DE10152930A1 - Leistungsrichter und Signalpegelumsetzer - Google Patents
Leistungsrichter und SignalpegelumsetzerInfo
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Abstract
Eine Aufgabe besteht darin, eine Durchschlagspannung zu erhöhen, ohne dass dafür ein komplizierter Herstellungsprozess erforderlich wird, und gleichzeitig einen beständigen Betrieb aufrechzuerhalten. Ein von einem Mikrocomputer (11) abgegebenes Steuersignal (A) wird an einen Treiberkreis (3a) übertragen, um ein Leistungsschaltglied (1a) eines oberen Zweigs durch zweistufige Pegelverschiebungskreise anzusteuern. Der Pegelverschiebungskreis besteht in einer ersten Stufe aus einer Reihenschaltung aus einem Schaltglied (13) und einem Widerstand (14) und der Pegelverschiebungskreis besteht in einer zweiten Stufe aus einer Reihenschaltung aus einem Schaltglied (16) und einem Widerstand (17).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Leistungsrichter zur bestimmungsgemässen Verwendung für
einen Wechselrichter, und einen Signalpegelumsetzer zur
bestimmungsgemässen Verwendung für den Leistungsrichter, und
insbesondere betrifft sie eine Verbesserung zur Erhöhung
einer Durchschlagspannung der Vorrichtung, ohne dass dafür
ein komplizierter Herstellungsprozess notwendig wird, und
gleichzeitig ein beständiger Betrieb aufrechterhalten wird.
In einem Signalpegelumsetzerschaltkreis, der als
Schnittstelle zwischen einem Leistungsschaltungsglied und
einem MPU (Mikrocomputer) zum Treiben und Steuern des
Leistungsschaltglieds arbeiten soll, wurde
herkömmlicherweise zur elektrischen Isolierung ein
Optokoppler verwendet. In den letzten Jahren wurde jedoch
aufgrund von Vorteilen wie geringe Abmessungen, niedriger
Preis und lange Lebensdauer ein HVIC (High Voltage
Integrated Circuit) verwendet.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das einen, den HVIC
verwendenden herkömmlichen Wechselrichter zeigt. Ein
Wechselrichter 150 umfasst drei Leistungsrichter 151 bis
153, die denselben Aufbau haben. Die drei Leistungsrichter
151 bis 153 haben jeweils drei Phasenausgänge U, V, und W
gemeinsam. Jeder der drei Leistungsrichter 151 bis 153 ist
zwischen einer Hochspannungsleitung PP und einer
Niederspannungsleitung (Masseleiter) NN vorgesehen und wird
von einer externen Stromquelle 165 mit Gleichstrom versorgt.
Darüberhinaus wird von einem externen Mikrocomputer 160 an
jeden der Leistungstrichter 151 bis 153 ein Steuersignal
abgegeben.
Der Leistungsrichter 151 umfasst die
Leistungsschaltglieder 172 und 173, Freilaufdioden 174 und
175, einen Kondensator 170, und einen HVIC (High Voltage
Integrated Circuit) 154. In einem Beispiel von Fig. 16 sind
die Leistungsschaltglieder 172 und 173 IGBTs (Insulated Gate
Bipolar Transistors - Isolierschicht-Bipolartransistoren).
Über eine Drahtverbindung OUT (U) ist eine Last an einen
Anschlussabschnitt der Leistungsschaltglieder 172 und 173
angeschlossen, die untereinander in Reihe geschaltet sind.
Der HVIC 154 umfasst einen Puffer 166, Treiberkreise
169 und 171, ein Schaltglied 167 und einen Widerstand 168.
Im Beispiel von Fig. 16 ist das Schaltglied 167 ein
Hochspannungs-MOSFET des N-Kanal-Typs. Eine Quellenspannung
wird von einer externen Gleichstromquelle 161 an den Puffer
166 und den Treiberkreis 171 abgegeben. Eine vom Kondensator
170 gehaltene Spannung wird als Quellenspannung an einer
Treiberkreis 169 abgegeben, der zusammen mit der
Drahtverbindung OUT (U) ein Quellenpotential ändert. Wird
das Leistungsschaltglied 173 EIN- oder AUS-geschaltet,
belastet die Gleichstromquelle 161 wiederholt den
Kondensator 170 über einen Widerstand 163 und eine Diode
164.
Ein Pegel eines zu übertragenden Signals wird zwischen
dem Puffer 166 und dem Treiberkreis 169 abgeändert. Eine
Reihenschaltung des Schaltglieds 167 und des Widerstands
168, die zwischen dem Puffer 166 und dem Treiberkreis 169
vorgesehen ist, dient als Pegelverschiebungskreis, um einen
Pegel eines Signals zwischen dem Puffer 166 und dem
Treiberkreis 169 umzusetzen. Demgemäss wird für das
Schaltglied 167 eine Durchschlagspannung benötigt, die
grösser oder gleich derer des Leistungsschaltglieds 172 ist.
Der HVIC hat beispielsweise Probleme damit, wenn die
Durchschlagspannung höher wird, ein Herstellungsprozess
komplizierter ist, eine Herstellungsvorrichtung neu
eingeführt werden soll, eine Fehlfunktion des HVIC selbst
nicht leicht verhindert werden kann, u. dgl. Beim HVIC ist
eine Technik der Isolation eines Niederspannungsabschnitts
von einem Hochspannungsabschnitt eine Schlüsseltechnologie.
Eine Übergangsisolationstechnik und eine dielektrische
Isolationstechnik wurden als die Isolationstechnik bekannt.
Bei der Übergangsisolationstechnik, wird unter Verwendung
eines Verfahrens, das standardmässig bei einem normalen IC
oder LSI eingesetzt wird, eine Isolationsinsel auf einer p+-
Sperrschicht ausgebildet, und innerhalb dieser wird ein
Glied oder ein Schaltkreis als Gliedergruppe ausgebildet.
Bei der dielektrischen Isolationstechnik ist jede einzelne
der Siliziumkristallinseln, die jedes Glied oder jeden
Schaltkreis bilden, von einem Dielektrikum (z. B.
polykristallinem Silizium) umgeben. Folglich sind die Inseln
elektrisch voneinander isoliert.
Die Übergangsisolationstechnik besitzt den Vorteil,
dass sie mit einer herkömmlichen Herstellungsvorrichtung für
ICs durchgeführt werden kann. In manchen Fällen fliesst
jedoch während eines Schaltvorgangs ein Rauschstrom durch dv
/dt (ein Wert der Veränderung bei einer Spannung) zu einem
schwebenden Kondensator in einem Isolationsbereich, so dass
der Betrieb des Schaltkreises beeinträchtigt ist. Ein
Problem besteht darin, dass sich dieses Phänomen noch
ausgeprägter darstellt, wenn eine Durchschlagspannung erhöht
ist. Die dielektrische Isolationstechnik umfasst ein
Spezialverfahren wie das Kontaktieren auf einem
Siliziumsubstrat. Deshalb besteht ein Problem darin, dass
der Herstellungsvorgang komplizierter wird und der Preis für
den einzelnen Chip steigt. Zusätzlich wird der
Herstellungsprozess mit höherer Durchschlagspannung
komplizierter und somit teuerer.
Bislang ist ein HVIC mit einer Durchschlagspannung von
600 V auf dem Markt. Wenn jedoch die Durchschlagspannung
erhöht werden soll, treten eben die oben erwähnten Probleme
auf. Deshalb wurde eine Erhöhung der Durchschlagspannung des
HVIC in der Praxis nicht umgesetzt.
Um die oben erwähnten Probleme beim Stand der Technik
zu lösen, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in
der Bereitstellung eines Leistungsrichters und eines
Signalpegelumsetzers, die eine Durchschlagspannung erhöhen
können, ohne einen komplizierten Herstellungsprozess
notwendig zu machen, während gleichzeitig ein beständiger
Betrieb aufrechterhalten wird.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf einen Leistungsrichter, umfassend ein erstes
Schaltglied mit ersten und zweiten Hauptelektroden, ein
zweites Schaltglied mit dritten und vierten Hauptelektroden,
wobei die vierte Hauptelektrode an die erste Hauptelektrode
angeschlossen ist, einen ersten Treiberkreis, um das erste
Schaltglied basierend auf einem von aussen kommenden ersten
Steuersignal anzutreiben, einen zweiten Treiberkreis, um das
zweite Schaltglied basierend auf einem von aussen kommenden
zweiten Steuersignal anzutreiben, und n
Pegelverschiebungskreise, die in n Stufen in Kaskade
geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr
ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind,
das erste Steuersignal in den n Stufen pegelzuverschieben
und das pegelverschobene Signal an den ersten Treiberkreis
zu übertragen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf
den Leistungsrichter nach dem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung gerichtet, ferner umfassend einen Messkreis, um
einen Betriebszustand des ersten Schaltglieds zu erfassen
und ein den Betriebszustand wiedergebendes Erfassungssignal
abzugeben, und n weitere Pegelverschiebungskreise, die in n
Stufen in Kaskade geschaltet und dazu ausgelegt sind, das
Erfassungssignal in den n Stufen pegelzuverschieben und das
pegelverschobene Signal nach aussen zu übertragen.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf
den Leistungsrichter nach dem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung gerichtet, ferner umfassend eine
einstufige Impulsschaltung, die an einen Eingang jedes der n
weiteren Pegelverschiebungskreise angeschlossen ist, und
einen Latch, der an einen Ausgang jedes der n weiteren
Pegelverschiebungskreise angeschlossen ist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf
den Leistungsrichter nach einem der ersten bis dritten
Aspekte der vorliegenden Erfindung gerichtet, ferner
umfassend eine einstufige Impulsschaltung, die an den
Eingang jedes der n Pegelverschiebungskreise angeschlossen
ist, und einen Latch, der an einen Ausgang der n
Pegelverschiebungskreise angeschlossen ist.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf
den Leistungsrichter nach einem der ersten bis vierten
Aspekte der vorliegenden Erfindung gerichtet, bei dem jeder
der n Pegelverschiebungskreise einen Widerstand und ein
Schaltglied umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet
sind.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach dem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung, bei dem jeder der n weiteren
Pegelverschiebungskreise einen Widerstand und ein
Schaltglied umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet
sind.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf
den Leistungsrichter nach einem der ersten bis sechsten
Aspekte der vorliegenden Erfindung gerichtet, ferner
umfassend einen Spannungsteilerkreis, dessen eines Ende an
die dritte Hauptelektrode und dessen anderes Ende an die
erste Hauptelektrode angeschlossen ist, und der und dazu
ausgelegt ist, ein elektrisches Potential des einen Endes
und ein elektrisches Potential des anderen Endes zu teilen
und dabei erste bis (n - 1)-te Zwischenpotentiale abzugeben,
erste bis n-te Dioden, die untereinander in derselben
Richtung in Reihe geschaltet sind, und erste bis n-te
Kondensatoren, bei dem ein Ende der ersten bis n-ten
Kondensatoren jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten
Dioden angeschlossen ist, und das andere Ende der ersten bis
n-ten Kondensatoren an einen Ausgang der ersten bis (n - 1)-
ten Zwischenpotentiale bzw. die erste Hauptelektrode
angeschlossen ist.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach dem siebten Aspekt der
vorliegenden Erfindung, bei dem der Spannungsteilerkreis
erste bis n-te Widerstände umfasst, die untereinander in
Reihe geschaltet sind, und die ersten bis (n - 1)-ten
Zwischenpotentiale von (n - 1) Anschlussabschnitten jeweils
vom ersten bis n-ten Widerstand abgegeben werden.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach dem achten Aspekt der
vorliegenden Erfindung, ferner umfassend (n - 1) Dioden, die
jeweils mit den zweiten bis n-ten Widerständen
parallelgeschaltet sind.
Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach einem der siebten bis
neunten Aspekte der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend
n Dioden, die untereinander in Reihe geschaltet sind, wobei
zwei Stromanschlüsse des ersten Treiberkreises an das eine
Ende des n-ten Kondensators bzw. dessen anderes Ende
angeschlossen sind, und einer von zwei Stromanschlüssen des
zweiten Treiberkreises an die dritte Hauptelektrode und
andere der Stromanschlüsse an ein Ende einer Reihenschaltung
der n Dioden angeschlossen ist.
Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach einem der siebten bis
zehnten Aspekte der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend
n Widerstände, die jeweils mit den ersten bis n-ten Dioden
parallelgeschaltet sind.
Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet
sich auf den Leistungsrichter nach einem der siebten bis
elften Aspekte der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend
einen weiteren Widerstand, der mit der ersten Diode in Reihe
geschaltet ist.
Ein dreizehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Leistungsrichter nach einem der ersten
bis zwölften Aspekte der vorliegenden Erfindung, ferner
umfassend erste und zweite Freilaufdioden, die mit den
ersten bzw. zweiten Schaltgliedern antiparallel geschaltet
sind.
Ein vierzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf einen Signalpegelumsetzer, umfassend einen
Spannungsteilerkreis, dessen eines Ende zur Übertragung
eines ersten Potentials an eine erste Potentialleitung
angeschlossen ist, und dessen anderes Ende zur Übertragung
eines zweiten Potentials an eine zweite Potentialleitung
angeschlossen ist, und der dazu ausgelegt ist, das erste
Potential und das zweite Potential zu teilen und dabei erste
bis (n - 1)-te Zwischenpotentiale abzugeben, erste bis n-te
Dioden, die untereinander in derselben Richtung in Reihe
geschaltet sind, erste bis n-te Kondensatoren, deren eines
Ende jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten Dioden
angeschlossen ist, und deren anderes Ende jeweils an einen
Ausgang der ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale und die
zweite Potentialleitung angeschlossen ist, und n
Pegelverschiebungskreise, die in n Stufen in Kaskade
geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr
ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind,
ein auf dem ersten Potential basierendes Signal und ein auf
dem zweiten Potential basierendes Signal in n Stufen
pegelzuverschieben und selbiges dabei in das andere Signal
umzusetzen.
Ein fünfzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach dem
vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ferner
umfassend eine einstufige Impulsschaltung, die an einen
Eingang jeder der n Pegelverschiebungskreise angeschlossen
ist, und einen Latch, der an einen Ausgang jedes der n
Pegelverschiebungskreise angeschlossen ist.
Ein sechzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach einem der
vierzehnten bis fünfzehnten Aspekte der vorliegenden
Erfindung, bei dem jeder der n Pegelverschiebungskreise
einen Widerstand und ein Schaltglied umfasst, die
untereinander in Reihe geschaltet sind.
Ein siebzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach einem der
vierzehnten bis sechzehnten Aspekte der vorliegenden
Erfindung, bei dem der Spannungsteilerkreis erste bis n-te
Widerstände umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet
sind, und die ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale von
(n - 1) Anschlussabschnitten jeweils von den ersten bis n-ten
Widerständen abgegeben werden.
Ein achtzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach dem
siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ferner
umfassend (n - 1) Dioden, die jeweils mit den zweiten bis n-
ten Widerständen in Reihe geschaltet sind.
Ein neunzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach einem der
vierzehnten bis achtzehnten Aspekte der vorliegenden
Erfindung, ferner umfassend n Widerstände, die jeweils mit
den ersten bis n-ten Dioden parallelgeschaltet sind.
Ein zwanzigster Aspekt der vorliegenden Erfindung
richtet sich auf den Signalpegelumsetzer nach einem der
vierzehnten bis neunzehnten Aspekte der vorliegenden
Erfindung, ferner umfassend einen weiteren Widerstand, der
mit der ersten Diode in Reihe geschaltet ist.
Nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Steuersignal in mehreren Stufen pegelverschoben. Deshalb
ist es möglich, die Durchschlagspannung der Vorrichtung
anzuheben, ohne die Durchschlagspannung zu erhöhen, die für
jeden der Pegelverschiebungskreise notwendig ist. Da keine
hohe Durchschlagspannung für jeden der
Pegelverschiebungskreise benötigt wird, kann die
Durchschlagspannung der Vorrichtung verstärkt werden, ohne
dass dies einen komplizierteren Herstellungsprozess
erforderlich machen würde, und gleichzeitig wird ein
beständiger Betrieb aufrechterhalten.
Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Erfassungssignal in mehreren Stufen pegelverschoben.
Deshalb ist es möglich, die Durchschlagspannung der
Vorrichtung zu erhöhen und einen Betriebszustand des
Schaltglieds (z. B. einen Strom oder eine Temperatur) an eine
externe Vorrichtung zu übertragen, ohne dabei die für jeden
der Pegel notwendige Durchschlagspannung anzuheben.
Nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Erfassungssignal in eine einstufige Impulsform umgesetzt
und dann pegelverschoben, und wird durch den Latch wieder
mit der ursprünglichen Wellenform hergestellt. Deshalb ist
es möglich, die Pegelverschiebung des Erfassungssignals zu
bewerkstelligen und gleichzeitig den Leistungsverlust im
Pegelverschiebungskreis zu reduzieren.
Nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Steuersignal in eine einstufige Impulsform umgesetzt und
dann pegelverschoben, und wird durch den Latch wieder mit
der ursprünglichen Wellenform hergestellt. Deshalb ist es
möglich, die Pegelverschiebung des Steuersignals zu
bewerkstelligen und gleichzeitig den Leistungsverlust im
Pegelverschiebungskreis zu reduzieren.
Nach dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht jeder Pegelverschiebungskreis einfach darin, dass
der Widerstand und das Schaltglied verwendet werden, die
untereinander in Reihe geschaltet sind.
Nach dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht jeder Pegelverschiebungskreis einfach darin, dass
der Widerstand und das Schaltglied verwendet werden, die
untereinander in Reihe geschaltet sind.
Nach dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung
werden die Quellenpotentiale des ersten Treiberkreises und
der n Pegelverschiebungskreise durch einen einfachen Aufbau
erzeugt, der den Spannungsteilerkreis, die ersten bis n-ten
Dioden und die ersten bis n-ten Kondensatoren verwendet.
Nach dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht der Spannungsteilerkreis einfach darin, dass er die
ersten bis n-ten Widerstände verwendet, die untereinander in
Reihe geschaltet sind.
Nach dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung,
sind die (n - 1) Dioden mit den zweiten bis n-ten Widerständen
parallelgeschaltet. Deshalb kann ein
Hochgeschwindigkeitsschaltbetrieb beständiger durchgeführt
werden.
Nach dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung,
sind die n, untereinander in Reihe geschalteten Dioden an
einem der Leistungsanschlüsse des zweiten Treiberkreises
angeschlossen. Deshalb ist es möglich, eine Differenz
zwischen der Quellenspannung des ersten Treiberkreises und
der Quellenspannung des zweiten Treiberkreises zu
beseitigen, die aus Vorwärtsspannungen der ersten bis n-ten
Dioden entsteht.
Nach dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, sind
die n Widerstände mit den ersten bis n-ten Dioden
parallelgeschaltet. Deshalb kann ein
Hochgeschwindigkeitsschaltbetrieb beständiger durchgeführt
werden.
Nach dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
der Widerstand mit der ersten Diode in Reihe geschaltet.
Deshalb ist es möglich, einen Stromstoss zu reduzieren, der
zu den ersten bis n-ten Dioden und den ersten bis n-ten
Kondensatoren fliesst.
