CS267028B1 - Protective circuit for power semiconductor device - Google Patents
Protective circuit for power semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- CS267028B1 CS267028B1 CS884347A CS434788A CS267028B1 CS 267028 B1 CS267028 B1 CS 267028B1 CS 884347 A CS884347 A CS 884347A CS 434788 A CS434788 A CS 434788A CS 267028 B1 CS267028 B1 CS 267028B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- power semiconductor
- circuit
- protection circuit
- capacitor
- parallel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Ochranný obvod pro výkonovou polovodičovou součástku je určen zejména pro tyristor typu GTO. Ochranný obvod je vytvořen tak, že paralelně k výkonové polovodičové součástce je zapojena sériová kombinace tlumicího odporu, hlavního kondenzátoru a hlavní diody a paralelně k této diodě je zapojena sériová kombinace tlumivky a obvodu pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem, přičemž součástí tohoto obvodu může být zdroj pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky.Protective circuit for power semiconductor the component is intended in particular for GTO type thyristor. Protective circuit it is created in parallel to the power a semiconductor device is wired damping resistance serial main capacitor and main diode a parallel to this diode is connected in series choke and circuit combinations for energy dissipated by this protection circuit, being part of it this circuit may be a power supply of the control electrode circuit semiconductor devices.
Description
Vynález se týká ochranného obvodu pro výkonovou polovodičovou součástku, zejména vypínatelný tyristor typu GTO, obsahující sériovou kombinaci tlumicího odporu, hlavního kondenzátoru a hlavní diody, kterážto kombinace je paralelně připojena k výkonové polovodičové součástce. sThe invention relates to a protection circuit for a power semiconductor device, in particular a switchable thyristor of the GTO type, comprising a series combination of a damping resistor, a main capacitor and a main diode, which combination is connected in parallel to a power semiconductor device. with
Běžně používané zapojení ochranného obvodu pro výkonovou polovodičovou součástku obsahuje vybíjecí odpor, ve kterém se ničí energie zachycená kondenzátorem. To vede k vysokým ztrátám a z toho plynoucím potížím s odvodem tepla.A commonly used protection circuit circuit for a power semiconductor device contains a discharge resistor in which the energy trapped by the capacitor is destroyed. This leads to high losses and consequent heat dissipation problems.
Uvedené nevýhody odstraňuje ochranný obvod pro výkonovou polovodičovou součástku, zejména vypínatelný tyristor typu GTO, obsahující sériovou kombinaci tlumicího odporu, hlavního kondenzátoru a hlavní diody, kterážto kombinace je paralelně připojena k výkonové polovodičové součástce, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že paralelně k hlavní diodě je alespoň přes jednu tlumivku připojen obvod pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem.These disadvantages are eliminated by a protection circuit for a power semiconductor device, in particular a switchable thyristor of the GTO type, comprising a series combination of a damping resistor, a main capacitor and a main diode, which combination is connected in parallel to a power semiconductor device according to the invention. Its essence lies in the fact that a circuit for dissipating the energy accumulated by this protective circuit is connected in parallel to the main diode via at least one choke.
Rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že obvod pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem je tvořen transformátorem. Jeho primární vinutí je připojeno přes nejméně jednu tlumivku paralelně k hlavní diodě. Sekundární vinutí transformátoru ochranných ob- . vodů všech sériově spojených výkonových polovodičových součástek jsou zapojena do série a přes usměrňovač připojena na zdroj stejnosměrného napětí, přičemž paralelně ke každému sekundárnímu vinutí transformátorů je připojena sériová kombinace demagnetizsční diody a omezovscího odporu.The development of the invention consists in that the circuit for dissipating the energy accumulated by the protection circuit is formed by a transformer. Its primary winding is connected via at least one choke in parallel to the main diode. Secondary winding of the protective circuit transformer. The conductors of all series-connected power semiconductor components are connected in series and connected to a DC voltage source via a rectifier, a series combination of a demagnetizing diode and a limiting resistor being connected in parallel to each secondary winding of the transformers.
Další rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že obvod pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem, je tvořen sériovou kombinací primárního vinutí transformátoru a zdroje pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky.A further development of the invention consists in that the circuit for dissipating the energy accumulated by the protection circuit is formed by a series combination of the primary winding of the transformer and the source for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component.
