(57)【要約】【課題】  スイッチング素子の過電流保護機能を有する半導体装置において、過電流の検出レベルの温度依存性を抑制し、且つ、過電流の検出レベルの変更が容易に可能な半導体装置を提供する。【解決手段】  ＩＧＢＴ１を駆動する駆動装置２０において、電流検出部２２はＩＧＢＴ１に流れる主電流の大きさを検出する。保護回路部２３は、電流検出部２２が検出した主電流の大きさが所定の基準レベルに達した場合に、ＩＧＢＴ１の主電流を制限してＩＧＢＴ１を保護する。温度検出部２４は、ＩＧＢＴ１の温度を検出する。制御部２５は、温度検出部２４が検出したＩＧＢＴ１の温度に基づき、上記基準レベルを調整する。当該基準レベルの設定値は、制御部３５内にデータとして保持されている。【選択図】  図１
2005151631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のスイッチング素子を駆動すると共に、前記スイッチング素子に過電流が流れるのを防止する保護機能を有する半導体装置であって、
前記スイッチング素子に流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流の大きさが過電流検出のための所定の基準レベルに達した場合に、前記スイッチング素子に流れる電流を制限して前記スイッチング素子を保護する保護回路部と、
前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した前記スイッチング素子の検出温度に基づき、前記基準レベルを調整する制御部とを備え、
前記基準レベルは、前記スイッチング素子の温度変化を想定して該温度変化に対応させて予め定められており、
前記制御部は、前記検出温度に対応して前記基準レベルを調整する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記基準レベルは、前記スイッチング素子の温度変化に応じて連続的に変化するよう定められており、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記検出温度に対応して前記基準レベルを連続的に調整する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記制御部は、
前記スイッチング素子の各温度に対応付けて前記基準レベルのデータを保持する記憶手段と、
前記温度検出部が検出した前記スイッチング素子の温度に対応した前記基準レベルのデータを前記記憶手段から読み出し、該データに基づいて前記基準レベルを調整する基準レベル制御手段とを含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記制御部は、さらに、
外部とのデータ通信を行うことが可能な通信手段と、
前記通信手段が受信したデータに基づいて、前記記憶手段が保持する前記基準レベルのデータを書き換えることが可能な第１の記憶制御手段とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記制御部は、
前記電流検出部が検出した前記スイッチング素子に流れる電流の大きさを、その検出時に前記温度検出部が検出した前記スイッチング素子の温度に対応付けして、前記基準レベルのデータとして前記記憶手段に保持させる第２の記憶制御手段をさらに備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置における、前記基準レベルのデータ設定方法であって、
（ａ）前記スイッチング素子に、所定の電流を流す工程と、
（ｂ）前記スイッチング素子を所定の温度にする工程と、
（ｃ）前記スイッチング素子に流れる電流の大きさを前記電流検出部により検出すると共に、そのときの前記スイッチング素子の温度を前記温度検出部により検出する工程と、
（ｄ）第２の記憶制御手段を用いて、前記工程（ｃ）で検出された前記電流の大きさと前記温度とを対応付けし、前記基準レベルのデータとして前記記憶手段に保持させる工程と