Nach dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist die Freilaufdiode an jedes der ersten und zweiten
Schaltglieder angeschlossen. Deshalb ist es möglich, die
Vorrichtung für einen Wechselrichter oder dergleichen zu
verwenden, ohne die Freilaufdiode an eine externe
Vorrichtung anzuschliessen.
Nach dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird das Signal in mehreren Stufen zwischen dem auf dem
ersten Potential basierenden Signal und dem auf dem zweiten
Potential basierenden Signal pegelverschoben. Deshalb ist es
möglich, einen Pegelverschiebungsbereich zu vergrössern,
ohne eine Durchschlagspannung anzuheben, die für jeden der
Pegelverschiebungskreise notwendig ist. Zusätzlich werden
die Quellenpotentiale der n Pegelverschiebungskreise durch
einen einfachen Aufbau erzeugt, der den
Spannungsteilerkreis, die ersten bis n-ten Dioden und die
ersten bis n-ten Kondensatoren verwendet.
Nach dem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird das Signal in eine einstufige Impulsform umgesetzt und
dann pegelverschoben, und wird dann vom Latch wieder mit der
ursprünglichen Wellenform hergestellt. Deshalb ist es
möglich, eine Pegelverschiebung des Signals zu erreichen,
während gleichzeitig ein Leistungsverlust im
Pegelverschiebungskreis reduziert wird.
Nach dem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht jeder Pegelverschiebungskreis einfach darin, dass er
den Widerstand und das Schaltglied verwendet, die
untereinander in Reihe geschaltet sind.
Nach dem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht der Spannungsteilerkreis einfach darin, dass er die
ersten bis n-ten Widerstände verwendet, die untereinander in
Reihe geschaltet sind.
Nach dem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung,
sind die (n - 1) Dioden mit den zweiten bis n-ten
Widerständen parallelgeschaltet. Deshalb kann auch in einer
solchen Verwendungsauslegung, bei der eine Differenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Potential mit hoher
Geschwindikeit verändert wird, der beständige Betrieb der
Vorrichtung bewerkstelligt werden.
Nach dem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
sind die n Widerstände mit den ersten bis n-ten Dioden
parallelgeschaltet. Deshalb kann auch in einer solchen
Verwendungsauslegung, bei der eine Differenz zwischen dem
ersten und dem zweiten Potential mit hoher Geschwindikeit
verändert wird, der beständige Betrieb der Vorrichtung
bewerkstelligt werden.
Nach dem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist der Widerstand mit der ersten Diode in Reihe geschaltet.
Deshalb ist es möglich, einen Stromstoss zu reduzieren, der
zu den ersten bis n-ten Dioden und den ersten bis n-ten
Kondensatoren fliesst.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden genauen Beschreibung der vorliegenden
Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
deutlicher.
Fig. 1 ist ein Schaltbild, das einen
Signalpegelumsetzerschaltkreis zeigt, der für einen
Leistungsrichter nach jeder Ausführungsform verwendet werden
soll,
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einer ersten Ausführungsform zeigt,
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das Bedingungen zeigt, die
bei einem Prüftest des Leistungsrichters nach der ersten
Ausführungsform eingesetzt werden,
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, der ein Ergebnis des
Prüftests zeigt,
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einer zweiten Ausführungsform zeigt,
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einer dritten Ausführungsform zeigt,
Fig. 7 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einer vierten Ausführungsform zeigt,
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, der einen Betrieb des
Leistungsrichters von Fig. 7 zeigt,
Fig. 9 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einem anderen Beispiel der vierten Ausführungsform
zeigt,
Fig. 10 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einer fünften Ausführungsform zeigt,
Fig. 11 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einem ersten Beispiel einer sechsten Ausführungsform
zeigt,
Fig. 12 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einem zweiten Beispiel der sechsten Ausführungsform
zeigt,
Fig. 13 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einem dritten Beispiel der sechsten Ausführungsform
zeigt,
Fig. 14 ist ein Schaltbild, das einen Leistungsrichter
nach einem vierten Beispiel der sechsten Ausführungsform
zeigt,
Fig. 15 ist ein Schaltbild, das einen
Leistungsrichter nach einem fünften Beispiel der sechsten
Ausführungsform zeigt, und
Fig. 16 ist ein Schaltbild, das einen Wechselrichter
aus dem herkömmlichen Stand der Technik zeigt.
Zunächst erfolgt die Beschreibung der Auslegung eines
Signalpegelumsetzers, der in den Leistungsrichtern 101 bis
110 nach den folgenden Ausführungsformen verwendet werden
soll. Ein in einem Schaltbild von Fig. 1 gezeigter
Signalpegelumsetzer 100 umfasst n Pegelverschiebungskreise
I1 bis In, n Signalübertragungskreise S1 bis Sn, n
Kondensatoren C1 bis Cn, n Dioden DD1 bis DDn, n Widerstände
RR1 bis RRn und einen Spannungsteilerkreis DV. Die ganze
Zahl n ist grösser oder gleich 2.
Eines der Enden des Spannungsteilerkreises DV ist an
eine elektrische Potentialleitung L0 angeschlossen, um ein
erstes Potential zu übertragen, und das andere Ende ist an
eine elektrische Potentialleitung Ln angeschlossen, um ein
zweites Potential zu übertragen. Die ersten und zweiten
Potentiale werden geteilt, um erste bis (n - 1)-te
Zwischenpotentiale zu erzeugen und diese jeweils an die
elektrischen Potentialleitungen L1 bis L(n - 1) abzugeben.
Ein Schaltglied ist z. B. so an die elektrischen
Potentialleitungen L0 und Ln angeschlossen, dass deren
Unterschied in einem elektrischen Potential wiederholt
zwischen beinahe 0 Volt und einer vorbestimmten Spannung
(die beispielsweise 600 V sein soll) wechselt. Folglich
wechselt ein Abstand zwischen den ersten bis (n - 1)-ten
Zwischenpotentialen in einem Bereich von beinahe 0 Volt bis
600 V/n.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst der
Spannungsteilerkreis DV vorzugsweise n Widerstände R1 bis
Rn, die untereinander in Reihe geschaltet sind, und (n - 1)
Anschlussabschnitte zwischen diesen sind jeweils an die
elektrischen Potentialleitungen L1 bis L (n - 1)
angeschlossen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind noch
bevorzugter (n - 1) Dioden D1 bis D(n - 1) an die
untereinander parallelgeschalteten Widerstände R2 bis Rn
angeschlossen. Die Dioden D1 bis D(n - 1) sind in derselben
Richtung aneinander angeschlossen.
Die Dioden DD1 bis DDn sind untereinander in derselben
Richtung in Reihe geschaltet. Vorzugsweise sind die
Widerstände RR1 bis RRn jeweils mit den Dioden DD1 bis DDn
parallelgeschaltet. Eine Gleichstromquelle 10 ist an die
elektrische Potentialleitung L0 und eine Anode der Diode DD1
angeschlossen. Eine von der Gleichstromquelle 10 abgegebene
Gleichstromspannung (die beispielsweise 15 V betragen soll),
wird auf einen viel kleineren Wert eingestellt als eine
Spannung (600 V), die zwischen den elektrischen
Potentialleitungen L0 and Ln angelegt wird.
Die Enden der Kondensatoren C1 bis Cn sind jeweils an
die Kathoden der Dioden DD1 bis DDn angeschlossen, und die
anderen Enden sind jeweils an die elektrischen
Potentialleitungen L1 bis Ln angeschlossen. Wenn das
elektrische Potential der elektrischen Potentialleitung Ln
basierend auf dem elektrischen Potential der elektrischen
Potentialleitung L0 wiederholt wechselt, werden die
Kondensatoren C1 bis bis Cn wiederholt von einem Strom
beaufschlagt, der durch die Dioden D1 bis Dn von der
Gleichstromquelle 10 abgegeben wird. Als Ergebnis davon
halten die Kondensatoren C1 bis Cn fast konstante
Spannungen.
Die Pegelverschiebungskreise I1 bis In sind in n Stufen
in Kaskade geschaltet, so dass ein auf dem ersten Potential
basierendes Signal, und ein auf dem zweiten Potential
basierendes Signal in den n Stufen pegelverschoben und so in
das andere Signal umgesetzt wird. Ein herkömmlicher,
hinlänglich bekannter Pegelverschiebungskreis
(beispielsweise eine Serienschaltung des Schaltglieds 167
und des Widerstands 168 von Fig. 16) kann für jeden der
Pegelverschiebungskreise I1 bis In verwendet werden.
Die Signalübertragungskreise S1 bis Sn sind
Schaltkreise (z. B. Puffer) zur Übertragung eines Signals,
und arbeiten nach Erhalt der abgegebenen Spannungen, die
jeweils von den Kondensatoren C1 bis Cn als
Quellenspannungen gehalten werden. Dementsprechend sind die
Quellenspannungen der Signalübertragungskreise S1 bis Sn
fast gleich einer Gleichstromspannung (15 V), die von der
Gleichstromquelle 10 abgegeben wird, und sind untereinander
fast gleichwertig. Die Quellenpotentiale entsprechen jedoch
jeweils den elektrischen Potentialen der elektrischen
Potentialleitungen L0 bis Ln und unterscheiden sich
schrittweise von einander.
Wie oben beschrieben wurde, pegelverschieben beim
Signalpegelumsetzerkreis 100 die Pegelverschiebungskreise 11
bis In das Signal schrittweise in mehreren Stufen. Deshalb
ist es möglich, dass ein Pegelverschiebungsbereich
vergrössert werden kann, ohne die Durchschlagspannung zu
erhöhen, die für jeden der Pegelverschiebungskreise I1 bis
In benötigt wird. Ist die Anzahl der Stufen n höher, kann
der Pegelverschiebungsbereich vergrössert werden.
