DE102004057187A1 - Inverterschaltung - Google Patents

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Abstract

Eine Inverterschaltung beinhalten einen IGBT (3) und einen IGBT (4), die zwischen ein Versorgungspotential (Vcc) und ein GND-Potential in Serie geschaltet sind, sowie ein HVIC (1) und ein LVIC (2) zum jeweiligen Ansteuern der IGBTs (3) und (4). Die Inverterschaltung beinhaltet auch einen Kondensator (5), eine Diode (6) und einen Widerstand (7). Der Kondensator (5) ist in Serie geschaltet zwischen einen Anschluss (VS) und das GDN-Potential. Die Diode (6) ist zwischen den Anschluss (VS) und das GND-Potential in Serie mit dem Kondensator (5) geschaltet mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem GND-Potential zu dem Anschluss (VS) fließt. Der Widerstand (7) ist parallel zu dem Kondensator (5) geschaltet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Inverterschaltung.
  • Eine Inverterschaltung beinhaltet im allgemeinen Hochspannungs- und Niederspannungsschaltelemente, die zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential in Serie geschaltet sind, sowie Hochspannungs- und Niederspannungstreiberschaltungen zum jeweiligen Ansteuern der Hochspannungs- und Niederspannungsschaltelemente. Die herkömmlich verwendete Inverterschaltung ist beschrieben z.B. in den japanischen Patentoffenlegungsschriften JP 2003-178895, JP 9-219977 (1997), JP 10-42575 (1998) und in der PCT-Veröffentlichung WO 01/59918.
  • Die herkömmliche Inverterschaltung steht vor dem folgenden Problem.
  • Zu der Zeit, zu der das Hochspannungsschaltelement ausgeschaltet wird, wird die Inverterschaltung in einen Freilaufmodus einer Freilaufdiode (FWD) gesetzt, die invers-parallel zu dem Niederspannungsschaltelement geschaltet ist (FWD des unteren Arms). Zu dieser Zeit wird an einem Ausgangsanschluss der Inverterschaltung ein negativer Spannungsstoß erzeugt, deren Spannung gleich dem Produkt von di/dt während des Ausschaltens des Hochspannungsschaltelementes und einer Induktivität in einer Freilauf schleife der FWD des unteren Arms ist. Dieser Spannungsstoß kann, wenn er auf einem vorbestimmten Pegel oder darüber ist, einen Ausfall oder eine Fehlfunktion der Hochspannungstreiberschaltung verursachen. Ein höherer Schaltstrom erzeugt wahrscheinlich ein Anwachsen des Spannungsstoßes, wodurch Schwierigkeiten beim Erreichen einer großen Strombelastbarkeit der Inverterschaltung verursacht werden.
    •
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Inverterschaltung bereitzustellen, die einen von dem Ausschalten eines Hochspannungsschaltelementes verursachten negativen Spannungsstoß unterdrücken kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Inverterschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 9. Weiterentwicklungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Inverterschaltung ein Hochspannungsschaltelement und ein Niederspannungsschaltelement, eine Hochspannungstreiberschaltung, einen Kondensator, eine Diode und einen Widerstand. Das Hochspannungs- und das Niederspannungsschaltelement sind in Serie zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential geschaltet. Die Hochspannungstreiberschaltung hat einen mit einem Stromabgabeanschluss des Hochspannungsschaltelementes verbundenen Anschluss, während der Stromabgabeanschluss des Hochspannungsschaltelementes ein Referenzpotential einer inneren Hochpotentialschaltung bereitstellt. Der Anschluss der Hochspannungstreiberschaltung wird als ein Anschluss VS bezeichnet werden. Die Diode ist mit dem Kondensator zwischen dem Anschluss VS und dem GND-Potential in Serie geschaltet mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem GND-Potential zu dem Anschluss VS fließt. Der Widerstand ist ent weder zu der Diode oder zu dem Kondensator oder zu beiden parallel geschaltet.
  • Ein negativer Spannungsstoß als Folge des Ausschaltens des Hochspannungsschaltelementes wird dementsprechend unterdrückt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Inverter ein Hochspannungsschaltelement und ein Niederspannungsschaltelement, eine Hochspannungstreiberschaltung und eine Diode. Das Hochspannungs- und das Niederspannungsschaltelement sind zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential in Serie geschaltet. Die Hochspannungstreiberschaltung besitzt einen Anschluss, der mit dem GND-Potential verbunden ist, während er ein Referenzpotential einer inneren Niederpotentialschaltung bereitstellt. Der Anschluss wird als ein Anschluss COM bezeichnet. Die Diode ist zwischen den Anschluss COM und das GND-Potential geschaltet mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem Anschluss COM zu dem GND-Potential fließt.