を備える基準レベルのデータ設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインバータ装置などの電力変換装置への利用に好適な半導体装置に関し、特に過電流検出機能の温度依存性を緩和ないし解消するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）素子などのスイッチング素子を駆動すると共に、このスイッチング素子に所定の限度を超える過度の主電流（過電流）が流れたことを検出する過電流検出機能を有する半導体装置は、例えばインバータ装置などの電力変換装置に多用されている。この半導体装置に加えて、さらに過電流の検出にもとづいて主電流を制限する保護機能（過電流保護機能）をも合わせて備えた装置は、インテリジェントパワーモジュール（以下、「ＩＰＭ」と略す）として知られ、電力変換装置への利用に特に適している。
【０００３】
一般に、ＩＰＭが駆動するスイッチング素子には、主電流（スイッチング素子がＩＧＢＴの場合はコレクタ電流）から分流したセンス電流が流れるセンス電極が備わっている。センス電極へ分流するセンス電流は、主電流に比べて微量である。センス電流の大きさは主電流に比例するので、当該センス電流は過電流を検出する目的で主電流の大きさを検出するのに用いられる。主電流の大きさはスイッチング素子の制御電極（ＩＧＢＴの場合はゲート電極）へ印加される電圧に応じて変化する。
【０００４】
ＩＰＭは、センス電流に基づいてスイッチング素子を流れる主電流の大きさを検出し、その値が過電流検出のための所定の基準レベルに達した場合には、該スイッチング素子の制御電極へ印加する電圧（制御電圧）を制御して主電流を制限することで、該スイッチング素子を保護する。即ち、ＩＰＭは、過電流の検出結果に基づいて制御電圧を制御し、スイッチング素子に過電流が継続的に流れることを回避することで過電流保護機能を実現している。ＩＰＭは、この過電流保護機能によって、過電流がもたらすスイッチング素子の破損を防止している。
【０００５】
ところで、例えばＩＧＢＴにおいては、主電流とセンス電流との比、すなわち分流比（＝センス電流／主電流）は温度に依存して変化し、温度が高くなるに従いセンス電流が多く出力される傾向がある。特に、近年に至ってＩＧＢＴの電流容量が拡大され、それに伴うスイッチング損失を抑えるためにＩＧＢＴの微細化が進行する中で、分流比の温度依存性が無視できない程の大きさとなっている。
【０００６】
主電流の大きさは、センス電流の大きさに基づいて検出されるので、分流比が温度とともに変化すれば、検出される主電流値もそれに伴って変化する。ＩＧＢＴの温度は、それが使用される環境や自己発熱により変化するので、従来のＩＰＭでは、検出される主電流値が温度とともに変化し、過電流の検出レベルに温度依存性が生じてしまう。従って、正確に過電流を検出することは困難であり、そのため正確な過電流保護の実施が困難であるという問題点があった。
【０００７】
この問題点を解消するために、過電流の検出レベルの温度依存性を解消ないし緩和するＩＰＭも幾つか提案されている（例えば、特許文献１，２）。例えば特許文献１では、ＩＰＭに具備される抵抗素子の温度係数を最適化することにより、過電流の検出レベルの温度依存性を改善している。具体的には、センス電流を電圧信号に変換する抵抗素子と、過電流を検出する基準となる電圧を生成するための抵抗素子とのそれぞれの温度係数を、最適化して設定することにより過電流の検出レベルの温度依存性が改善される。
【０００８】
また、特許文献２に開示のＩＰＭは、スイッチング素子の温度を検出するための温度検出用ダイオードと、センス電流から得られた該スイッチング素子の主電流値を補正する補正回路とを備えるものである。当該ＩＰＭは、温度検出用ダイオードを用いてスイッチング素子の温度を検出し、センス電流から得られた主電流値を当該温度に基づいて補正することにより、ＩＰＭの過電流の検出レベルの温度依存性を改善している。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１９１６４号公報（第４−７頁、第１−５図）