Ol vod pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem může být tvořen odporem, zapojeným v sérii se zdrojem pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky.The water supply for the energy accumulated by the protection circuit may be formed by a resistor connected in series with a source for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component.
Význakem vynálezu rovněž je, že zdroj pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky je tvořen sériovou kombinací oddělovací diody a kondenzátoru s paralelně zapojeným omezovačem napětí. Anoda oddělovací diody je spolu s první elektrodou kondenzátoru vyvedena na první svorku a druhá elektroda kondenzátoru je vyvedena na druhou výstupní svorku pro odebírání vypínacího impulsu výkonové polovodičové součástky.It is also a feature of the invention that the power supply for the control electrode circuit of the power semiconductor component is formed by a series combination of a decoupling diode and a capacitor with a voltage limiter connected in parallel. The anode of the isolating diode, together with the first electrode of the capacitor, is connected to the first terminal and the second electrode of the capacitor is connected to the second output terminal for removing the tripping pulse of the power semiconductor component.
Posledním význakem vynálezu pak je, že mezi obvod pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem a mezi zdroj pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky je zapojeno primární vinutí oddělovacího transformátoru. Jeho sekundární vinutí s paralelně připojenou sériovou kombinací demegnetizační diody a omezovacího odporu je přes usměrňovač zapojeno na kondenzátor, který je zdrojem pro zapínací řídicí impuls výkonové polovodičové součástky, s paralelně zapojeným druhým omezovačem napětí. První elektroda kondenzátoru je spojena s druhou výstupní svorkou a druhá elektroda kondenzátoru je spojena s třetí výstupní svorkou pro odebírání zapínacího řídicího impulsu výkonové polovodičové součástky a přes pomocný odpor s první elektrodou výkonové polovodičové součástky.A last feature of the invention is that a primary winding of the isolating transformer is connected between the circuit for dissipating the energy accumulated by this protection circuit and between the source for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component. Its secondary winding with a parallel-connected series combination of demagnetization diode and limiting resistor is connected via a rectifier to a capacitor, which is the source for the switching control pulse of the power semiconductor component, with a second voltage limiter connected in parallel. The first capacitor electrode is connected to the second output terminal and the second capacitor electrode is connected to the third output terminal for removing the turn-on control pulse of the power semiconductor device and via an auxiliary resistor to the first electrode of the power semiconductor device.
Výhodou ochranného obvodu podle vynálezu je, že umožňuje jednak odvod energie z hlavního kondenzátoru zpět do napájecího zdroje, a jednak umožňuje touto energií napájet zdroj zapínacích a vypínacích řídicích impulsů pro řízení výkonové polovodičové součástky.The advantage of the protection circuit according to the invention is that it allows, on the one hand, energy to be dissipated from the main capacitor back to the power supply and, on the other hand, allows to supply this energy with a source of on and off control pulses for controlling the power semiconductor component.
CS 267 028 BlCS 267 028 Bl
Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladech provedení, znázorněných na připojených výkresech.The invention will be further elucidated in the following by means of exemplary embodiments shown in the accompanying drawings.
Ne obr. 1 je znázorněno principiální provedení ochranného obvodu podle vynálezu.Fig. 1 shows a basic embodiment of a protection circuit according to the invention.
Ns obr. 2 je znázorněn ochranný obvod podle vynálezu, ve kterém obvod pro odvádění akumulované energie je tvořen transformátorem.Fig. 2 shows a protection circuit according to the invention, in which the circuit for dissipating the stored energy is formed by a transformer.
Na obr. 3 je znázorněn ochranný obvod podle vynálezu, ve kterém je obvod pro odvádění akumulované energie tvořen transformátorem, doplněným o zdroj pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky.Fig. 3 shows a protection circuit according to the invention, in which the circuit for dissipating the stored energy is formed by a transformer supplemented by a source for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component.
Na obr. 4 je znázorněn ochranný obvod podle vynálezu, ve kterém je obvod pro odvod akumulované energie tvořen odporem, doplněným o zdroj pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky.Fig. 4 shows a protection circuit according to the invention, in which the circuit for dissipating the stored energy is formed by a resistor supplemented by a source for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component.
