローブアウト（strobing out）することを引き起こし（constitute）、それによって、スイッチング損失も導通損失もダイに起因しない。
【００９２】
例として、ステップＳ３０３において測定された温度が摂氏７０度であり、ステップＳ３００において測定された電流が１００アンペアである場合、ＭＯＳＦＥＴダイの直列抵抗Ｒｄｓｏｎは、ルックアップテーブルに記憶された値の補間を用いて１７５ミリオームと推定される。この例では、ｃは０として求められ、ｄは０．１７５オームとして求められる。
【００９３】
他の例として、ＩＧＢＴダイのコレクターエミッター間電圧ＶＣＥは、直接的な測定を用いて、又は、ステップＳ３０３において測定された温度におけるルックアップテーブルに記憶された値の補間を用いて推定される。
【００９４】
次のステップＳ３０５において、プロセッサ２００は、ダイＤ１〜Ｄ８のパッシベーション比率とダイＤ１〜Ｄ８によって消耗（dissipated）される電力との間の関係を反映する行列ＭＩを求める。
【００９５】
特定の特徴的形態によれば、非アクティブ化されたダイは、部分的にしか非アクティブ化されず、これは、非アクティブ化されたダイが、常に、全て導通損失に寄与することを意味し、行列ＭＩは、以下のように求められる。
【数５】
0006466039.tif 000006
ここで、Ｅｓｗ，Ｎ、Ｅｓｗ，Ｎ−１は、ステップＳ３０２において計算されたものであり、Ｅｃｏｎ，Ｎは、ステップＳ３０４において計算されたものである。
【００９６】
行列ＭＩは、ダイが順にパッシベートされること、すなわち、各アクティブ化サイクルにおいて、１つのダイのみが非アクティブ化されることを前提にして作成される。上記例では、第１のダイＤ１は決してパッシベートされないことが前提とされているので、行列ＭＩの第１列は、構成が他の列と異なる。例として、この第１のダイは、マルチチップパワーモジュール２０の冷却システムに近接したダイに対応する。対応するパッシベーション比率は、ダイがパッシベートされていないアクティブ化サイクルの比率を示す。
【００９７】
行列ＭＩは、正準行列から作成されるので、より多数のダイ又はより少数のダイの行列ＭＩを求めることは簡単（straightforward）である。
【００９８】
特定の特徴によれば、複数の行列ＭＩがＲＡＭメモリ２０３に記憶され、１つの電流の値につき１つの行列が記憶される。
【００９９】
プロセッサ２００は、ステップＳ３００において取得された電流値を用いて、ＲＡＭメモリ２０３において、取得された電流の値に対応する行列を読み取る。
【０１００】
ステップＳ３０６において、プロセッサ２００は、損失プロファイルベクトルＱをＲＡＭメモリ２０３から取得する。この損失プロファイルベクトルＱは、マルチダイパワーモジュール２０内の損失分布を表すものであり、測定及び／又はマルチダイパワーモジュール２０の設計中のシミュレーションを通じて、及び／又はマルチダイパワーモジュール２０の動作時に用いられる冷却パラメーターを用いて求められる。
【０１０１】
本発明の一変形形態によれば、損失プロファイルベクトルＱは、ＲＡＭメモリ２０３に記憶される前に入力／出力インターフェース２０４から受信される。パワーダイＤ１〜Ｄ８の温度のバランスを達成することができる理想的な損失プロファイルは、図１に図示していない外部の冷却システムの設計又は構成に依存し得るので、損失プロファイルベクトルＱは、リモート／オンラインプログラミングによって構成することもできるし、較正済みの損失プロファイルを供給する製造時に生成することもできる。
【０１０２】
本発明の別の変形形態によれば、損失プロファイルベクトルＱは、図７に開示されるアルゴリズムに従ってプロセッサ２００によって求められる。
【０１０３】
次のステップＳ３０７において、プロセッサ２００は、パッシベーション比率のベクトルｎを求める。各ダイについて、パッシベーション比率は、連続したスイッチングサイクルの総数Ｎｃと比較した、ダイがパッシベートされるスイッチングサイクルの数を示す。この比率が０であるとき、ダイはパッシベートされず、この比率が１であるとき、ダイは常にパッシベートされている。
【０１０４】
高いパッシベーション比率は、損失に対するダイの寄与度が削減されるべきことを示す。これは、幾つかのスイッチングサイクルのスイッチング過渡現象中にダイをパッシベートすることによって実現することができる。
【０１０５】
この例では、ベクトルｎは、ダイのパッシベーションが行われないｎ１個のスイッチングサイクルと、その後に続く、ｎｋ個のスイッチングサイクルがｋ＝２〜Ｎまで連続したものとからなる。ｎｋ個のスイッチングサイクル中、第ｋのダイが部分的にパッシベートされる。その場合、損失は、以下の代数式として表される。
【数６】
0006466039.tif 000007