【特許文献２】特開２００３−９５０９号公報（第４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のＩＰＭにおいては、一旦設定した過電流の検出レベルを変更することが困難であった。例えば、特許文献１のＩＰＭにおいては抵抗素子の温度計数を変更する必要があるため当該抵抗素子を取り替えるなどのハードウェア的な変更を伴う。また、特許文献２のＩＰＭにおいては、補正回路における演算係数を再設定する必要がある。そのためには、過電流の検出レベルを決定するための評価・確認の作業を、オシロスコープ等の計測器を用いたマニュアル作業にて実施する必要がある。またその場合、測定の個人差や測定ミスを伴う恐れも生じる。
【００１１】
また、特許文献２のＩＰＭのようにセンス電流から得られた主電流値を補正するためには、その処理を行う補正回路に増幅回路等が必要になるため、回路規模が大きくなってしまう問題がある。
【００１２】
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、スイッチング素子の過電流保護機能を有するＩＰＭをはじめとする半導体装置において、過電流の検出レベルの温度依存性を抑制でき、且つ、過電流の検出レベルの変更が容易な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体装置は、所定のスイッチング素子を駆動すると共に、前記スイッチング素子に過電流が流れるのを防止する保護機能を有する半導体装置であって、前記スイッチング素子に流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した前記電流の大きさが過電流検出のための所定の基準レベルに達した場合に、前記スイッチング素子に流れる電流を制限して前記スイッチング素子を保護する保護回路部と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記スイッチング素子の検出温度に基づき、前記基準レベルを調整する制御部とを備え、前記基準レベルは、前記スイッチング素子の温度変化を想定して該温度変化に対応させて予め定められており、前記制御部は、前記検出温度に対応して前記基準レベルを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の半導体装置によれば、温度検出部が検出したスイッチング素子の温度に基づき、過電流検出の基準レベルが調整されるので、過電流の検出レベルの温度依存性は抑制される。また、補正回路における演算係数を再設定する場合に比べ、過電流の検出レベルの変更を容易に行うことができる。さらに、上記特許文献２のように検出した電流値を補正回路によって補正する場合に比較して、回路の小規模化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜半導体装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置であるＩＰＭの構成を示す図である。ＩＰＭ１００は、インバータ装置１０と、当該インバータ装置１０を駆動する駆動装置２０，３０を備える。インバータ装置１０は負荷（不図示）を駆動する出力素子として、互いに直列に接続された２つのスイッチング素子、即ちＰ側のＩＧＢＴ１およびＮ側のＩＧＢＴ２を備えるものである。ＩＧＢＴ１，２にはそれぞれ、主電流（コレクタ電流）に比例するセンス電流が流れるセンス電極１ａ，２ａが備わっている。ＩＰＭ１００にはさらに、ＩＧＢＴ１，２それぞれに接続したフリーホイールダイオード３，４と、ＩＧＢＴ１，２それぞれの温度を検出するための温度検出用ダイオード５，６とが配設されている。
【００１６】
駆動装置２０は、ＩＧＢＴ１を駆動すると共に、当該ＩＧＢＴ１に過電流が流れるのを防止する過電流保護機能を有している。駆動装置２０はさらに、ドライバ部２１、電流検出部２２、保護回路部２３、温度検出部２４、制御部２５を備えている。ドライバ部２１は、制御部２５および保護回路部２３の制御に基づいてＩＧＢＴ１を駆動する。電流検出部２２は、ＩＧＢＴ１のセンス端子１ａを流れるセンス電流に基づいてＩＧＢＴ１に流れる電流値を検出する。保護回路２３は、電流検出部２２が検出した電流値が過電流検出のための所定の基準レベル（以下、単に「基準レベル」と称することもある）に達した場合に、ドライバ部２１に対しＩＧＢＴ１に流れる主電流を遮断（制限）して当該ＩＧＢＴ１を保護するよう命じる。温度検出部２４は、温度検出用ダイオード５を用いてＩＧＢＴ１の温度を検出する。制御部２５は、ドライバ部２１の動作を制御すると共に、温度測定部２４が検出したＩＧＢＴ１の温度に基づいて、保護回路部２３の上記基準レベルの大きさを調整する。調整される基準レベルの大きさは、駆動装置２０が駆動させるＩＧＢＴ１の温度変化を想定して該温度変化に対応させて予め定められている。また、制御部２５はデータ通信機能を有しており、データ入出力端子２６を介して外部装置とのデータのやり取りが可能である。