Darüberhinaus werden der Spannungsteilerkreis DV, die Dioden
DD1 bis DDn und die Kondensatoren C1 bis Cn verwendet.
Deshalb können die Quellenspannungen der
Pegelverschiebungskreise I1 bis In mit einem einfachen
Schaltungsaufbau erreicht werden. Ferner kann der
Spannungsteilerkreis DV durch Verwendung der Widerstände R1
bis Rn einfacher ausgelegt werden. Darüberhinaus sind die
Dioden D1 bis D(n - 1) mit den Widerständen R2 bis Rn
parallelgeschaltet. Auch in solch einer
Verwendungsauslegung, bei der ein Unterschied zwischen dem
ersten und dem zweiten Potential in einer hohen
Geschwindigkeit wechselt, ist es deshalb möglich, den
beständigen Betrieb der Vorrichtung zu bewerkstelligen.
Ferner sind die Widerstände RR1 bis RRn jeweils mit den
Dioden DD1 bis DDn parallelgeschaltet. Deshalb kann die
Beständigkeit des Hochgeschwindigkeitsbetriebs noch
verstärkt werden.
Es ist auch möglich, die schrittweise Pegelverschiebung
eines Signals nur mit den Pegelverschiebungskreisen I1 bis
In zu erreichen, ohne die Übertragungskreise S1 bis Sn
vorzusehen.
Fig. 2 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines
Leistungsrichters nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
Ein Leistungsrichter 101 umfasst Leistungsschaltglieder 1a
und 1b, Freilaufdioden 2a und 2b, Treiberkreise 3a und 3b
und den Signalpegelumsetzerkreis 100 (Fig. 1). In einem
Beispiel von Fig. 2 sind die Leistungsschaltglieder 1a und
1b IGBTs des n-Kanal-Typs. Eine Reihenschaltung, bei der die
Leistungsschaltglieder 1a und 1b untereinander in Reihe
geschaltet sind, ist zwischen einer Hochpotentialleitung PP
und einer Niederpotentialleitung (beispielsweise einer
Erdungsleitung) NN vorgesehen. Während des Betriebs des
Leistungsumsetzers 101 ist eine nicht gezeigte externe
Energiequelle an die Hochpotentialleitung PP und die
Niederpotentialleitung NN angeschlossen, so dass eine hohe
Gleichstromquellenspannung angelegt wird. Eine Last wird
über eine Drahtverbindung OUT an einem Anschlussabschnitt
der Leistungsschaltglieder 1a und 1b angeschlossen. Mit
anderen Worten gehören die Leistungsschaltglieder 1a und 1b
jeweils zu unteren bzw. oberen Zweigen.
Noch genauer ausgedrückt wird eine der Hauptelektroden
(ein Emitter im Beispiel des IGBT des n-Kanal-Typs) des
Leistungsschaltglieds 1a an die Drahtverbindung OUT
angeschlossen, und die andere Hauptelektrode (ein Kollektor
im Beispiel des IGBT des n-Kanal-Typs) wird an die
Hochpotentialleitung PP angeschlossen. Darüberhinaus wird
eine der Hauptelektroden (der Emitter im Beispiel des IGBT
des n-Kanal-Typs) des Leistungsschaltglieds 1b an die
Niederpotentialleitung NN angeschlossen, und die andere
Hauptelektrode (der Kollektor im Beispiel des IGBT des n-
Kanal-Typs) wird an die Drahtverbindung OUT angeschlossen.
Die Freilaufdioden 2a und 2b sind jeweils antiparallel
an die Leistungsschaltglieder 1a und 1b angeschlossen. In
dieser Spezifikation impliziert "antiparalleler Anschluss"
eine Parallelverbindung, bei der eine Anode und eine Kathode
einer Diode einzeln an ein Paar Hauptelektroden eines
Schaltglieds in solch einer Richtung angeschlossen sind,
dass ein Vorwärtsstrom wie ein Ring darin fliessen kann. Wie
in Fig. 2 dargestellt ist, impliziert der antiparallele
Anschluss des IGBT des n-Kanal-Typs und der Diode
dementsprechend einen solchen Anschluss, bei dem ein Emitter
an eine Anode und ein Kollektor an eine Kathode
angeschlossen ist. Die Freilaufdioden 2a und 2b erfüllen die
Aufgabe, einen RückVorwärtsstrom umzuleiten.
Die Leistungsschaltglieder 1a und 1b werden über eine
(nicht gezeigte) externe Stromquelle mit einer hohen
Gleichstromquellenspannung versorgt. Diese externe
Stromquelle ist während des Betriebs des Leistungsrichters
101 an die Hochpotentialeitung PP und die
Niederpotentialleitung NN angeschlossen. Ausgänge der
Treiberkreise 3a und 3b sind an Steuerelektroden (Gates im
Beispiel des IGBT) der Leistungsschaltglieder 1a und 1b
angeschlossen, so dass die Treiberkreise 3a und 3b jeweils
die Leistungsschaltglieder 1a und 1b antreiben. Werden die
Leistungsschaltglieder 1a und ab AN- oder AUS-geschaltet,
wechselt ein elektrisches Potential der Drahtverbindung OUT
wiederholt zwischen einem elektrischen Potential der
Niederpotentialleitung NN und demjenigen der
Hochpotentialleitung PP.
Beim Leistungsrichter 101, beträgt die Anzahl der
Stufen des Signalpegelumsetzerkreises 100 2. Der
Leistungsrichter 101 umfasst eine Reihenschaltung aus einem
Schaltglied 13 und einem Widerstand 14 als
Pegelverschiebungskreis I1 (Fig. 1), und eine
Reihenschaltung aus einem Schaltglied 16 und einem
Widerstand 17 als Pegelverschiebungskreis 12. Im Beispiel
von Fig. 2 sind die Schaltglieder 13 und 16 Hochspannungs-
MOSFETS des n-Kanal-Typs. Der Leistungsrichter 101 umfasst
ferner einen Puffer 12 als Signalübertragungskreis S1 und
einen Puffer 15 als Signalübertragungskreis S2.
Darüber hinaus entsprechen die Niederpotentialleitung NN und
die Drahtverbindung OUT jeweils den elektrischen
Potentialleitungen L0 und Ln des Signalpegelumsetzerkreises
100 (Fig. 1).
Eine externe Gleichstromquelle 10 und ein externer
Mikrocomputer 11 sind ferner an den Leistungsrichter 101
angeschlossen, wenn dieser in Betrieb ist. Der Puffer 12 und
der Treiberkreis 3b werden von der Gleichstromquelle 10 über
die Niederspannungsleitung NN und eine Gleichstromleitung EE
mit einer Quellenspannung versorgt. Der Puffer 15 wird über
eine Spannung, die von einem Kondensator C1 gehalten wird,
mit einer Quellenspannung versorgt, und der Treiberkreis 3a
wird über eine Spannung, die von einem Kondensator C2
gehalten wird, mit einer Quellenspannung versorgt. Wie in
Fig. 2 gezeigt ist, ist vorzugsweise ein Widerstand 6
zwischen einer Diode DD1 und der Gleichstromleitung EE
vorgesehen. Folglich kann ein die Kondensatoren C1 und C2
belastender Stromstoss eingeschränkt werden.
Der Mikrocomputer 11 gibt ein Steuersignal A ab, um das
Leistungsschaltglied 1a anzutreiben, und eine Steuersignal
B, um das Leistungsschaltglied 1b anzutreiben. Das
Kontrollsignal A passiert den Puffer 12 und wird dann durch
zweistufige Pegelverschiebungskreise pegelverschoben und
dann in den Treiberkreis 3a eingegeben. Das Steuersignal B
wird in den Treiberkreis 3b eingegeben.
Da der Leistungsrichter 101 den oben erwähnten Aufbau
hat, werden die Durchschlagspannungen für die Schaltglieder
13 und 16 nicht erhöht, aber eine Spannung, die zwischen der
Hochpotentialleitung PP und der Niederpotentialleitung NN
angelegt wird, d. h. eine Durchschlagspannung des
Leistungsrichters 101, kann erhöht werden. Alternativ ist es
möglich, Schaltglieder 13 und 16 mit niedrigen
Durchschlagspannungen zu verwenden, um eine äquivalente
Durchschlagspannung der Vorrichtung zu erzielen.
Als nächstes wird ein Prüftest beschrieben, der für den
Leistungsrichter 101 durchgeführt wurde, und die auf diese
Weise erhaltenen gültigen Daten. Fig. 3 ist ein Schaltbild,
das den Leistungsrichter 101 zeigt und die Bedingungen
darstellt, die für den Prüftest eingesetzt wurden. Eine
externe Stromquelle 42 zur Abgabe einer Spannung von 600 V
ist an die Hochpotentialleitung PP und die
Niederpotentialleitung NN angeschlossen. Ferner ist ein
Glättungskondensator 41 an die externe Stromquelle 42
angeschlossen. Ein Induktor 40 mit 1,2 mH ist als Last an
die Drahtverbindung OUT und die Niederpotentialleitung NN
angeschlossen. Eine Gleichstromspannung, die von der
Gleichstromquelle 10 abgegeben wird, ist auf 15 V
eingestellt. Jedes der Steuersignale A und B besitzt zwei
Werte, 0 V (niedriger Pegel) und 15 V (hoher Pegel). Eine
Leistungskonstante jedes Glieds ist in Fig. 3 gezeigt.
