半导体装置和控制系统的制作方法

本发明涉及使用电隔离器的半导体装置和控制系统。

背景技术：

1、功率晶体管(功率mosfet和igbt)被用在诸如电机、功率转换器和照明器的高压装置中。另一方面，控制功率晶体管的mcu(微控制器单元)在低电压下操作。诸如电容器或变压器的电隔离器(在下文中被称为隔离器)用于功率晶体管与mcu之间的这种通信。

2、近年来，随着电动车辆(ev)和混合动力电动车辆(hev)的普及，要求使用隔离器的系统的小型化。

3、专利文件1公开了与在半导体芯片上形成变压器的片上变压器相关的技术。

4、专利文件2描述了用于使片上变压器和片上电容器小型化的技术。[现有技术文件]

5、[专利文件]

6、[专利文件1]日本专利号5504903

7、[专利文件2]日本专利号5375952

技术实现思路

1、pwm(脉冲宽度调制)控制被广泛用于控制电机、照明装置等的负载(对转速和亮度的控制)。例如，当三相(u相、v相、w相)电机由pwm控制时，需要6个(u、v、w、u-bar、v-bar、w-bar)功率晶体管(参见专利文件2的图21和图22)。在该情况下，还需要6个隔离器。一个变压器占据直径为300μm至400μm(或其两倍)的芯片面积。而且，在变压器周围的若干100μm处不能布置其他电路。随着隔离器数目的增加，减小在其上安装隔离器的半导体芯片的尺寸变得困难。

2、专利文件2公开了一种通过mux和demux低侧(u-bar、v-bar、w-bar)信号来减少隔离器数目的技术(专利文件2的图25)。然而，由于多个比特的信号被一起发送和接收，引起了通信延迟。此外，难以处理在多个比特的信号的发送和接收期间输入信号改变的情况。因此，专利文件2中公开的技术难以被应用于控制必要的实时性能。

3、一种半导体装置，包括：电隔离器；发送电路，经由电隔离器发送传输信号；接收电路，经由电隔离器接收对应于传输信号的接收信号；编码电路，对两个输入信号进行编码并且生成传输信号；以及解码电路，从接收信号解码两个输入信号。

4、根据该实施例，可以大大地减小用于驱动功率晶体管的电路的面积，并且可以减少引线接合。

技术特征：

1.一种半导体装置，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述编码电路通过脉冲的数目、脉冲的频率、脉冲的幅度以及不同脉冲的组合中的至少一者来表示所述多个状态。

4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中当所述两个输入信号的所述状态改变时或者当在所述状态改变之后的预定时间内没有状态改变时，所述编码电路基于所述多个状态生成所述传输信号。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，

6.根据权利要求5所述的半导体装置，

7.根据权利要求6所述的半导体装置，

8.根据权利要求7所述的半导体装置，

9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述编码电路当针对在转换到所述第一状态之后的预定时间没有状态转换时生成重复的所述递减信号，并且当针对在转换到所述第三状态之后的预定时间没有状态转换时生成重复的所述递增信号。

10.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述编码电路当针对在转换到所述第一状态之后的预定时间没有状态转换时生成所述递减信号，并且当针对在转换到所述第三状态之后的预定时间没有状态转换时生成所述递增信号。

11.根据权利要求8所述的半导体装置，

12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述两个输入信号是用于pwm(脉冲宽度调制)控制的高侧开关和pwm控制的低侧开关的pwm信号。

13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中当所述编码电路检测到对所述两个输入信号禁止的状态时，所述编码电路执行预定过程。

14.根据权利要求1所述的半导体装置，其中当所述解码电路检测到所述接收信号中的异常状态时，所述解码电路执行预定过程。

15.一种控制系统，包括：

16.根据权利要求15所述的控制系统，

17.根据权利要求15所述的控制系统，

18.根据权利要求17所述的控制系统，

19.根据权利要求18所述的控制系统，

技术总结
本公开涉及一种半导体装置和控制系统。该半导体装置包括：电隔离器；发送电路，经由电隔离器发送传输信号；接收电路，经由电隔离器接收对应于传输信号的接收信号；编码电路，对两个输入信号进行编码并且生成传输信号；以及解码电路，从接收信号解码两个输入信号。

技术研发人员：归山隼一
受保护的技术使用者：瑞萨电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13