【００１７】
駆動装置３０は、ＩＧＢＴ２を駆動すると共に、当該ＩＧＢＴ２に過電流が流れるのを防止する過電流保護機能を有している。図１からも分かるように、駆動回路３０と駆動装置２０とは同様の構成を有している。即ち駆動装置３０は、ドライバ部３１、電流検出部３２、保護回路部３３、温度検出部３４、制御部３５、データ入出力端子３６を備えており、それら各要素は、上で説明したドライバ部２１、電流検出部２２、保護回路部２３、温度検出部２４、制御部２５およびデータ入出力端子２６とそれぞれ同様の機能を有するものである。従って、それらのここでの説明は省略する。
【００１８】
図２は、駆動回路２０のより具体的な構成を示す図である。以下、図２を用いてＩＰＭ１００の構成および動作について説明するが、駆動回路３０と駆動装置２０とは同様の構成を有しているので、駆動回路３０についての説明は省略する。
【００１９】
ドライバ部２１を構成する駆動回路２１１は、ＩＧＢＴ１のゲート端子に印加する電圧を生成する回路である。駆動回路２１１は、制御部２５からの駆動信号Ｓ１に従ってＩＧＢＴ１を駆動する一方で、保護回路部２３からの保護信号Ｓ２を受けた場合には駆動信号Ｓ１を排除してＩＧＢＴ１の主電流を遮断するよう、ＩＧＢＴ１のゲート端子に印加する電圧を制御する。
【００２０】
電流検出部２２は、センス電極１ａから出力される電流を電圧に変換する抵抗素子２２１を備える。即ち、抵抗素子２２１はＩＧＢＴ１を流れる主電流の大きさを示す電圧信号（電流検出信号Ｓ３）を出力することで、当該主電流値を検出している。
【００２１】
保護回路部２３は、クランプ回路２３１、最大値保持回路２３２、基準電圧発生回路２３３、比較回路２３４を備える。クランプ回路２３１は、入力された電流検出信号Ｓ３の波形の所定の部分を一定の電圧に固定する回路であり、具体的には、電流検出信号Ｓ３におけるＩＧＢＴ１のターンオン時に発生するノイズを除去するよう機能する。最大値保持回路２３２は、クランプ回路２３１によりノイズが除去された電流検出信号Ｓ３が入力され、その最大値を保持した電圧信号である最大電流信号Ｓ４を出力する。基準電圧発生回路２３３は、過電流検出の基準レベルの大きさを示す基準電圧ＲＥＦを出力する。基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦの大きさは、制御部２５からの基準レベル制御信号Ｓ５により制御される。比較回路２３４は、最大電流信号Ｓ４と基準電圧ＲＥＦとを比較し、最大電流信号Ｓ４が基準電圧ＲＥＦを超えた場合に、駆動回路２１１へ保護信号Ｓ２を出力する。
【００２２】
温度検出部２４は、温度検出用ダイオード５に一定の電流を流す定電流源２４１を備える。温度検出用ダイオード５は、一定の電流を流した状態で温度を上昇させると、当該温度検出用ダイオード５における電圧降下が小さくなるという特性を有している。よって、温度検出用ダイオード５の両端に発生する電圧を検出することにより、ＩＧＢＴ１の温度を検出することができる。温度検出用ダイオード５に発生した電圧は、ＩＧＢＴ１の温度を示す温度検出信号Ｓ６として制御部２５に出力される。
【００２３】
制御部２５は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回路２５１、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換回路２５２、制御回路２５３、不揮発性メモリ２５４および通信回路２５５を備える。Ａ／Ｄ変換回路２５１には、保護回路部２３からの最大電流信号Ｓ４および温度検出部２４からの温度検出信号Ｓ６が入力され、それらをディジタル信号に変換して制御回路２５３へと出力する。不揮発性メモリ２５４には、ＩＧＢＴ１がとり得る温度を想定し、それに対応付けされた基準レベルのデータが予め記憶されている。図３は、不揮発性メモリ２５４に記憶されたデータの構成を示す図である。この図のように不揮発性メモリ２５４の各アドレス（１，２，…，ｎ）には、ＩＧＢＴ１の温度のデータ（ｔ1，ｔ2，…，ｔn）に対応付けされて、基準レベルのデータとして基準電圧ＲＥＦの値（Ｖ1，Ｖ2，…，Ｖn）のデータが記憶されている。通信回路２５５は、データ入出力端子２６を介して外部装置とのデータのやり取りを行う。制御回路２５３は、Ａ／Ｄ変換回路２５１や通信回路２５５から受け取ったデータを、不揮発性メモリ２５４に記憶させることが可能である。