【０１０６】
ｋ＝１の場合、ｎ１は、ダイがパッシベートされないサイクルの数を表す。この例では、第１のダイは、決してパッシベートされない。
【０１０７】
プロセッサ２００は、以下のようにベクトルｎを求める。
【数７】
0006466039.tif 000008
【０１０８】
特定の特徴によれば、ベクトルｎは、以下のように求められる。
【数８】
0006466039.tif 000009
ここで、
【数９】
0006466039.tif 000010
である。
【０１０９】
特定の特徴によれば、行列ＭＩは、様々な電流状態及び温度状態についてルックアップテーブルに事前に計算されている。
【０１１０】
次のステップＳ３０８において、プロセッサ２００は、ベクトルｎの少なくとも１つの要素が負であるか否かを調べる。ベクトルｎの１つの要素は、スイッチング損失が十分強いものではなく、ダイ間のスイッチング損失の調節のみを用いて熱的不均衡を補償するほどのものでないとき、負になり得る。
【０１１１】
ベクトルｎの少なくとも１つの要素が負である場合、プロセッサ２００はステップＳ３０９に移動する。そうでない場合、プロセッサ２００はステップＳ３１０に移動する。
【０１１２】
ステップＳ３０９において、プロセッサ２００は、ダイＤ１〜Ｄ８のパッシベーション比率と、少なくとも１つのダイが完全にパッシベートされたときにダイＤ１〜Ｄ８によって消散される電力との間の関係を反映する新たな行列ＭＩを求める。少なくとも１つのダイが完全にパッシベートされるということは、そのダイが、パッシベートされたスイッチングサイクル中、スイッチング損失及び導通損失の双方に寄与しないことを意味する。
【０１１３】
ステップＳ３０７において求められたベクトルｎの第５の要素が負であると仮定すると、プロセッサ２００は、第５のパワーダイＤ５が完全にパッシベートされたことを反映する以下の新たな行列ＭＩを求める。
【数１０】
0006466039.tif 000011
【０１１４】
行列ＭＩは、正準行列から作成されるので、より多数の完全にパッシベートされたダイ又はより少数の完全にパッシベートされたダイの行列ＭＩを求めることは簡単である（straightfoward）。
【０１１５】
その後、プロセッサ２００はステップＳ３０７に戻る。
【０１１６】
ステップＳ３１０において、プロセッサ２００は、マルチダイパワーモジュール２０に印加される入力制御信号のＮＣ個の連続したスイッチングサイクルにベクトルｎを適用する。ｎｋ個のサイクルは、連続的に適用されるか、又はインターリーブされてもよい。ゲートソース間電圧信号は全て、第ｋのダイがパッシベートされるｎｋ個のスイッチングサイクル中を除いて、入力制御信号と同一である。
【０１１７】
第ｋのダイがパッシベートされるｎｋ個のスイッチングサイクルに属する所与のスイッチングサイクルについて、完全なパッシベーションが、ステップＳ３０８において特定されなかった場合、第ｋのダイのゲートソース間電圧信号は、他のダイがターンオンを完了した後にこのダイをアクティブ化し、他のダイをオフにスイッチングする前にこのダイのターンオフを完了するように縮小される。このダイは、導通損失には寄与するが、スイッチング損失には寄与しない。
【０１１８】
完全なパッシベーションが、ステップＳ３０８において特定された場合、第ｋのダイのゲートソース間電圧信号は、低電圧状態のまま維持される。電流は、スイッチングサイクル中、第ｋのダイを流れない。
【０１１９】
図６は、本発明によるマルチダイパワーモジュールの動作を制御する電力パターンを求める第２のアルゴリズムを表している。
【０１２０】
本アルゴリズムは、コントローラー１０のプロセッサ２００によって実行される一例において開示される。
【０１２１】
本アルゴリズムは、例えば、入力制御信号のアクティブ化サイクルごとに実行される。
【０１２２】
ステップＳ６００において、プロセッサ２００は、電流センサー１５から電流値を受信する。
【０１２３】
次のステップＳ６０１において、プロセッサ２００は、温度センサー３５から温度値を受信する。
【０１２４】
次のステップＳ６０２において、プロセッサ２００は、以前のアクティブ化サイクルに起因したマルチダイパワーモジュールの各ダイの損失Ｌ１〜Ｌ８を求める。これらの損失は、スイッチング損失と導通損失とを合計したものである。
【０１２５】
ダイが、以前のアクティブ化サイクルにおいてパッシベートされていなかったとき、上記損失は、Ｅｓｗ，Ｎ＋Ｅｃｏｎ，Ｎと同一かつ等しいと推定される。
【０１２６】
或るダイが、以前のアクティブ化サイクルにおいて部分的にパッシベートされていたとき、このパッシベートされたダイの損失は、Ｅｃｏｎ，Ｎとして推定される一方、パッシベートされなかったダイの損失は、Ｅｓｗ，Ｎ−１＋Ｅｃｏｎ，Ｎとして推定される。