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm einer Spannung oder eines
Stroms jedes der in Fig. 3 gezeigten Abschnitte (a) bis (g),
das mit dem Prüftest erzielt wurde. Wenn, wie in Fig. 4
gezeigt ist, nach einer Zeit 0, bei der die Steuersignal A
und B ausgelöst werden, ungefähr 1 msec vergeht, sind die
beiden Kondensatoren fast voll aufgeladen. Dann werden, auch
nachdem ein Schaltvorgang eingeleitet wurde, Ladespannungen
der Kondensatoren C1 und C2 nicht verändert. Als Ergebnis
wird eine Quellenspannung von ca. 15 V beständig an den
Puffer 15 und den Treiberkreis 3a sowie den Treiberkreis 3b
abgegeben. Folglich kann ein normaler Schaltvorgang
erfolgen. Darüberhinaus ist eine an den Widerstand R1
anzulegende Spannung die Hälfte von 600 V, also 300 V.
Dementsprechend wird keine Spannung, die höher als 315 V
ist, an das Schaltglied 13 und ferner auch nicht an das
Schaltglied 16 angelegt. Somit zeigt das Ergebnis des
Prüftests, dass der Leistungsrichter 101 unter einer hohen
Spannung normal betrieben werden kann, ohne dass eine hohe
Durchschlagspannung für den Pegelverschiebungskreis nötig
wird.
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das einen Aufbau eines
Leistungsrichters nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
Ein Leistungsrichter 102 unterscheidet sich darin
kennzeichnenderweise vom Leistungsrichter 101, dass die
Anzahl der Stufen n des Signalpegelumsetzerkreises 100 (Fig.
1) auf 3 eingestellt ist. Der Leistungsrichter 102 umfasst
eine Reihenschaltung aus einem Schaltglied 36 und einem
Widerstand 37 als Pegelverschiebungskreis 13 (Fig. 1) und
einen Puffer 35 als Signalübertragungskreis S3. Selbst wenn
ein Pegelverschiebungskreis mit derselben
Durchschlagspannung verwendet wird, kann eine
Quellenspannung, die ca. 1,5mal höher als diejenige des
Leistungsrichters 101 ist, an die Hochpotentialleitung PP
und die Niederpotentialleitung NN im Leistungsrichter 102
angelegt werden.
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines
Leistungsrichters nach einer dritten Ausführungsform zeigt.
Ein Leistungsrichter 103 unterscheidet sich darin
kennzeichnenderweise vom Leistungsrichter 101, dass er einen
Messkreis 21 zur Erfassung eines Betriebszustands des
Leistungsschaltglieds 1a und zur Abgabe eines den
Betriebszustand darstellenden Erfassungssignals und einen
weiteren Pegelverschiebungskreis umfasst, um das
Erfassungssignal in zwei Stufen pegelzuverschieben und eben
dieses Signal an den Mikrocomputer 11 zu übertragen. Der
Messkreis 21 erfasst beispielsweise eine Magnitude eines
Stroms, der zum Leistungsschaltglied 1a fliesst, eine
Temperatur des Leistungsschaltglieds 1a u. dgl. Der
Mikrocomputer 11 kann durch das Erfassungssignal den
Betriebszustand des Leistungsschaltglieds 1a überwachen.
Der Messkreis 21 wird auf dieselbe Weise wie ein
Treiberkreis 3a durch eine vom Kondensator gehaltene
Spannung mit Quellenspannung versorgt. Dementsprechend gibt
der Meßkreis 21 das Erfassungssignal als ein auf einem
elektrischen Potential einer Drahtverbindung OUT basierendes
Signal ab. Der Pegelverschiebungskreis zur Übertragung des
Erfassungssignals führt eine Pegelverschiebung in einer zum
Pegelverschiebungskreis umgekehrten Richtung aus, um ein
Steuersignal A abzugeben. Mit anderen Worten umfasst der
Leistungsrichter 103 eine Reihenschaltung aus einem
Schaltglied 27 und einem Widerstand 28 zusätzlich zu einer
Reihenschaltung aus dem Schaltglied 13 und dem Widerstand 14
als dem Pegelverschiebungskreis 11 (Fig. 1), und eine
Reihenschaltung aus einem Schaltglied 23 und einem
Widerstand 24 zusätzlich zu einer Reihenschaltung aus dem
Schaltglied 16 und dem Widerstand 17 als dem
Pegelverschiebungskreis 12. In einem Beispiel von Fig. 6
sind die Schaltglieder 23 und 27 Hochspannungs-MOSFETs des
p-Kanal-Typs.
Der Leistungsrichter 103 umfasst ferner zusätzlich zum
Puffer 12 als dem Signalübertragungskreis S1 einen
Wechselrichter 29, und zusätzlich zum Puffer 15 als dem
Signalübertragungskreis S2 einen Wechselrichter 25 und einen
Puffer 26. Das vom Messkreis 21 abgegebene Erfassungssignal
wird durch einen Puffer 22 sowohl in das Schaltglied 23 als
auch den Treiberkreis 3a eingegeben. Überschreitet der Wert
des Erfassungssignals einen vorbestimmten Bereich, dann
steuert der Treiberkreis 3a die AUS-Schaltung des
Leistungsschaltglieds 1a an.
Eine zwischen einer Hochpotentialleitung PP und einer
Niederpotentialleitung NN anzulegende Spannung kann mit
einer Durchschlagspannung erhöht werden, die für die im
Leistungsrichter 103 zu verwendenden Schaltglieder 23 und 27
so niedrig aufrechterhalten wird wie für die Schaltglieder
13 und 16. Alternativ ist es möglich, ein Glied mit einer
niedrigen Durchschlagspannung wie die Schaltglieder 12, 16,
23 und 27 zu verwenden, um die äquivalente
Durchschlagspannung der Vorrichtung zu erzielen.
Fig. 7 ist ein Schaltbild, das einen Aufbau eines
Leistungsrichter nach einer vierten Ausführungsform zeigt.
Ein Leistungsrichter 104 unterscheidet sich darin
kennzeichnenderweise von einem Leistungsrichter 101, dass
eine einstufige Impulsschaltung in jeder Stufe an eine
Eingangsseite eines Pegelverschiebungskreises und ein Latch
an eine Ausgangsseite angeschlossen ist. Genauer ausgedrückt
umfasst der Leistungsrichter 104 zusätzlich zu den
Komponenten des Leistungsrichters 101 eine logische
Eingangsschaltung 50, eine einstufige Impulsschaltung 51,
einen Puffer 52, ein Schaltglied 53, einen Widerstand 54,
einen Latch 55, eine einstufige Impulsschaltung 56, einen
Puffer 57, ein Schaltglied 58, einen Widerstand 59 und einen
Latch 60. In einem Beispiel von Fig. 7 sind die
Schaltglieder 53 und 58 genau wie die Schaltglieder 13 und
16 Hochspannungs-MOSFETs des n-Kanal-Typs.
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, das eine
Spannungswellenform in jedem der Abschnitte (p) bis (u) von
Fig. 7 zeigt. Ein von einem Mikrocomputer 11 abgegebenes
Steuersignal A wird in die einstufige Impulsschaltung 51
(Signal p) eingegeben, nachdem es durch die logische
Eingangsschaltung 50 einer Wellenformung unterzogen wurde.
Die einstufige Impulsschaltung 51 gibt einen einstufigen
Impuls (Signal q) ab, der synchron zu einem Abfall des
Steuersignals A ist, und einen einstufigen Impuls (Signal
r), der zu einem Anstieg synchron ist. Der einstufige Impuls
(Signal q) wird von einer Reihenschaltung aus dem
Schaltglied 13 und einem Widerstand 14 pegelverschoben und
invertiert, und dann in den Latch 55 (als Signal s)
eingegeben. Auf ähnliche Weise wird der andere einstufige
Impuls (Signal r) von einer Reihenschaltung aus Schaltglied
53 und Widerstand 54 pegelverschoben und invertiert, und
dann in den Latch 55 (als Signal t) eingegeben. Der Latch 55
hält abwechselnd (als Signal u) Werte der Eingangssignale (s
und t). Genauer ausgedrückt erfüllt der Latch 55 die
Aufgaben eines hinlänglich bekannten herkömmlichen SR-
Latches.
Das Ausgangssignal (u) des Latches 55 entspricht einem
Signal, das durch Pegelverschiebung des Steuersignals A in
einer Stufe erhalten wird. Das Ausgangssignal (u) des
Latches 55 wird auf ähnliche Weise in einer anderen Stufe
durch die einstufige Impulsschaltung 56, einen Puffer 15 und
dem Puffer 57, die Schaltglieder 16 und 58 und den Latch 60
pegelverschoben. Auf dieselbe Weise wird wie beim
Leistungsrichter 101 das Steuersignal A durch die
zweistufigen Pegelverschiebungskreise pegelverschoben und
dann in einen Treiberkreis 3a eingegeben.
Ein einstufiger Impuls wird jedoch in die Schaltglieder
13, 53, 16 und 58, die zu einem Pegelverschiebungskreis in
jeder Stufe gehören, eingegeben. Deshalb wird eine Dauer
verkürzt, während der ein EIN-Zustand aufrechterhalten wird.
Folglich kann der Vorteil erzielt werden, dass Energie, die
von den Widerständen 14, 54, 17 und 59 verbraucht wird, d. h.
Energie, die vom Pegelverschiebungskreis in jeder Stufe
verbraucht wird, reduziert werden kann. Da ein
Leistungsverlust reduziert ist, kann der
Pegelverschiebungskreis in jeder Stufe auch einen einfachen
Aufbau haben und darüberhinaus die Zuverlässigkeit des
Pegelverschiebungskreises erhöht werden.