【００２４】
制御回路２５３は、ＩＧＢＴ１に所定の動作を行なわせるよう駆動信号Ｓ１によって駆動回路２１１を制御すると共に、Ａ／Ｄ変換回路２５１によりディジタル信号化された温度検出信号Ｓ６に基づいてＩＧＢＴ１の温度をモニタする。制御回路２５３は、不揮発性メモリ２５４からそのときのＩＧＢＴ１の温度に対応付けられた基準電圧ＲＥＦのデータを読み出し、当該データをＤ／Ａ変換回路２５２に送る。Ｄ／Ａ変換回路２５２は、当該データをアナログ信号である基準レベル制御信号Ｓ５に変換して基準電圧発生回路２３３に入力する。基準電圧発生回路２３３は、基準レベル制御信号Ｓ５に従った大きさの基準電圧ＲＥＦを生成する。その結果、基準電圧発生回路２３３が出力する基準電圧ＲＥＦの大きさは、制御回路２５３が不揮発性メモリ２５４から読み出した基準電圧ＲＥＦのデータの値となる。
【００２５】
即ち、不揮発性メモリ２５４に図３に示したデータが記憶されている場合、例えばＩＧＢＴ１の温度がｔ1（℃）であるときには基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦはＶ1（Ｖ）に設定される。さらにＩＧＢＴ１の温度がｔ2，ｔ3，…（℃）と変化すると、それに伴って基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦはＶ2，Ｖ3…（Ｖ）と変化する。このように、駆動装置２０は、ＩＧＢＴ１の温度に応じて基準電圧ＲＥＦを変化させることによって過電流検出の基準レベルを変化させる機能を実現している。
【００２６】
＜半導体装置の動作＞
本実施の形態に係る半導体装置（ＩＰＭ１００）の動作を説明する。なお、図１に示した駆動装置２０と駆動装置３０とはほぼ同様の動作を行うので、ここでも主に駆動装置２０の動作を説明し、駆動装置３０についての説明は省略する。
【００２７】
主電流をスイッチングする通常動作時では、駆動装置２０の駆動回路２１１は、制御回路２５３からの駆動信号Ｓ１に基づいてＩＧＢＴ１を駆動している。このときＩＧＢＴ１を流れる主電流の大きさは、センス電極１ａおよび抵抗素子２２１を介して検出され、当該主電流の大きさに比例した大きさの電圧信号である電流検出信号Ｓ３が、クランプ回路２３１へと入力される。クランプ回路２３１でＩＧＢＴ１のターンオン時のノイズを除去された電流検出信号Ｓ３は、最大値保持回路２３２へと伝達され、その最大値を保持した電圧信号である最大電流信号Ｓ４が得られる。即ち、最大電流信号Ｓ４の大きさは、ＩＧＢＴ１を流れた主電流の最大値に対応している。
【００２８】
ここで、何らかの要因によりＩＧＢＴ１の主電流が過度に大きくなり、過電流が発生する場合を考える。ＩＧＢＴ１の主電流が大きくなると、最大電流信号Ｓ４も大きくなる。最大電流信号Ｓ４は、比較回路２３４において基準電圧ＲＥＦと比較される。そして最大電流信号Ｓ４の大きさが基準電圧ＲＥＦを超えると、比較回路２３４は、ＩＧＢＴ１に過電流が流れたものと判断して、保護信号Ｓ２を駆動回路２１１へ出力する。駆動回路２１１は、保護信号Ｓ２を受けると駆動信号Ｓ１を排除して、ＩＧＢＴ１が主電流を遮断するよう制御する。その結果、ＩＧＢＴ１に過電流が継続的に流れることが回避され、過電流保護機能が実現される。
【００２９】
また、最大電流信号Ｓ４はＡ／Ｄ変換回路２５１によりディジタル信号化されて制御回路２５３にも入力される。制御回路２５３は、不揮発性メモリ２５４から読み出した基準電圧ＲＥＦの設定値および最大電流信号Ｓ４の値に基づいて、比較回路２３４と同様にＩＧＢＴ１の過電流を検出することが可能である。制御回路２５３は、過電流を検出すると、それを使用者や他の装置に知らせるアラームを発生したり、駆動信号Ｓ１の出力を停止させるなど、過電流の発生に応じた各種処理を行う。