【０１２７】
或るダイが、以前のアクティブ化サイクルにおいて完全にパッシベートされていたとき、このパッシベートされたダイの損失は、０と推定される一方、パッシベートされなかったダイの損失は、Ｅｓｗ，Ｎ−１＋Ｅｃｏｎ，Ｎ−１として推定される。
【０１２８】
例として、Ｅｓｗ，Ｎ、Ｅｓｗ，Ｎ−１、Ｅｃｏｎ，Ｎ及びＥｃｏｎ，Ｎ−１は、図３のステップＳ３０２において説明したように、ステップＳ６００において検知された電流値及びステップＳ６０１において検知された温度値から求められる。次のステップＳ６０３において、プロセッサ２００は、各パワーダイＤ１〜Ｄ８に蓄積された熱の蓄積熱レベルＱＲ１〜ＱＲ８を求める。例として、以前のレベルは、以下の式のように、ステップＳ６０２において推定された損失分だけインクリメントされる。
【数１１】
0006466039.tif 000012
ここで、ｘ＝１〜８である。
【０１２９】
次のステップＳ６０４において、プロセッサ２００は、マルチダイパワーモジュール２０内の損失分布を表す損失プロファイルベクトルＱをＲＡＭメモリ２０３から取得する。この損失プロファイルベクトルＱは、マルチダイパワーモジュール２０の設計中の測定及び／又はシミュレーションを通じて、及び／又は、マルチダイパワーモジュール２０の動作において用いられる冷却パラメーターを用いて、求められる。
【０１３０】
本発明の一変形形態によれば、損失プロファイルベクトルＱは、ＲＡＭメモリ２０３に記憶される前に入力／出力インターフェース２０４から受信される。パワーダイＤ１〜Ｄ８の温度のバランスを達成することができる理想的な損失プロファイルは、図１に図示していない外部の冷却システムの設計又は構成に依存し得るので、損失プロファイルベクトルＱは、リモート／オンラインプログラミングによって構成することもできるし、較正済みの損失プロファイルを供給する製造時に生成することもできる。
【０１３１】
本発明の別の変形形態によれば、損失プロファイルベクトルＱは、ＲＡＭメモリ２０３に記憶される前に、図７に開示されるアルゴリズムに従ってプロセッサ２００によって求められる。
【０１３２】
次のステップＳ６０５において、プロセッサ２００は、各パワーダイＤ１〜Ｄ８について、蓄積された熱レベルＱＲ１〜ＱＲ８と、ステップＳ６０４において取得された損失プロファイルベクトルＱによって示される損失Ｑ１〜Ｑ８との間の比率Ｒ１〜Ｒ８を求める。
【０１３３】
例として、Ｒｘ＝ＱＲｘ／Ｑｘ＊ｓｕｍ（Ｑｙ）／ｓｕｍ（ＱＲｙ）である。ここで、ｘ，ｙ＝１〜８である。
【０１３４】
次のステップＳ６０６において、プロセッサ２００は、どのダイが、ステップＳ６０５において求められた比率の中で最高の比率を有するのかを求める。
【０１３５】
次のステップＳ６０７において、プロセッサ２００は、ステップ６０６において求められた最高の比率が、予め設定された閾値よりも高いか否かを判断する。例として、この閾値は１．０１に等しい。最高の比率が、予め設定された閾値よりも低い場合、プロセッサ２００はステップＳ６０８に移動する。最高の比率が、予め設定された閾値よりも高い場合、プロセッサ２００はステップＳ６０９に移動する。
【０１３６】
ステップＳ６０８において、プロセッサ２００は、入力制御信号の次のアクティブ化サイクルの間、全てのダイをアクティブ化するように電力インターフェース２０６に命令する。蓄積熱レベルＱＲ１〜ＱＲ８が、ダイＤ１〜Ｄ８にわたって温度をバランスさせるのに必要とされる損失プロファイルベクトルＱの損失Ｑ１〜Ｑ８に比例するとき、ダイをパッシベートする必要はない。その結果、パワーダイＤ１〜Ｄ８の温度はバランスされる。
【０１３７】
ステップＳ６０９において、プロセッサ２００は、ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイも、以前のアクティブ化サイクルにおいてパッシベートされていたか否かを判断する。ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイも、以前のアクティブ化サイクルにおいてパッシベートされていた場合、プロセッサ２００はステップＳ６１１に移動する。ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイが、以前のアクティブ化サイクルにおいてパッシベートされていなかった場合、プロセッサはステップＳ６１０に移動する。
【０１３８】
ステップＳ６１０において、プロセッサ２００は、入力制御信号の次のアクティブ化サイクルの間、ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイを部分的にパッシベートするように電力インターフェース２０６に命令する。また、プロセッサ２００は、入力制御信号の次のアクティブ化サイクルの間、ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されていない他の全てのダイをアクティブ化するように電力インターフェース２０６に命令する。
