[发明专利]半导体装置

说明书

半导体装置通过向栅极端子施加栅极电压而控制在输出端子间流过输出电流的功率开关元件(410)的通断。该装置具备检测与输出电流相关的电流值的输出电流检测部(130)、检测与功率开关元件的输出端子间电压相关的电压的电压检测部(140)、将栅极电压钳位为规定的值的钳位电路(120)、以及基于由电压检测部检测到的检测电压来控制钳位电路而调整栅极电压的控制部。控制部对应于检测电压控制钳位电路，以使得在功率开关元件短路时流过的输出电流超过用于检测功率开关元件的短路的阈值电流、并且成为被设定为最低电压的栅极电压。

关联申请的相互参照

本申请基于2016年8月26日申请的日本专利申请第2016－165879号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及对功率开关元件进行驱动的半导体装置。

背景技术

在功率开关元件的开启(turn on)动作中，有用于判断功率开关元件的短路的阶段。以往，在这样的短路判断阶段中，如专利文献1记载的那样，通过将施加于功率开关元件的栅极电压钳位为规定的值来限制输出电流。由此，与不将栅极电压钳位的情况相比，能够降低短路时的消耗能量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012－249481号公报

发明内容

此外，在专利文献1的发明中，即使在短路时的饱和电流最小的条件下，也需要决定栅极电压以使得输出电流超过用来检测短路的阈值电流。例如在采用MOSFET或IGBT作为功率开关元件的情况下，饱和电流依赖于漏极－源极间电压Vds或集电极－发射极间电压Vce，所以在这些电压成为比较高的电压的条件下存在短路能量的抑制效果不充分的情况。若短路能量变大，则会产生芯片的小型化受限等问题。

因此，本发明的目的在于，提供对于饱和电流依赖于输出端子间电压的功率开关元件也能够抑制短路能量的半导体装置。

本发明的一实施方式的半导体装置，对功率开关元件的通断进行控制，上述功率开关元件具有栅极端子，通过向栅极端子施加栅极电压而在输出端子间流过输出电流，其特征在于，具备：输出电流检测部，检测与输出电流相关的电流值；电压检测部，检测功率开关元件的输出端子间电压、或者与输出端子间电压相关的电压；钳位电路，将栅极电压钳位为规定的值；以及控制部，基于由电压检测部检测到的检测电压，控制钳位电路而调整栅极电压；控制部对应于检测电压来控制钳位电路，以使得：在功率开关元件短路时流过的输出电流超过用于检测功率开关元件的短路的阈值电流，并且成为被设定为最低电压的栅极电压。

由此，与将钳位电压固定地设定的现有方式相比，能够灵活地改变输出电流的值。具体而言，能够根据与输出端子间电压相关的电压例如Vds、Vce、或者后述的电压VH，决定功率开关元件的栅极电压，以使得达到短路检测所需要的最低限度的输出电流。由此，能够抑制由短路时的输出电流引起的短路能量。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征、优点，参照附图而通过下面的详细记载会变得更加明确。

图1是表示第1实施方式的电力转换装置的概略结构的电路图。

图2是表示半导体装置以及功率开关元件的结构的电路图。

图3是表示输出电流检测部以及电压检测部的详细结构的电路图。

图4是表示输出电流检测部以及电压检测部的详细结构的电路图。

图5是表示输出电流检测部以及电压检测部的详细结构的电路图。

图6是表示栅极电压以及输出电流的时间变化的图。

图7是表示将输出电压等分的情况下所选择的钳位电压的一例的图。