Obwohl die einstufige Impulsschaltung und der Latch in
Fig. 7 auf einem Übertragungsweg für das Steuersignal A
vorgesehen sind, können sie auch auf dem Übertragungsweg für
das in Fig. 6 dargestellte Erfassungssignal vorgesehen sein.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Aufbaus. Ein Leistungsrichter
104a unterscheidet sich kennzeichnenderweise darin vom
Leistungsrichter 103, dass eine einstufige Impulsschaltung
in jeder Stufe an eine Eingangsseite eines
Pegelverschiebungskreises und ein Latch an eine
Ausgangsseite angeschlossen ist. Genauer ausgedrückt umfasst
der Leistungsrichter 104a eine Signalverarbeitungsschaltung
80, eine einstufige Impulsschaltung 81, einen Latch 84, eine
einstufige Impulsschaltung 85 und eine ausgangsseitige
Verarbeitungsschaltung 88 anstelle der Puffer 22 und 26 und
der Wechselrichter 25 und 29 bei den Komponenten des
Leistungsrichters 103. Der Leistungsrichter 104a umfasst
ferner ein Schaltglied 82, einen Widerstand 83, ein
Schaltglied 86 und einen Widerstand 87.
Im Beispiel von Fig. 9 sind die Schaltglieder 82 und 86
genau wie die Schaltglieder 23 und 27 Hochspannungs-MOSFETs
des p-Kanal-Typs. Die Signalverarbeitungsschaltung 80
überträgt ein Ausgangssignal eines Messkreises 21 an den
Treiberkreis 3a und die einstufige Impulsschaltung 81 und
umfasst z. B. einen Puffer. Die einstufigen Impulsschaltungen
81 und 85 geben genauso wie die einstufigen
Impulsschaltungen 51 und 56 des Leistungsrichters 104 einen
einstufigen Impuls ab, der zu einem Abfall eines
Eingangssignals synchron ist, und einen einstufigen Impuls,
der synchron zu einem Anstieg ist. Der Latch 84 erfüllt
genauso wie die Latche 55 und 60 die Aufgabe eines SR-
Latches. Die ausgangsseitige Verarbeitungsschaltung 88
umfasst einen Latch, um Ausgangssignale der Schaltglieder 27
und 86 zu schalten, und eine Pufferschaltung, um einen
Ausgang des Latches an einen Mikrocomputer 11 zu übertragen.
Auch beim Leistungsrichter 104a ist es möglich, den
Vorteil zu erzielen, dass Energie, die in jeder Stufe vom
Pegelverschiebungskreis verbraucht wird, auf dieselbe Weise
wie beim Leistungsrichter 104 reduziert werden kann. Da ein
Leistungsverlust verringert ist, kann der
Pegelverschiebungskreis in jeder Stufe auch einfach
aufgebaut sein und ferner die Zuverlässigkeit des
Pegelverschiebungskreises auch erhöht werden.
Darüberhinaus können die einstufige Impulsschaltung und
der Latch auch sowohl auf dem Übertragungsweg für das
Steuersignal A als auch dem Übertragungsweg für das
Erfassungssignal vorgesehen sein. Folglich kann die
verbrauchte Energie noch effizienter reduziert werden. Ein
Leistungsrichter, bei dem die einstufige Impulsschaltung und
der Latch sowohl auf dem Übertragungsweg für das
Steuersignal A als auch dem Übertragungsweg für das
Erfassungssignal vorgesehen sind, besteht z. B. aus einer
Kombination aus Leistungsrichter 104 (Fig. 7) und
Leistungsrichter 104a (Fig. 9).
Fig. 10 ist ein Schaltbild eines Aufbaus eines
Leistungsrichters nach einer fünften Ausführungsform. Ein
Leistungsrichter 105 unterscheidet sich darin
kennzeichnenderweise vom Leistungsrichter 101, dass zwei
Dioden 70 zwischen einer Gleichstromleitung EE und einem
Stromanschluss eines Treiberkreises 3b vorgesehen sind. Noch
genauer ausgedrückt ist einer der Stromanschlüsse des
Treiberkreises 3b an eine Niedrigpotentialleitung NN und der
andere Stromanschluss über die Dioden 70 an die
Gleichstromleitung EE angeschlossen. Zwei Stromanschlüsse
eines Treiberkreises 3a sind jeweils an die Enden eines
Kondensators C2 angeschlossen. Deshalb ist eine
Quellenspannung des Treiberkreises 3a niedriger als eine
Gleichstromspannung (z. B. 15 V), die von einer
Gleichstromquelle 10 aufgrund von Vorwärtsspannungen der
Dioden DD1 und DD2 geliefert wird. Beim Leistungsrichter 105
ist eine Quellenspannung des Treiberkreises 3b ebenfalls
niedriger als die Gleichstromspannung, die von der
Gleichstromquelle 10 aufgrund einer Vorwärtsspannung der
Dioden 70 geliefert wird. Deshalb ist ein Unterschied
zwischen den Quellenspannungen, mit denen die beiden
Treiberkreise 3a und 3b versorgt werden, reduziert oder
gleich Null. Bei einem allgemeinen Leistungsrichter mit
Pegelverschiebungskreisen in n Stufen, ist die Anzahl der
Dioden 70 auf n gesetzt.
Bei den Leistungsrichtern 101 bis 105 nach den ersten
bis fünften Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass ein
spezifischer Vorrichtungsabschnitt auf einem einzelnen Chip
oder als IC (integrierte Schaltung) ausgebildet wird. In
einer sechsten Ausführungsform werden bevorzugte Beispiele
eines einzelnen Chips und eines IC bezüglich des
Leistungsrichters 101 nach der ersten Ausführungsform
gezeigt. Bei den Leistungsrichtern 102 bis 105 kann eine
ähnliche Integration in einen einzelnen Chip und in eine
integrierte Schaltung erfolgen.
Bei einem in Fig. 11 gezeigten Leistungsrichter 106
sind Schaltungsglieder, die keine Schaltglieder 1a und 1b,
Freilaufdioden 2a und 2b, Kondensatoren C1 und C2,
Widerstände R1 und R2, Diode D1 und Widerstände 6, RR1 und
RR2, aufweisen, in einem einzelnen Chip 76 in Fig. 11
hergestellt. Folglich kann die Grösse der Vorrichtung
reduziert werden.
Bei einem in Fig. 12 gezeigten Leistungsrichter 107
sind ein Puffer 12, ein Schaltglied 13 und ein Widerstand 14
in einem einzelnen Chip 78, und ein Puffer 15, ein
Schaltglied 16 und ein Widerstand 17 sind in einem anderen
einzelnen Chip 77 hergestellt. Folglich kann die Vorrichtung
standardisiert und flexibler ausgelegt werden.
Bei einem in Fig. 13 gezeigten Leistungsrichter 108
sind der Puffer 15, das Schaltglied 16, der Widerstand 17
und ein Treiberkreis 3a in einem einzelnen Chip 90
hergestellt. Folglich kann die Vorrichtung standardisiert
und flexibler ausgelegt werden.
Bei einem in Fig. 14 gezeigten Leistungsrichter 109
sind der Puffer 12, das Schaltglied 13, der Widerstand 14
und der Puffer 15 in einem einzelnen Chip 79 hergestellt.
Folglich kann die Vorrichtung standardisiert und flexibler
ausgelegt werden.
Bei einem in Fig. 15 gezeigten Leistungsrichter 110
sind Schaltungsabschnitte, die keine Kondensatoren C1 und
C2, Widerstände R1 und R2, Diode D1 und Widerstände 6, RR1
und RR2, aufweisen, in Fig. 15 in eine IC 91 abgeändert.
Folglich kann die Grösse der Vorrichtung reduziert werden.
Der Leistungsrichter nach jeder der vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen kann in die Praxis
umgesetzt werden, indem seine Merkmale miteinander
kombiniert werden. Beim Leistungsrichter nach der
vorliegenden Erfindung ist es darüberhinaus auch möglich,
weitgehend andere Signalpegelumsetzerschaltungen als die in
Fig. 1 gezeigte Signalpegelumsetzerschaltung zu verwenden,
um ein Signal schrittweise in mehreren Stufen
pegelzuverschieben.
Obwohl die Erfindung im Einzelnen aufgezeigt und
beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen
Aspekten darstellend und nicht einschränkend.
Selbstverständlich können zahlreiche Abänderungen und
Variationen angedacht werden, ohne dass dabei der Rahmen der
Erfindung verlassen würde.
1
a,
1
b Leistungsschaltglieder
2
a,
2
b Freilaufdiode
3
a,
3
b Treiberkreise
6
Widerstand
10
(externe) Gleichstromquelle
11
(externer) Mikrocomputer
12
Puffer
13
Schaltglied
14
Widerstand
15
,
35
Puffer
16
,
36
Schaltglied
17
,
37
Widerstand
21
Messkreis
22
Puffer
23
Schaltglied
24
Widerstand
25
Wechselrichter
26
Puffer
27
Schaltglied
28
Widerstand
29
Wechselrichter
40
Induktor
42
(externe) Stromquelle
41
Glättungskondensator
50
logische Eingangsschaltung
51
einstufige Impulsschaltung
52
Puffer
53
Schaltglied
54
Widerstand
55
Latch
56
einstufige Impulsschaltung
57
Puffer
58
Schaltglied
59
Widerstand
60
Latch
70
Dioden
76
Chip
77
Chip
78
Chip
79
Chip
80
Signalverarbeitungsschaltung
81
einstufige Impulsschaltung
82
Schaltglied
83
Widerstand
84
Latch
85
einstufige Impulsschaltung
86
Schaltglied
87
Widerstand
88
ausgangsseitige Verarbeitungsschaltung
90
Chip
91
IC, integrierte Schaltung
100
Signalpegelumsetzer
101-110
Leistungsrichter
150
Wechselrichter
151
,
152
,
153
Leistungsrichter
154
HVIC (High Voltage Integrated Circuit)
160
externer Mikrocomputer
161
Gleichstromquelle
163
Widerstand
164
Diode
165
externe Stromquelle
166
Puffer
167
Schaltglied
168
Widerstand
169
Treiberkreis
170
Kondensator
171
Treiberkreis
172
,
173
Leistungsschaltglieder
174
,
175
Freilaufdiode
Claims (20)
1. Leistungsrichter (101-110), umfassend:
ein erstes Schaltglied (1a) mit ersten und zweiten Hauptelektroden;
ein zweites Schaltglied (1b) mit dritten und vierten Hauptelektroden, wobei die vierte Hauptelektrode an die erste Hauptelektrode angeschlossen ist;
einen ersten Treiberkreis (3a), um das erste Schaltglied (a) basierend auf einem von aussen kommenden ersten Steuersignal (A) anzutreiben;
einen zweiten Treiberkreis (3b), um das zweite Schaltglied (1b) basierend auf einem von aussen kommenden zweiten Steuersignal (B) anzutreiben, und
n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 36-37, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind, das erste Steuersignal (A) in den n Stufen pegelzuverschieben und das pegelverschobene Signal an den ersten Treiberkreis (3a) zu übertragen.