【００３０】
このように制御回路２５３においても過電流の検出は可能であるが、それを制御回路２５３自身が行なわずに比較回路２３４の判定に委ねる構成にしてもよい。即ち、制御回路２５３が、比較回路２３４における判定結果（例えば保護信号Ｓ２の有無）をモニタすることにより過電流を検出し、それに応じた各種処理を行ってもよい。
【００３１】
上記したように、駆動装置２０は、過電流検出の基準レベルをＩＧＢＴ１の温度に応じて変化させる機能を有している。以下ではその機能に関する動作について説明する。ＩＧＢＴ１の温度は、温度検出用ダイオード５および定電流源２４１により検出され、その温度を示す電圧信号である温度検出信号Ｓ６としてＡ／Ｄ変換回路２５１に入力される。温度検出信号Ｓ６は、Ａ／Ｄ変換回路２５１でディジタル信号化されて制御回路２５３に入力される。
【００３２】
制御回路２５３は所定の時間間隔毎に（即ち、連続的に）、ディジタル信号化された温度検出信号Ｓ６に基づいてＩＧＢＴ１の温度をモニタする。そして、その温度に変化が生じた場合、その温度に応じた基準電圧ＲＥＦのデータを不揮発性メモリ２５４から読み出す。Ｄ／Ａ変換回路２５２は、そのデータをアナログ信号の基準レベル制御信号Ｓ５に変換して基準電圧発生回路２３３へと送る。基準電圧発生回路２３３は基準レベル制御信号Ｓ５（即ち、制御回路２５３が不揮発性メモリ２５４から読み出したデータ）に従った大きさの基準電圧ＲＥＦを生成する。つまり、制御回路２５３は、不揮発性メモリ２５４が保持する基準電圧ＲＥＦのデータに基づいて、基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦを調整する基準レベル制御回路として機能する。
【００３３】
このように、基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦは、ＩＧＢＴ１の温度に応じて変化する。言い換えれば、駆動装置２０内における過電流検出の基準レベルは、ＩＧＢＴ１の温度に応じて調整されるのである。
【００３４】
ここで、ＩＧＢＴ１における主電流とセンス電流との比、すなわち分流比（＝センス電流／主電流）は、温度が高くなるに従い大きくなる傾向があると仮定する。即ち、ＩＧＢＴ１の温度が高くなると、センス電極１ａを流れるセンス電流は大きくなり、比較回路２３４および制御回路２５３には、あたかもＩＧＢＴ１の主電流が大きくなったように認識される。
【００３５】
本実施の形態においては、ＩＧＢＴ１の温度が高くなるほど基準電圧発生回路２３３が大きな基準電圧ＲＥＦを発生するよう制御される。即ち、ＩＧＢＴ１の温度が高くなるほど過電流検出の基準レベルは高く設定される。図４は、本実施の形態に係る半導体装置における過電流検出の基準レベルの変化を説明するための図である。図４（ａ）、（ｂ）は共に、ＩＧＢＴ１に実際に流れる主電流値（破線のグラフＩR：以下「実電流ＩR」と称す）と、それに対応して比較回路２３４に検出される当該主電流の最大値（実線のグラフＩD：以下「検出電流ＩD」と称す）との関係を示したグラフである。なお、図中に符号Ｐで示した実電流ＩRのピークは、ＩＧＢＴ１のターンオン時に発生するノイズである。このピークはクランプ回路２３１により除去されるため、比較回路２３４に検出される検出電流ＩDには影響しない。
【００３６】
図４（ａ）はＩＧＢＴ１の高温時におけるグラフである。ＩＧＢＴ１の高温時においては、図４（ａ）の如く、検出電流ＩDは実電流ＩRよりも大きい値として検出される。即ち、比較回路２３４は、ＩＧＢＴ１の主電流を実際よりも大きく認識する。よって従来のＩＰＭでは、実電流ＩRが実際の過電流レベルに達していないにも関わらず、検出電流ＩDが当該過電流レベルに達した時点（図４（ａ）のタイミングｔ1）で、過電流保護機能が働いてしまうため、ＩＧＢＴ１の能力を充分に引き出すことができなかった。
【００３７】
本実施の形態においては、ＩＧＢＴ１の高温時には、基準電圧発生回路２３３が出力する基準電圧ＲＥＦは大きくなる。従って、図４（ａ）に示すように、比較回路２３４が過電流を検出する基準レベルはＩＧＢＴ１の実際の過電流レベルよりも高く設定される。比較回路２３４は、検出電流ＩDが当該基準レベルに達したときに、過電流が発生したものと判断する。従って、実電流ＩRが実際の過電流レベルに達した適切なタイミング（タイミングｔ2）で、保護回路部２３は過電流保護機能を働かせることができる。