Na obr. 5 je znázorněn ochranný obvod podle vynálezu shodný s tím, který je znázorněn v obr. 4, ve kterém je zdroj pro napájení řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky tvořen diodou a kondenzátorem, ke kterým je paralelně zapojen omezovač napětí.Fig. 5 shows a protection circuit according to the invention identical to that shown in Fig. 4, in which the power supply for the control electrode of the power semiconductor component is formed by a diode and a capacitor, to which a voltage limiter is connected in parallel.
Jak vyplývá z obr. 1, je paralelně k výkonové polovodičové součástce 1 zapojena sériová kombinace tlumicího odporu 2, hlavního kondenzátoru a hlavní diody Paralelně k hlavní diodě 2 3® zapojena sériová kombinace tlumivky £ a obvodu 6. pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem, prostřednictvím vstupních svorek 6.1, 6.2.As can be seen from FIG. 1, a series combination of a damping resistor 2, a main capacitor and a main diode is connected in parallel to the power semiconductor component 1. , via input terminals 6.1, 6.2.
Na obr. 2 je znázorněno takové provedení ochranného obvodu podle vynálezu, ve kterém obvod 6 pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem, je tvořen transformátorem 6.3 jehož primární vinutí je připojeno přes nejméně jednu tlumivku £ prostřednictvím vstupních svorek 6.1. 6.2 paralelně k hlavní diodě K sekundárnímu vinutí tohoto transformátoru L·! je paralelně připojena sériová kombinace demagnetizační diody 6.8 a omezovacího odporu 6.9. K tomuto sekundárnímu vinutí je přes usměrňovač 6.4 a vstupní svorky 6.5. 6.6 připojen zdroj i stejnosměrného napětí. Jestliže je spojeno více výkonových polovodičových součástek 1 do série, pak sekundární vinutí transformátorů ochranných obvodů všech výkonových polovodičových součástek 1 jsou zapojena do série.Fig. 2 shows such an embodiment of the protection circuit according to the invention, in which the circuit 6 for dissipating the energy accumulated by the protection circuit is formed by a transformer 6.3 whose primary winding is connected via at least one choke 6 via input terminals 6.1. 6.2 parallel to the main diode To the secondary winding of this transformer L ·! a series combination of demagnetization diode 6.8 and limiting resistor 6.9 is connected in parallel. To this secondary winding is via a rectifier 6.4 and input terminals 6.5. 6.6 Power supply and DC voltage connected. If several power semiconductor components 1 are connected in series, then the secondary windings of the protection circuit transformers of all power semiconductor components 1 are connected in series.
U provedení podle obr. 3 je stejný ochranný obvod jako u provedení podle obr. 2, avšak doplněný zdrojem 8 pro napájení obvodu řídicí výkonové polovodičové součástky 1, který je připojen k primárnímu vinutí transformátoru 6.3 prostřednictvím vstupních svorek 8.1. 8.2. takže obvod 6, pro odvádění energie, akumulované ochranným- obvodem, je tvořen sériovou kombinací primárního vinutí transformátoru 6.3 a zdroje 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1.In the embodiment according to FIG. 3, the protection circuit is the same as in the embodiment according to FIG. 8.2. so that the circuit 6 for dissipating the energy accumulated by the protection circuit is formed by a series combination of the primary winding of the transformer 6.3 and the source 8 for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component 1.
U provedení ochranného obvodu podle obr. 4 je jeho schéma shodné s provedením podle obr. 3, avšak obvod 6 pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem je tvořen odporem 6.10 zapojeným v sérii se zdrojem 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1.In the embodiment of the protection circuit according to FIG. 4, its diagram is identical to the embodiment according to FIG.
Na obr. 5 je znázorněno stejné provedení ochranného obvodu jako podle obr. 4, přičemž zdroj 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1 je tvořen sériovou kombinací oddělovací diody 8.6 a kondenzátoru 8.7 s paralelně zapojeným omezovačem 8.8 napětí, tvořeným např. Zenerovou diodou. Anoda oddělovací diody 8.6 je spolu s první elektrodou kondenzátoru 8.7 vyvedena na první výstupní svorku 8.3, zatímco druhá elektroda kondenzátoru 8.7 je vyvedena na druhou výstupní svorku 8.4 pro odebírání vypínacího impulsu výkonové polovodičové součástky 1.Fig. 5 shows the same embodiment of the protection circuit as according to Fig. 4, wherein the source 8 for powering the control electrode circuit of the power semiconductor component 1 is formed by a series combination of isolating diode 8.6 and capacitor 8.7 with a voltage limiter 8.8 connected in parallel, consisting of e.g. . The anode of the isolating diode 8.6 is connected together with the first electrode of the capacitor 8.7 to the first output terminal 8.3, while the second electrode of the capacitor 8.7 is connected to the second output terminal 8.4 for removing the tripping pulse of the power semiconductor component 1.
