半導體裝置以及半導體模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體裝置以及半導體模塊，其在施加高電壓的環境下也能夠抑制電力消耗，并根據電源電壓相對于基準電位的電位狀態而控制輸出。
【背景技術】
[0002]在逆變器電路等中，進行了圖騰柱連接的2個開關元件分別由高電位側以及低電位側的控制電路驅動。在該高電位側以及低電位側的控制電路中需要使用絕緣的單獨的電源。
[0003]在對單相逆變器進行控制的控制電路中，需要高電位側的2個絕緣電源、低電位側的I個絕緣電源共計3個絕緣電源。并且，在對3相逆變器進行控制的控制電路中，在高電位側需要3個絕緣電源，因此，共計需要4個絕緣電源，控制電路大規模化。
[0004]為了削減電源數量，還存在下述結構，S卩，在高電位側控制電路的電源中使用自舉電路，使對3相逆變器進行控制的控制電路的電源成為I個電源。但是，自舉電路在高電位側的開關元件ON期間中不能動作(自舉電容器未被充電)，因此，很難適用于高電位側的開關元件ON期間較長的控制方式。
[0005]因此，為了對自舉電容器進行充分地充電、且使電路簡化以及小型化，提出了使用自舉補償電路的結構(例如，參照專利文獻I)。在自舉補償電路中，電源電壓相對于基準電位而浮動，通過其高低而控制輸出電路的ON.0FF。具體來說，設置對電源電壓相對于基準電位的電位進行檢測的電阻分壓電路。將其輸出向設定為規定閾值的反相器電路等輸入，而定義電位狀態的H和L，并根據H和L驅動輸出電路。
[0006]專利文獻1:日本特開2011 - 234430號公報
[0007]現有技術是非常簡單的電路結構，在應用于施加有高電壓的環境時的響應速度成為問題。電阻分壓電路需要設置在電源和基準電位之間。為了抑制流過分壓電阻的電流，需要高電阻值的分壓電阻電路。因此，雖然抑制了由分壓電阻引起的電流消耗，但電阻和電阻隨附的寄生電容形成的CR電路的時間常數變大，響應速度降低。
[0008]根據通常IC組件的散熱性等，容許消耗電力小于或等于數百mW。在施加600V、1200V這樣的電壓下，為了滿足該條件，需要ΜΩ量級的分壓電阻。在該分壓電阻隨附的寄生電容為數PF時，時間常數為ΜΩ X數pF而成為μ s數量級的響應速度。另一方面，電源電壓.基準電位之間的電壓的瞬態響應為數kV/μ s數量級，以μ s數量級進行響應,直至輸出電路為OFF為止，向負載和輸出電路施加數1W等過大的電力而造成破壞。
【發明內容】
[0009]本發明就是為了解決上述問題點而提出的，其目的在于得到一種半導體裝置以及半導體模塊，其在施加高電壓的環境下也能夠抑制電力消耗，并根據電源電壓相對于基準電位的電位狀態而控制輸出。
[0010]本發明所涉及的半導體裝置，其特征在于，具有:電阻分壓電路，其具有串聯連接在電源電位和基準電位之間的第I以及第2電阻，并輸出所述第I以及第2電阻的連接點處的電位；瞬態響應檢測電路，其具有一端與所述電源電位連接的第3電阻、以及連接在所述第3電阻的另一端和所述基準電位之間的電容器，并輸出所述第3電阻和所述電容器的連接點處的電位；AND電路，其對所述電阻分壓電路的輸出信號和所述瞬態響應檢測電路的輸出信號進行AND運算；以及輸出電路，其根據所述AND電路的輸出信號而控制通斷。
[0011]發明的效果
[0012]在本發明中，由于通過瞬態響應檢測電路而使輸出電路高速地通斷，因此即使在為了抑制電力消耗而增大分壓電路的電阻值的情況下，也能夠防止向負載和輸出電路施加過大的電力。因此，在施加高電壓的環境下也能夠抑制電力消耗，并根據電源電壓相對于基準電位的電位狀態而控制輸出。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發明的實施方式I所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0014]圖2是表示本發明的實施方式I所涉及的半導體裝置的動作的時序圖。
[0015]圖3是表示對比例所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0016]圖4是表示對比例所涉及的半導體裝置的動作的時序圖。
[0017]圖5是表示本發明的實施方式2所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0018]圖6是表示觸發電路的電路圖。
[0019]圖7是表示本發明的實施方式2所涉及的半導體裝置的動作的時序圖。