【００３８】
図４（ｂ）はＩＧＢＴ１の低温時におけるグラフである。ＩＧＢＴ１の低温時においては、図４（ｂ）の如く、検出電流ＩDは実電流ＩRよりも小さい値として検出される。即ち、比較回路２３４は、ＩＧＢＴ１の主電流を実際よりも小さく認識する。よって従来のＩＰＭでは、実電流ＩRが実際の過電流レベルに達したとしても、検出電流ＩDが当該過電流レベルに達していなければ過電流保護機能が働かず、場合によってはＩＧＢＴ１の破損を招いていた。
【００３９】
本実施の形態においては、ＩＧＢＴ１の低温時には、基準電圧発生回路２３３が出力する基準電圧ＲＥＦは小さくなる。従って、図４（ｂ）に示すように、比較回路２３４が過電流を検出する基準レベルはＩＧＢＴ１の実際の過電流レベルよりも低く設定される。比較回路２３４は、検出電流ＩDが当該基準レベルに達したときに、過電流が発生したものと判断する。従って、実電流ＩRが実際の過電流レベルに達した適切なタイミング（図４（ｂ）のタイミングｔ3）で、保護回路部２３は過電流保護機能を働かせることができる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、ＩＧＢＴ１の温度変化に応じて、適切に過電流検出の基準レベルを調整することができるので、保護回路部２３において当該温度変化に依存せず適切なタイミングで、過電流保護機能を働かせることができる。
【００４１】
また、上記特許文献２のように検出した電流値を補正回路によって補正するのではなく、不揮発性メモリ２５４に保持されている基準電圧ＲＥＦのデータに従って、単純に過電流検出の基準レベルを変化させているので、回路の小規模化を図ることができる。
【００４２】
なお、不揮発性メモリ２５４に格納される基準電圧ＲＥＦのデータは、任意の温度の刻みで用意すればよい。例えば、細かい連続的な温度刻みで（例えば１℃刻み）、徐々に変化する連続的な基準電圧ＲＥＦのデータを用意すれば、高精度に過電流保護機能を働かせることができる。
【００４３】
＜過電流検出の基準レベルの設定＞
上で説明したように、本実施の形態においてはＩＧＢＴ１の温度ごとの基準電圧ＲＥＦの設定値は、不揮発性メモリ２５４に格納されている。よって、例えばインバータ装置１０の使用条件の変更等の理由により、一旦設定した過電流検出の基準レベルの設定を変更する場合は、不揮発性メモリ２５４内のデータを書き換えるだけでよい。つまり、ハードウェア的な変更を伴わない。
【００４４】
本実施の形態に係る半導体装置は、不揮発性メモリ２５４内の基準電圧ＲＥＦのデータの変更をそれぞれ異なる手法により行う、２種類のデータ設定モードを有している。以下、その２つのデータ設定モードを説明する。
【００４５】
｛第１のデータ設定モード｝
第１の設定モードでは、不揮発性メモリ２５４に新たに保持させる基準電圧ＲＥＦのデータは、データ入出力端子２６を介して外部装置から駆動装置２０の制御部２５に入力される。制御部２５は、データ入出力端子２６を介して外部装置とのデータのやり取りを行う通信回路２５５を有しており、データ入出力端子２６から入力されたデータは、当該通信回路２５５に受信され、制御回路２５３に送られる。制御回路２５３は通信回路２５５から受け取った基準電圧ＲＥＦのデータを、不揮発性メモリ２５４に記憶させる。その結果、不揮発性メモリ２５４に格納される基準電圧ＲＥＦのデータは、データ入出力端子２６から入力されたものに書き換えられる。
【００４６】
従って、第１の設定モードにおいては、使用者は図３と同様のデータ構成を有する基準電圧ＲＥＦのデータを用意し、データ入出力端子２６から入力することで、不揮発性メモリ２５４に先に記憶されている基準電圧ＲＥＦのデータを新しく書き換えることができる。従って、過電流検出の基準レベルの設定を変更することを容易に行うことができる。
【００４７】
｛第２のデータ設定モード｝
