[发明专利]功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及功率模块，是例如适用于具备直流-交流变换功能或者交流-直流变换功能的功率模块的技术。

背景技术

在逆变器以及转换器所使用的功率模块(IPM：Intelligent Power Module：智能功率模块)中，为了小型化而期望削减输入信号数。

在日本特开2001-327171号公报(专利文献1)记载的三相PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)逆变器中，输入U相、V相以及W相用的3个PWM信号和用于使全部功率元件断开的断开信号。内部的信号发生电路根据3个PWM信号，生成3个相位反转了的PWM反转信号。通过这些PWM信号以及PWM反转信号控制全部6个功率元件的开关。在该文献的逆变器中还设置有用于以使所输入的PWM信号的导通期间和与该PWM信号对应的PWM反转信号的导通期间不重叠的方式生成死区时间(Dead-time)的电路。

专利文献1：日本特开2001-327171号公报

专利文献2：日本特开平10-304675号公报

发明内容

PWM信号中设置有死区时间的情况下，由本来想要控制的输出电流波形产生偏移。以往已知用于补偿该死区时间所引起的输出电压波形的失真的死区时间补偿技术(例如参照日本特开平10-304675号公报(专利文献2))。但是，上述日本特开2001-327171号公报(专利文献1)中未公开具体如何将该死区时间补偿功能嵌入到功率模块。

本发明的主要的目的在于，提供一种能够削减输入信号数，并且补偿与死区时间的附加相伴的输出电压失真的功率模块。

一个实施方式的功率模块具备电力变换部和控制电路。电力变换部包括N个开关元件对以及多个二极管，该N个开关元件对分别由串联连接的第1及第2开关元件构成，该多个二极管与各第1及第2开关元件分别逆并联地连接。控制电路接受与N个开关元件对分别对应的N个指令信号以及共同的使能信号。控制电路在使能信号取反时，进行使各第1及第2开关元件全部断开的全断开控制，在使能信号断言时，针对各开关元件对，按照对应的指令信号的每1周期进行通常控制、死区时间附加控制以及死区时间补偿控制。控制电路在死区时间附加控制中，在规定的死区时间的期间，使第1及第2开关元件断开。控制电路在死区时间附加控制之后，进行根据对应的指令信号的逻辑值使第1及第2开关元件的一方导通、使另一方断开的通常控制。控制电路在对应的指令信号的逻辑值切换了时，根据逻辑值的变化的方向以及从第1及第2开关元件的连接节点输出的负载电流的极性，从通常控制转移到死区时间附加控制、或者转移到维持紧前面的通常控制的状态的死区时间补偿控制。控制电路在死区时间补偿控制之后，执行死区时间附加控制。

根据上述实施方式的功率模块，能够削减输入信号数并且能补偿死区时间的附加所引起的输出电压失真。

附图说明

图1是示出实施方式1的功率模块的结构的框图。

图2是示出图1的电力变换部的详细的结构的电路图。

图3是示出图1的逻辑电路部的详细的结构的一个例子的框图。

图4是示出在U相负载电流为正的情况下图3的U相控制部的动作的时序图。

图5是示出在U相负载电流为负的情况下图3的U相控制部的动作的时序图。

图6是示出在实施方式2的功率模块中逻辑电路部的结构的框图。

图7是在实施方式2的功率模块中，用表形式示出与对应的指令信号以及负载电流的方向对应的各控制部的输出操作的图。

图8是示出在实施方式2的功率模块中各控制部的动作的状态迁移图。

图9是示出在实施方式2的功率模块中负载电流和死区时间补偿量的关系的图。

图10是用于说明实施方式2的功率模块的问题的图。

图11是在实施方式3的功率模块中，用表形式示出与对应的指令信号以及负载电流的方向对应的各控制部的输出操作的图。

图12是示出在实施方式3的功率模块中各控制部的动作的状态迁移图。

图13是示出在实施方式3的功率模块中负载电流和死区时间补偿量的关系的图。

图14是在实施方式4的功率模块中，用表形式示出与对应的指令信号以及负载电流的方向对应的各控制部的输出操作的图。

图15是示出在实施方式4的功率模块中各控制部的动作的状态迁移图。

图16是示出在实施方式4的功率模块中负载电流和死区时间补偿量的关系的图。