[0020]圖8是表示本發明的實施方式3所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0021]圖9是表示本發明的實施方式4所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0022]圖10是表示延遲電路的圖。
[0023]圖11是表示本發明的實施方式4所涉及的半導體裝置的動作的時序圖。
[0024]圖12是表示本發明的實施方式5所涉及的半導體裝置的電路圖。
[0025]圖13是表示本發明的實施方式6所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0026]圖14是表示本發明的實施方式6所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0027]圖15是表示本發明的實施方式6所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0028]圖16是表示本發明的實施方式7所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0029]圖17是表示本發明的實施方式8所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0030]圖18是表示本發明的實施方式8所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0031]圖19是表示本發明的實施方式9所涉及的半導體模塊的電路圖。
[0032]圖20是表示本發明的實施方式10所涉及的電源電路的電路圖。
[0033]圖21是表示本發明的實施方式10所涉及的電源電路的電路圖。
[0034]圖22是表示本發明的實施方式11所涉及的電源電路的電路圖。
[0035]圖23是表示本發明的實施方式11所涉及的電源電路的電路圖。
[0036]標號的說明
[0037]I電阻分壓電路，2瞬態響應檢測電路，3 AND電路，4輸出電路，8、9反相器，10觸發電路，11NOR電路，12延遲電路，13 OR電路，17高電位側控制電路，18低電位側控制電路，19電源補償電路，20自舉電路，21電源電路，22 AC電源，23整流電路，C1、C3電容器，D4 二極管，H、L絕緣電源，Rl、R2、R3、R4、R5電阻，Sffl高電位側開關元件，SW2低電位側開關元件
【具體實施方式】
[0038]參照附圖，對本發明的實施方式所涉及的半導體裝置以及半導體模塊進行說明。有時對相同或者對應的結構要素標注相同的標號，并省略重復說明。
[0039]實施方式1.
[0040]圖1是表示本發明的實施方式I所涉及的半導體裝置的電路圖。電阻分壓電路I具有串聯連接在電源電位HVB和基準電位Com之間的電阻Rl、R2，輸出電阻Rl、R2的連接點的電位VM0N。瞬態響應檢測電路2具有電阻R3和電容器Cl，該電阻R3的一端與電源電位HVB連接，該電容器Cl連接在電阻R3的另一端和基準電位Com之間，該瞬態響應檢測電路2輸出電阻R3和電容器Cl的連接點的電位Vdvdt。
[0041]AND電路3對電阻分壓電路I的輸出信號(分壓電位VM0N)和瞬態響應檢測電路2的輸出信號(電位Vdvdt)進行AND運算。輸出電路4根據AND電路3的輸出信號preout而控制通斷。在輸出電路4的輸出和基準電位Com之間設置有負載5。AND電路3和輸出電路4的電源電壓為HVB - HVS，該電源電壓相對于基準電位Com上下浮動。
[0042]輸出電路4的ON.0FF控制以直流方式由電阻分壓電路I和AND電路3進行。例如在HVB - Com之間電壓變小、VMON相對于AND電路3為H電平時，輸出電路4的輸出為0N,如果在HVB - Com之間電壓變大、VMON相對于AND電路3為L電平，則輸出電路4的輸出變為OFF。在此，瞬態響應檢測電路2的輸出Vdvdt作為直流動作而成為與HVB同電位，相對于AND電路3始終為H電平，因此，只由電阻分壓電路I決定輸出電路4的動作。
[0043]圖2是表示本發明的實施方式I所涉及的半導體裝置的動作的時序圖。由于寄生電容的存在，電阻分壓電路I的輸出VMON與HVB - Com的電位變化相比產生延遲。另一方面，瞬態響應檢測電路2的輸出Vdvdt利用與Com之間的電容器Cl，在瞬態響應剛開始后保持瞬態響應前的與Com的電位關系，并逐漸地接近HVB電位。
[0044]如果HVB - Com之間電壓變大，則首先，瞬態響應檢測電路2的輸出Vdvdt成為L電平，因此，AND電路3的輸出成為L電平，使輸出電路4處于OFF。然后，電阻分壓電路I的輸出VMON成為L電平，即使在瞬態響應檢測電路2的輸出Vdvdt返回H電平后，AND電路3仍輸出L電平，輸出電路4保持OFF狀