CS 267 028 BlCS 267 028 Bl
U provedení ochranného obvodu podle obr. 6 je mezi obvod 6 pro odvádění energie, akumulované tímto ochranným obvodem a tvořeným konkrétně odporem 6.10 a mezi zdroj 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1, vytvořeným konkrétně podle obr. 5, zapojeno primární vinutí oddělovacího transformátoru 8.9. K sekundárnímu vinutí tohoto oddělovacího transformátoru 8.9 je paralelně připojena sériová kombinace demagnetizační diody 8.15 a cmezovacího odporu 8.16, která je přes usměrňovač 6.10 zapojena na kondenzátor 8.13, který je zdrojem pro zapínací řídicí impulsy výkonové polovodičové součástky 1. Paralelně ke kondenzátoru 8.13 je zapojen druhý omezovač 8.14 napětí, tvořený např. Zenerovou diodou. První elektroda kondenzátoru 8.13 je spojena s druhou výstupní svorkou 8.4 pro odebírání vypínacího impulsu výkonové polovodičové součástky' 1· Druhá elektroda kondenzátoru 8.13 je spojena s třetí výstupní svorkou 8.5 pro odebírání zapínacích řídicích impulsů výkonové polovodičové součástky 1, a přes pomocný odpor 8.11 s první elektrodou výkonové polovodičové součástky ji.In the embodiment of the protection circuit according to FIG. transformer 8.9. To the secondary winding of this isolating transformer 8.9 is connected in parallel a series combination of demagnetization diode 8.15 and limiting resistor 8.16, which is connected via rectifier 6.10 to capacitor 8.13, which is a source for switching control pulses of power semiconductor component 1. A second limiter is connected in parallel to capacitor 8.13. 8.14 voltage, formed for example by a Zener diode. The first electrode of the capacitor 8.13 is connected to the second output terminal 8.4 for removing the tripping pulse of the power semiconductor component '1. power semiconductor components it.
Funkce ochranného obvodu podle vynálezu je následující.The function of the protection circuit according to the invention is as follows.
Při vypnutí výkonové polovodičové součástky 1 nebo při připojení napětí na měnič se pres tlumicí odpor 2 a hlavní diodu 2 nabije hlavní kondenzátor Při zapnutí výkonové polovodičové součástky 1 probíhá vybíjecí proud hlavního kondenzátoru J nejdříve tlumicím odporem 2, výkonovou polovodičovou součástkou 1, obvodem 2 pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem, stejnosměrným zdrojem 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1, pokud je zapojen a tlumivkou £. Přibližně při dosažení maxima proudu v tlumivce Z. začíná vést hlavní dioda 2 a proud se nyní uzavírá obvodem hlavní diody 2» obvodem 6 pro odvádění energie, akumulované ochranným obvodem, zdrojem 8 pro napájení obvodu řídicí elektrody výkonové polovodičové součástky 1 a tlumivkou £. Kondenzátor } je v této době vybit. Průchodem proudu kondenzátorem 8.7 a oddělovací diodou 8.6 se kondenzátor 8.7 nabije na napětí dané prvním omezovačem 8.8 napětí a může sloužit jako zdroj energie pro vypínací řídicí impuls. Průchodem proudu primárním a tím i sekundárním vinutím oddělovacího transformátoru 8.9 se přes usměrňovač 8.10 nabije kondenzátor 8.13 na napětí dané druhým omezovačem 8.14 napětí a může sloužit jako zdroj energie pro zapínací řídicí impuls výkonové polovodičové součástky 2· Odpor 8.11 slouží k počátečnímu nabití kondenzátoru 8.13 před začátkem činnosti měniče a může sloužit i jako statický dělič při sériovém řazení výkonové polovodičové součástky 1. průchodem proudu primárním a tím i sekundárním vinutím transformátoru 6.3 se přes usměrňovač 6.4 odvádí energie z hlavního kondenzátoru 2 do napájecího zdroje 2 stejnosměrného napětí měniče. V případě sériového řazení výkonových polovodičových součástek 1 lze spojit sériově sekundární vinutí jednotlivých transformátorů 6.3. Demagnetizační diody 8.15 a 6.8 slouží spolu s omezovacími odpory 8.16 a 6.9 k rychlému odsycení transformátorů 8.9 a 6^.When the power semiconductor component 1 is switched off or when voltage is applied to the inverter, the main capacitor is charged via damping resistor 2 and main diode 2. When the power semiconductor component 1 is switched on, the main capacitor J discharges first through damping resistor 2, power semiconductor component 1, drain circuit 2. energy accumulated by the protection circuit, a DC source 8 for supplying the control electrode circuit of the power semiconductor component 