ein erstes Schaltglied (1a) mit ersten und zweiten Hauptelektroden;
ein zweites Schaltglied (1b) mit dritten und vierten Hauptelektroden, wobei die vierte Hauptelektrode an die erste Hauptelektrode angeschlossen ist;
einen ersten Treiberkreis (3a), um das erste Schaltglied (a) basierend auf einem von aussen kommenden ersten Steuersignal (A) anzutreiben;
einen zweiten Treiberkreis (3b), um das zweite Schaltglied (1b) basierend auf einem von aussen kommenden zweiten Steuersignal (B) anzutreiben, und
n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 36-37, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind, das erste Steuersignal (A) in den n Stufen pegelzuverschieben und das pegelverschobene Signal an den ersten Treiberkreis (3a) zu übertragen.
2. Leistungsrichter (103) nach Anspruch 1, ferner
umfassend einen Messkreis (21), um einen Betriebszustand des
ersten Schaltglieds (1a) zu erfassen und ein den
Betriebszustand wiedergebendes Erfassungssignal abzugeben,
und
n weitere Pegelverschiebungskreise (I1-In, 22-29, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet und dazu ausgelegt sind, das Erfassungssignal in den n Stufen pegelzuverschieben und das pegelverschobene Signal nach aussen zu übertragen.
n weitere Pegelverschiebungskreise (I1-In, 22-29, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet und dazu ausgelegt sind, das Erfassungssignal in den n Stufen pegelzuverschieben und das pegelverschobene Signal nach aussen zu übertragen.
3. Leistungsrichter (104a) nach Anspruch 2, ferner
umfassend eine einstufige Impulsschaltung (81, 85), die an
einen Eingang jedes der n weiteren Pegelverschiebungskreise
(I1-In, 22-29, 51, 55, 56, 60) angeschlossen ist, und
einen Latch (84, 88), der an einen Ausgang jedes
der n weiteren Pegelverschiebungskreise (I1-In, 22-29,
51, 55, 56, 60) angeschlossen ist.
4. Leistungsrichter (104, 104a) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend eine einstufige
Impulsschaltung (51, 56), die an den Eingang jedes der n
Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 35-37, 51, 55, 56,
60) angeschlossen ist, und
einen Latch, (55, 60), der an einen Ausgang der n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 35-37, 51, 55, 56, 60) angeschlossen ist.
einen Latch, (55, 60), der an einen Ausgang der n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 35-37, 51, 55, 56, 60) angeschlossen ist.
5. Leistungsrichter (101-110) nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, bei dem jeder der n
Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 35-37, 51, 55, 56,
60) einen Widerstand (14, 17, 37) und ein Schaltglied (13,
16, 36) umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet sind.
6. Leistungsrichter (103) nach Anspruch 2, bei dem
jeder der n weiteren Pegelverschiebungskreise (I1-In,
22-29, 51, 55, 56, 60) einen Widerstand (24, 28) und ein
Schaltglied (23, 27) umfasst, die untereinander in Reihe
geschaltet sind.
7. Leistungsrichter (101-110) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen
Spannungsteilerkreis (DV), dessen eines Ende an die dritte
Hauptelektrode und dessen anderes Ende and die erste
Hauptelektrode angeschlossen ist, und der dazu ausgelegt
ist, ein elektrisches Potential des einen Endes und ein
elektrisches Potential des anderen Endes zu teilen und dabei
erste bis (n - 1)-te Zwischenpotentiale abzugeben;
erste bis n-te Dioden (DD1-DDn), die untereinander in derselben Richtung in Reihe geschaltet sind; und
erste bis n-te Kondensatoren (C1-Cn), bei dem ein Ende der ersten bis n-ten Kondensatoren (C1-Cn) jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten Dioden (DD1-DDn) angeschlossen ist, und
das andere Ende der ersten bis n-ten Kondensatoren (C1-Cn) an einen Ausgang der ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale bzw. die erste Hauptelektrode angeschlossen ist.
erste bis n-te Dioden (DD1-DDn), die untereinander in derselben Richtung in Reihe geschaltet sind; und
erste bis n-te Kondensatoren (C1-Cn), bei dem ein Ende der ersten bis n-ten Kondensatoren (C1-Cn) jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten Dioden (DD1-DDn) angeschlossen ist, und
das andere Ende der ersten bis n-ten Kondensatoren (C1-Cn) an einen Ausgang der ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale bzw. die erste Hauptelektrode angeschlossen ist.
8. Leistungsrichter (101-110) nach Anspruch 7, bei
dem der Spannungsteilerkreis (DV) erste bis n-te Widerstände
(R1-Rn) umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet
sind, und
die ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale von (n - 1) Anschlussabschnitten jeweils vom ersten bis n-ten Widerstand (R1-Rn) abgegeben werden.
die ersten bis (n - 1)-ten Zwischenpotentiale von (n - 1) Anschlussabschnitten jeweils vom ersten bis n-ten Widerstand (R1-Rn) abgegeben werden.
9. Leistungsrichter (101-110) nach Anspruch 8,
ferner umfassend (n - 1) Dioden (D1-Dn - 1), die jeweils
mit den zweiten bis n-ten Widerständen (R2-Rn)
parallelgeschaltet sind.
10. Leistungsrichter (105) nach einem der Ansprüche 7
bis 9, ferner umfassend n Dioden (70), die untereinander in
Reihe geschaltet sind,
wobei zwei Stromanschlüsse des ersten Treiberkreises (1a) an das eine Ende des n-ten Kondensators (Cn) bzw. dessen anderes Ende angeschlossen sind, und
einer von zwei Stromanschlüssen des zweiten Treiberkreises (1b) an die dritte Hauptelektrode und der andere der beiden Stromanschlüsse an ein Ende einer Reihenschaltung der n Dioden (70) angeschlossen ist.
wobei zwei Stromanschlüsse des ersten Treiberkreises (1a) an das eine Ende des n-ten Kondensators (Cn) bzw. dessen anderes Ende angeschlossen sind, und
einer von zwei Stromanschlüssen des zweiten Treiberkreises (1b) an die dritte Hauptelektrode und der andere der beiden Stromanschlüsse an ein Ende einer Reihenschaltung der n Dioden (70) angeschlossen ist.
11. Leistungsrichter (101-110) nach einem der
Ansprüche 7 bis 10, ferner umfassend n Widerstände (RR1
-RRn), die jeweils mit den ersten bis n-ten Dioden
parallelgeschaltet sind.
12. Leistungsrichter (101-110) nach einem der
Ansprüche 7 bis 11, ferner umfassend einen weiteren
Widerstand (6), der mit der ersten Diode (DD1) in Reihe
geschaltet ist.
13. Leistungsrichter (101-110) nach einem der
Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend erste und zweite
Freilaufdioden (2a, 2b) die mit den ersten bzw. zweiten
Schaltgliedern (1a, 1b) antiparallel geschaltet sind.
14. Signalpegelumsetzer (100-110), umfassend
einen Spannungsteilerkreis (DV), dessen eines Ende zur
Übertragung eines ersten Potentials an eine erste
Potentialleitung (L0) angeschlossen ist, und dessen anderes
Ende zur Übertragung eines zweiten Potentials an eine zweite
Potentialleitung (Ln) angeschlossen ist, und der dazu
ausgelegt ist, das erste Potential und das zweite Potential
zu teilen und dabei erste bis (n - 1)-te Zwischenpotentiale
abzugeben;
erste bis n-te Dioden (DD1-DDn), die untereinander in derselben Richtung in Reihe geschaltet sind,
erste bis n-te Kondensatoren (C1-Cn), deren eines Ende jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten Dioden (DD1-DDn) angeschlossen ist, und deren anderes Ende jeweils an einen Ausgang der ersten bis (n-1)-ten Zwischenpotentiale und die zweite Potentialleitung (Ln) angeschlossen ist, und
n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind, ein auf dem ersten Potential basierendes Signal und ein auf dem zweiten Potential basierendes Signal in n Stufen pegelzuverschieben und selbiges dabei in das andere Signal umzusetzen.
erste bis n-te Dioden (DD1-DDn), die untereinander in derselben Richtung in Reihe geschaltet sind,
erste bis n-te Kondensatoren (C1-Cn), deren eines Ende jeweils an eine Elektrode der ersten bis n-ten Dioden (DD1-DDn) angeschlossen ist, und deren anderes Ende jeweils an einen Ausgang der ersten bis (n-1)-ten Zwischenpotentiale und die zweite Potentialleitung (Ln) angeschlossen ist, und
n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60), die in n Stufen in Kaskade geschaltet sind, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist, und die n Pegelverschiebungskreise dazu ausgelegt sind, ein auf dem ersten Potential basierendes Signal und ein auf dem zweiten Potential basierendes Signal in n Stufen pegelzuverschieben und selbiges dabei in das andere Signal umzusetzen.