上記第１の設定モードでは、使用者は図３と同様のデータ構成を有する基準電圧ＲＥＦのデータを予め準備しておく必要がある。そのためには、ＩＧＢＴ１の各温度における過電流の検出レベルを決定するための評価・確認の作業が別途必要になる場合がある。またその作業を人的作業により行う場合、測定の個人差や測定ミスが生じる恐れを伴う。
【００４８】
図２に示したように、保護回路部２３の最大値保持回路２３２から出力される最大電流信号Ｓ４、および温度検出部２４から出力される温度検出信号Ｓ６は、Ａ／Ｄ変換回路２５１によりディジタル信号化されて制御回路２５３に入力される。
【００４９】
第２のデータ設定モードでは、制御回路２５３は、それぞれディジタル化された最大電流信号Ｓ４と温度検出信号Ｓ６とを互いに対応付けして図３と同様のデータ構成にし、それを基準電圧ＲＥＦのデータとして不揮発性メモリ２５４に記憶させる。即ち、制御回路２５３は、第２の記憶制御手段としても機能する。
【００５０】
図５は、第２の設定モードを説明するためのフローチャートである。第２の設定モードの実行に先立って、インバータ装置１０をその温度を任意に設定することが可能な恒温槽内に設置する。
【００５１】
第２の設定モードを開始すると、制御回路２５３は保護回路部２３における過電流保護機能を停止させる（ステップＳＴ１）。例えば、比較回路２３４の動作を停止させたり、基準電圧発生回路２３３が発生する基準電圧ＲＥＦを大きめに設定するなどすればよい。
【００５２】
続いて恒温槽によりインバータ装置１０の温度を所定の温度にし（ステップＳＴ２）、設定したい過電流レベルに相当する主電流をＩＧＢＴ１に流す（ステップＳＴ３）。そして、そのときの最大電流信号Ｓ４の電圧値（即ち、検出された電流値の最大値に相当）を、温度検出信号Ｓ６から得られるＩＧＢＴ１の温度に対応付けして、基準電圧ＲＥＦのデータとして不揮発性メモリ２５４に記憶させる（ステップＳＴ４）。その後は上記ステップＳＴ２〜ＳＴ４を、ＩＧＢＴ１の温度を徐々に変えながら繰り返して、所望の温度範囲について行う（ステップＳＴ５）。その結果、不揮発性メモリ２５４には、ＩＧＢＴ１の各温度に対応付けされた過電流検出の基準レベルのデータが、新たに記憶される。
【００５３】
つまり第２の設定モードによれば、ＩＧＢＴ１の温度を変化させながら、過電流レベルに相当する主電流をＩＧＢＴ１に流すことで、自動的に新たな基準レベルのデータが作成される。よって使用者は基準電圧ＲＥＦのデータを予め準備しておく必要がない。また、その作業を人的作業により行っても、測定の個人差や測定ミスを伴わないので、ＩＰＭ１００装置の信頼性の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態に係る半導体装置（ＩＰＭ）の構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る半導体装置が備える駆動装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係る半導体装置が備える不揮発性メモリに記憶されたデータの構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係る半導体装置における過電流検出の基準レベルの変化を説明するための図である。
【図５】実施の形態に係る半導体装置における第２の設定モードを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１，２  ＩＧＢＴ、１ａ，２ａ  センス電極、５，６  温度検出用ダイオード、１０，２０  インバータ装置、２１，３１  ドライバ部、２２，３２  電流検出部、２３，３３  保護回路部、２４，３４  温度検出部、２５，３５  制御部、２６，３６  データ入出力端子、１００  ＩＰＭ、２１１  駆動回路、２２１  抵抗素子、２３１  クランプ回路、２３２  最大値保持回路、２３３  基準電圧発生回路、２３４  比較回路、２４１  定電流源、２５１  Ａ／Ｄ変換回路、２５２  Ｄ／Ａ変換回路、２５３  制御回路、２５４  不揮発性メモリ、２５５  通信回路。
【図１】
2005151631.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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