  • Dementsprechend wird ein von einem Ausschalten des Hochspannungsschaltelementes verursachter Spannungsstoß unterdrückt.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Inverterschaltung ein Hochspannungsschaltelement und ein Niederspannungsschaltelement, eine Hochspannungstreiberschaltung und eine Diode. Das Hochspannungs- und das Niederspannungsschaltelement sind zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential in Serie geschaltet. Die Hochspannungstreiberschaltung besitzt ein über einen Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator mit einem Stromabgabeanschluss des Hochspannungselements verbundenen Anschluss. Der Anschluss der Hochspannungstreiberschaltung wird als ein Anschluss VDB bezeichnet. Die Diode ist mit einem Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator zwischen dem Stromabgabeanschluss und dem Anschluss VDB in Serie geschaltet mit einer solchen Polarität, das ein Vorwärtsstrom von dem Stromabgabeanschluss zu dem Anschluss VDB fliest.
  • Dementsprechend wird ein von einem Abschalten des Hochspannungsschaltelementes verursachter Spannungsstoß unterdrückt.
    •
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
  • Von den Figuren zeigen:
  • 1 einen Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 einen Schaltplan, der schematisch den Aufbau innerhalb eines HVIC zeigt;
  • 3 einen der in 1 entsprechenden Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung gemäß einer Abwandlung der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 4 einen Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 einen Schaltplan, der den Aufbau innerhalb einer Pegelschiebeschaltung aus 2 zeigt, wenn eine Diode mit einem Anschluss COM des HVIC verbunden ist;
  • 6 einen 4 entsprechenden Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 einen 4 oder 6 entsprechenden Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 einen 4 oder 6 entsprechenden Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 einen 4 entsprechenden Schaltplan, der einen ersten Aufbau einer Inverterschaltung nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 einen 6 entsprechenden Schaltplan, der einen zweiten Aufbau einer Inverterschaltung nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 11 einen 7 entsprechenden Schaltplan, der einen dritten Aufbau einer Inverterschaltung nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 12 einen 8 entsprechenden Schaltplan, der einen vierten Aufbau einer Inverterschaltung nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 13 einen Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 14 einen Schaltplan, der den Aufbau innerhalb der Pegelschiebeschaltung aus 2 zeigt, wenn eine Diode mit einem Anschluss VDB des HVIC verbunden ist.
  • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • 1 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Inverterschaltung ist für zwei oder mehr Phasen (im allgemeinen drei Phasen), wohingegen 1 den Aufbau einer Einzelphasenschaltung zeigt. Der Aufbau aus 1 ist ein herausgegriffener Abschnitt von der Inverterschaltung, der hauptsächlich relevant für die vorliegende Erfindung ist. Die Inverterschaltung beinhaltet eine Serienschaltung eines IGBT (Hochspannungsschaltelement) 3 und eines IGBT (Niederspannungsschaltelement) 4 zwischen einem Versorgungspotential Vcc und einem GND-Potential, sowie ein HVIC (Hochspannungstreiberschaltung) 1 und LVIC (Niederspannungstreiberschaltung) 2 zum jeweiligen Ansteuern der IGBTs 3 und 4.
  • 2 ist ein Schaltplan, der den Aufbau innerhalb des HVIC 1 schematisch zeigt. Mit Bezug auf 2 beinhaltet der HVIC 1 eine Eingangsschaltung, eine Einzelschrittschaltung, eine Pegelschiebeschaltung, eine Steuerleistungsverringerungsschutzschaltung und eine Treiberschaltung. Der Aufbau innerhalb des in 2 dargestellten HVIC 1 ist der später beschriebenen zweiten bis siebten bevorzugten Ausführungsformen gemein.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2 besitzt der HVIC 1 Anschlüsse Vcc, PIN, COM, VDB, HO und VS. Der Anschluss Vcc empfängt eine Leistung von einer externen Steuerspannungsversorgung VD von etwa 15V, um eine innere Niederspannungsschaltung des HVIC 1 (einschließlich der in 2 gezeigten Eingangsschaltung und Einzelschrittschaltung) anzutreiben. Der Anschluss PIN empfängt ein Eingangssignal von einem externen Kleinrechner. Der Anschluss COM ist mit dem GND-Potential verbunden und dient der Versorgung eines Referenzpotentials der inneren Niederspannungsschaltung. Der Anschluss VDB ist über einen Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator 100 mit dem Emitter (Stromabgabeanschluss). des IGBT 3 verbunden. Der Anschluss HO ist mit dem Gate des IGBT 3 verbunden. Der Anschluss VS ist mit dem Emitter des IGBT 3 verbunden und dient der Bereitstellung eines Referenzpotentials der inneren Hochpotentialschaltung (einschließlich der Steuerleistungsverringerungsschutzschaltung und der Treiberschaltung, die in 2 gezeigt sind).