15. Signalpegelumsetzer (104) nach Anspruch 14, ferner
umfassend eine einstufige Impulsschaltung (51, 56), die an
einen Eingang jeder der n Pegelverschiebungskreise (I1-In,
12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60) angeschlossen
ist;
und einen Latch (55, 60), der an einen Ausgang jedes der n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60) angeschlossen ist.
und einen Latch (55, 60), der an einen Ausgang jedes der n Pegelverschiebungskreise (I1-In, 12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60) angeschlossen ist.
16. Signalpegelumsetzer (100-110) nach Anspruch 14
oder 15, bei dem jeder der n Pegelverschiebungskreise (I1
-In, 12-17, 22-29, 35-37, 51, 55, 56, 60) einen
Widerstand (14, 17, 24, 28, 37) und ein Schaltglied (13, 16,
23, 27, 36) umfasst, die untereinander in Reihe geschaltet
sind.
17. Signalpegelumsetzer (100-110) nach einem der
Ansprüche 14 bis 16, bei dem der Spannungsteilerkreis (DV)
erste bis n-te Widerstände (R1-Rn) umfasst, die
untereinander in Reihe geschaltet sind, und
die ersten bis (n-1)-ten Zwischenpotentiale von
(n-1) Anschlussabschnitten jeweils von den ersten bis n-ten
Widerständen (R1-Rn) abgegeben werden.
18. Signalpegelumsetzer (100-110) nach Anspruch 17,
ferner umfassend
(n - 1) Dioden (D1-Dn - 1), die jeweils mit den zweiten bis n-ten Widerständen (R2-Rn) in Reihe geschaltet sind.
(n - 1) Dioden (D1-Dn - 1), die jeweils mit den zweiten bis n-ten Widerständen (R2-Rn) in Reihe geschaltet sind.
19. Signalpegelumsetzer (100-110) nach einem der
Ansprüche 14 bis 18, ferner umfassend n Widerstände (RR1
-RRn), die jeweils mit den ersten bis n-ten Dioden (DD1
-DDn) parallelgeschaltet sind.
20. Signalpegelumsetzer (100-110) nach einem der
Ansprüche 14 bis 19, ferner umfassend einen weiteren
Widerstand (6), der mit der ersten Diode (DD1) in Reihe
geschaltet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001070261A JP4462776B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 電力変換装置および信号レベル変換装置 |
JP01-070261 | 2001-03-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10152930A1 true DE10152930A1 (de) | 2002-10-02 |
DE10152930B4 DE10152930B4 (de) | 2007-06-21 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10152930A Expired - Lifetime DE10152930B4 (de) | 2001-03-13 | 2001-10-26 | Stromrichter und Signalpegelumsetzer |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6452365B1 (de) |
JP (1) | JP4462776B2 (de) |
DE (1) | DE10152930B4 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004049817A1 (de) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Integrierte Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern |
DE102006037336B3 (de) * | 2006-08-10 | 2008-02-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Levelshifter für eine Ansteuerschaltung für Leistungshalbleiterbauelemente |
EP1956709A2 (de) | 2007-02-08 | 2008-08-13 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Ansteuerschaltung mit TOP-Pegelumsetzer zur Übertragung eines Eingangssignals und zugeordnetes Verfahren |
US7626441B2 (en) | 2006-10-28 | 2009-12-01 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Drive circuit with BOT level shifter for transmitting an input signal and assigned method |
DE102008014916B4 (de) * | 2007-03-20 | 2010-07-29 | DENSO CORPORATION, Kariya-shi | Pegelverschiebungsschaltung |
DE102010018997A1 (de) | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung mit Übertragungsschaltung zur kapazitiven Übertragung eines Signals und zugeordnetes Verfahren |
DE102010003695B4 (de) * | 2009-04-07 | 2015-04-30 | Infineon Technologies Austria Ag | Signalübertragung zwischen unterschiedlichen Spannungsdomänen |
DE102013112264A1 (de) | 2013-11-07 | 2015-05-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuersystem zur Ansteuerung von Brückenschaltungen mit symmetrisch geerdetem Zwischenkreis |
DE102013112262A1 (de) | 2013-11-07 | 2015-05-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung für Drei-Level-Inverter |
DE102018204472B4 (de) | 2017-06-12 | 2020-07-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE0101125L (sv) * | 2001-03-30 | 2002-10-01 | Ragnar Joensson | Styranordning och -metod för en transistorswitchkrets |
JP4514753B2 (ja) * | 2004-06-09 | 2010-07-28 | ローム株式会社 | レベルシフト回路及びこれを備えたスイッチングレギュレータ |
EP1734647B1 (de) * | 2004-08-26 | 2008-10-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Halbleiterbauelement und modul damit |
JP2008258939A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多チャンネル半導体集積回路 |
US8847563B2 (en) | 2010-07-15 | 2014-09-30 | Cree, Inc. | Power converter circuits including high electron mobility transistors for switching and rectifcation |
US9537478B2 (en) * | 2014-03-06 | 2017-01-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US12034295B2 (en) | 2021-06-23 | 2024-07-09 | Appleton Grp Llc | Inrush current protection circuit with noise immune latching circuit |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3296588B2 (ja) | 1992-05-11 | 2002-07-02 | 株式会社日立製作所 | インバータ装置 |
JP2763237B2 (ja) * | 1992-11-02 | 1998-06-11 | 株式会社日立製作所 | レベルシフト回路及びこれを用いたインバータ装置 |
JP3325697B2 (ja) | 1994-01-20 | 2002-09-17 | 三菱電機株式会社 | パワーデバイスの制御装置およびモータの駆動制御装置 |
US5514981A (en) | 1994-07-12 | 1996-05-07 | International Rectifier Corporation | Reset dominant level-shift circuit for noise immunity |
US5747972A (en) * | 1995-01-11 | 1998-05-05 | Microplanet Ltd. | Method and apparatus for electronic power control |
US5903139A (en) * | 1997-01-27 | 1999-05-11 | Honeywell Inc. | Power stealing solid state switch for supplying operating power to an electronic control device |
ATE191572T1 (de) * | 1997-07-18 | 2000-04-15 | Ansaldo Sistemi Spa | Elektronischer schaltkreis zur transientenminderung beim einschalten |
US5959442A (en) * | 1997-09-30 | 1999-09-28 | Intel Corporation | Buck converter |
JPH11186884A (ja) | 1997-12-22 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Works Ltd | レベルシフト回路 |
US6087817A (en) * | 1999-09-14 | 2000-07-11 | Linear Technology Corp. | Circuits and methods for developing a regulated auxiliary output with an overwinding on a synchronous buck regulator |
US6262564B1 (en) * | 2000-11-10 | 2001-07-17 | Lucent Technologies Inc. | Driver for a controllable switch in a power converter |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001070261A patent/JP4462776B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-13 US US09/927,258 patent/US6452365B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-26 DE DE10152930A patent/DE10152930B4/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004049817A1 (de) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Integrierte Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern |
DE102006037336B3 (de) * | 2006-08-10 | 2008-02-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Levelshifter für eine Ansteuerschaltung für Leistungshalbleiterbauelemente |
EP1887698A2 (de) | 2006-08-10 | 2008-02-13 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Levelshifter für eine Ansteuerschaltung für Leistungshalbleiterbauelemente |
EP1887698A3 (de) * | 2006-08-10 | 2009-08-05 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Levelshifter für eine Ansteuerschaltung für Leistungshalbleiterbauelemente |
US7626441B2 (en) | 2006-10-28 | 2009-12-01 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Drive circuit with BOT level shifter for transmitting an input signal and assigned method |
EP1956709A3 (de) * | 2007-02-08 | 2013-03-27 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Ansteuerschaltung mit TOP-Pegelumsetzer zur Übertragung eines Eingangssignals und zugeordnetes Verfahren |
EP1956709A2 (de) | 2007-02-08 | 2008-08-13 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Ansteuerschaltung mit TOP-Pegelumsetzer zur Übertragung eines Eingangssignals und zugeordnetes Verfahren |
DE102007006319A1 (de) | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung mit TOP-Levelshifter zur Übertragung eines Eingangssignals und zugeordnetes Verfahren |
US7701278B2 (en) | 2007-02-08 | 2010-04-20 | Semikron Elektronik Gmbh & Co., Ltd. | Drive circuit with a TOP level shifter for transmission of an input signal, and method for transmission |
DE102007006319B4 (de) * | 2007-02-08 | 2012-12-13 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung mit TOP-Levelshifter zur Übertragung eines Eingangssignals und zugeordnetes Verfahren |
DE102008014916B4 (de) * | 2007-03-20 | 2010-07-29 | DENSO CORPORATION, Kariya-shi | Pegelverschiebungsschaltung |
DE102010003695B4 (de) * | 2009-04-07 | 2015-04-30 | Infineon Technologies Austria Ag | Signalübertragung zwischen unterschiedlichen Spannungsdomänen |
EP2385629A2 (de) | 2010-05-03 | 2011-11-09 | SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG | Ansteuerschaltung mit Übertragungsschaltung zur kapazitiven Übertragung eines Signals und zugeordnetes Verfahren |
US8493101B2 (en) | 2010-05-03 | 2013-07-23 | Semikron Elektronic Gmbh & Co., Kg | Drive circuit with a transmission circuit for capacitively transmitting a signal and associated method |
DE102010018997A1 (de) | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung mit Übertragungsschaltung zur kapazitiven Übertragung eines Signals und zugeordnetes Verfahren |
DE102013112264A1 (de) | 2013-11-07 | 2015-05-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuersystem zur Ansteuerung von Brückenschaltungen mit symmetrisch geerdetem Zwischenkreis |
DE102013112262A1 (de) | 2013-11-07 | 2015-05-07 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Ansteuerschaltung für Drei-Level-Inverter |
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