【０１３９】
ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイは、損失プロファイルベクトルＱと比較して過度の蓄積熱レベルを有していたので、プロセッサ２００は、この過度の蓄積熱レベルを削減するために、そのダイをパッシベートすることを決定する。その結果、蓄積熱レベルＱＲのベクトルは、ダイＤ１〜Ｄ８にわたって温度をバランスさせるのに必要とされる損失プロファイルベクトルＱに向けて誘導される。
【０１４０】
ステップＳ６１１において、プロセッサ２００は、入力制御信号の次のアクティブ化サイクルの間、ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイを完全にパッシベートするように電力インターフェース２０６に命令する。プロセッサ２００は、入力制御信号の次のアクティブ化サイクルの間、ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されていない他の全てのダイをアクティブ化することも電力インターフェース２０６に命令する。
【０１４１】
ステップＳ６０６において最高の比率を有するものとして特定されたダイは、ベクトルＱと比較して過度の消散熱を有していたので、プロセッサ２００は、過度の蓄積熱を削減するためにそのダイをパッシベートすることを決定する。その結果、蓄積熱ＱＲのベクトルは、ダイＤ１〜Ｄ８にわたって温度をバランスさせるのに必要とされるベクトルＱに向けて誘導される。この誘導は、部分的なパッシベーションではなく、完全なパッシベーションを用いることによって加速される。この誘導は、どの電流波形状態においても実現される。
【０１４２】
図７は、損失プロファイルＱを求めるアルゴリズムを表している。
【０１４３】
本アルゴリズムは、コントローラー１０のプロセッサ２００によって実行される一例において開示される。
【０１４４】
本アルゴリズムは、例えば、秒ごと又はミリ秒ごとに実行される。
【０１４５】
ステップＳ７００において、プロセッサ２００は、電流センサー１５から電流値を受信する。
【０１４６】
ステップＳ７０１において、プロセッサ２００は、ステップＳ７０１において電流センサー１５から受信された電流値が０と交差するか否かを判断する。パワーモジュールのアクティブ化サイクル中、ステップＳ７００において測定された電流値が０と交差する場合、プロセッサ２００はステップＳ７０２に移動する。電流値が０と交差しない場合、プロセッサ２００はステップＳ７００に移動する。
【０１４７】
ステップＳ７０２において、プロセッサ２００は、電流波形の周波数を求める。例として、この周波数は、２つの連続したステップＳ７０２の間に経過した時間の逆数の２分の１として求められる。
【０１４８】
次のステップＳ７０３において、プロセッサ２００は、ステップＳ７０２において推定された周波数とともに交番するマルチダイパワーモジュールを流れる電流について、パワーダイＤ１〜Ｄ８によって消散された損失を定常状態の下におけるダイの温度Ｔ１〜Ｔ８と関係付ける行列ＭＴを求める。
【０１４９】
例として、マルチダイパワーモジュール及びその冷却環境は合わせて、ＲＡＭメモリに記憶された、熱抵抗及び熱キャパシタンスを備える等価な熱回路網を規定する。行列ＭＴ
は、この熱回路網の熱応答を表し、この熱応答は、従来の回路解析技法を用いて種々の周波数において求めることができる。
【０１５０】
次のステップＳ７０４において、プロセッサ２００は、マルチダイパワーモジュールを流れる電流がステップＳ７０２において求められた周波数とともに交番しているときに、ダイの温度をバランスさせるのに必要とされる損失プロファイルのベクトルＱを求める。本発明によれば、Ｑ＝ＭＴ−１Ｔである。ここで、Ｔは、所望のバランスされた温度プロファイルである。
【０１５１】
当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、上述した本発明の実施形態に対して多くの変更を行うことができる。
【図１】
0006466039.tif 000013
【図２】
0006466039.tif 000014
【図３】
0006466039.tif 000015
【図４】
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【図５】
0006466039.tif 000017
【図６】
0006466039.tif 000018
【図７】
0006466039.tif 000019