1, if connected, and a choke £. Approximately when the maximum current in the choke Z is reached, the main diode 2 begins to conduct and the current is now closed by the main diode 2 circuit by the energy dissipation circuit 6 accumulated by the protection circuit, the power supply circuit 8 of the power electrode component 1 and the choke e. The capacitor} is discharged at this time. By passing current through capacitor 8.7 and isolating diode 8.6, capacitor 8.7 is charged to the voltage given by the first voltage limiter 8.8 and can serve as a power source for the trip control pulse. By passing the current through the primary and thus also the secondary winding of the isolating transformer 8.9, the capacitor 8.13 is charged via the rectifier 8.10 to the voltage given by the second voltage limiter 8.14 and can serve as a power source for the switching control pulse of the power semiconductor component 2 · Resistor 8.11 serves to operation of the converter and can also serve as a static divider in series switching of the power semiconductor component 1. through the current through the primary and thus the secondary winding of the transformer 6.3 In the case of series switching of power semiconductor components 1, the secondary windings of individual transformers can be connected in series 6.3. The degaussing diodes 8.15 and 6.8, together with the limiting resistors 8.16 and 6.9, serve to quickly de-energize the transformers 8.9 and 6 ^.
Ochranný obvod podle vynálezu je využitelný zejména u elektrických trakčních vozidel.The protection circuit according to the invention can be used in particular in electric traction vehicles.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS884347A CS267028B1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Protective circuit for power semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS884347A CS267028B1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Protective circuit for power semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS434788A1 CS434788A1 (en) | 1989-05-12 |
| CS267028B1 true CS267028B1 (en) | 1990-02-12 |
Family
ID=5386008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS884347A CS267028B1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Protective circuit for power semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS267028B1 (en) |
-
1988
- 1988-06-21 CS CS884347A patent/CS267028B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS434788A1 (en) | 1989-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6775162B2 (en) | Self-regulated cooling system for switching power supplies using parasitic effects of switching | |
| US4706177A (en) | DC-AC inverter with overload driving capability | |
| US7965484B2 (en) | Device for protecting a speed controller against overcurrent | |
| RU2642839C2 (en) | High-voltage dc-to-dc converter | |
| US4489373A (en) | Non-dissipative LC snubber circuit | |
| US5379206A (en) | Low loss snubber circuit with active recovery switch | |
| US4540899A (en) | Hammer drive circuit using power MOSFETs | |
| GB1598996A (en) | Apparatus for controlling the operation of power transistors in a switching mode | |
| US4670830A (en) | Method and apparatus for the protection of converter equipment with GTO thyristors against short circuit | |
| US5227941A (en) | Protective circuit for diode switching device | |
| US4426589A (en) | Low-loss semiconductor switching circuit | |
| US20210135662A1 (en) | A protection arrangement for an mmc-hvdc sub-module | |
| EP0446048A2 (en) | Power converter protection device | |
| DE59606141D1 (en) | Sum suppression circuit for a thyristor power converter | |
| CS267028B1 (en) | Protective circuit for power semiconductor device | |
| JPH06140899A (en) | Protective circuit of semiconductor element for switching of contactless switching circuit | |
| US7456615B2 (en) | Charging arrangement for capacitor means | |
| US4941077A (en) | Configuration for starting an inverter | |
| JP3757030B2 (en) | Surge voltage suppressor | |
| RU2537373C2 (en) | Flyback voltage converter | |
| JP2941513B2 (en) | Undervoltage trip device | |
| JP2002165445A (en) | Power supply unit | |
| JP3610384B2 (en) | Converter circuit | |
| SU1709473A1 (en) | Device for control over power thyristor | |
| SU1128352A2 (en) | High-voltage thyristor unit |