  • Mit Bezug auf 1 beinhaltet die Inverterschaltung den Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator 100, der von der Steuerspannungsversorgung VD geladen wird, wenn der IGBT 4 in dem Durchlasszustand ist. Wenn der IGBT 3 in dem Durchlasszustand ist, liefert der Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator 100 Leistung an den HVIC 1 zum Treiben der inneren Hochspannungsschaltung über den Anschluss VDB.
  • Die Inverterschaltung beinhaltet weiter einen Kondensator 5, eine Diode 6 und einen Widerstand 7. Der Kondensator 5 ist zwischen den Anschluss VS und das GND-Potential geschaltet. Die Diode 6 ist zwischen dem Anschluss VS und dem GND-Potential in Serie mit dem Kondensator 5 geschaltet mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem GND-Potential zu dem Anschluss VS fließt. Der Widerstand 7 ist parallel zu dem Kondensator 5 geschaltet.
  • Wenn der Anschluss PIN des HVIC ein Ein-Signal (Hochpegelsignal) empfängt, wird der IGBT 3 eingeschaltet, so dass er, wie in 1 dargestellt, das Fließen eines Stroms I1 bewirkt. Wenn der Anschluss PIN danach ein Aus-Signal (Niederpegelsignal) empfängt, wird der IGBT 3 ausgeschaltet, so dass, wie in 1 dargestellt der Fluss eines Stroms I2 wirkt wird. Im Moment des Flusses des Strom I2 wird ein negativer Spannungsstoss erzeugt, welcher das Produkt von di/dt während des Aus schaltens des IGBT 3 und einer Induktivität in der in 1 gezeigten fett gezeichneten Verbindungsleitung ist.
  • Wie bei der Beschreibung des Standes der Technik diskutiert, kann ein Spannungsstoß auf einem übermäßigen Pegel einen Ausfall oder eine Fehlfunktion des HVIC 1 bewirken. Als Antwort wird der Inverterschaltung der ersten bevorzugten Ausführungsform erlaubt, einen Spannungsstoß zu unterdrücken durch eine Reihenschaltung des Kondensators 5 und der Diode 6 zwischen dem Anschluss VS und dem GND-Potential. Weiter kann, da die erste bevorzugte Ausführungsform den Fluss eines Gleichstroms verhindert, die Inverterschaltung gebildet sein durch den preiswerten Kondensator 5 und die Diode 6. Die erste bevorzugte Ausführungsform verwendet weiter charakteristisch den Widerstand 7, um in dem Kondensator 5 gespeicherte elektrische Ladungen zu entladen, die von einem Spannungsstoß resultieren, um somit vorteilhaft eine Verringerung in der Spannungsstoßabsorption durch den Kondensator 5 zu verhindern.
  • 3 ist ein 1 entsprechender Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer Abwandlung der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Der Aufbau aus 1 besitzt eine Parallelschaltung des Widerstandes 7 und des Kondensators 5, wohingegen ein alternativer Aufbau aus 3 eine Parallelschaltung eine Widerstandes 8 und der Diode 6 besitzt. Als weitere Alternative können die Widerstände 7 und 8 beide vorgesehen sein. Die in 3 gezeigte Inverterschaltung liefert den gleichen Effekt, wie er von der Inverterschaltung aus 1 erreicht wird.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • 4 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Inverterschaltung ist für 2 oder mehr Phasen (im allgemeinen drei Phasen), wohin 4 den Aufbau eine Einzelphasenschaltung zeigt. Der Aufbau aus 4 ist ein herausgegriffener Abschnitt von der Inverterschaltung, der hauptsächlich relevant für die vorliegende Erfindung ist. Anstelle des Kondensators 5, der Diode 6 und des Widerstandes 7, die in 1 gezeigt sind, beinhaltet die Inverterschaltung der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine Diode 10 als ein Element zum Unterdrücken eines Spannungsstoßes, der von dem Ausschalten des IGBT 3 resultiert. Zusammen mit dem HVIC 1, dem LVIC 2 und den IGBTs 3 und 4 ist die Diode 10 als ein DIP-IPM (intelligentes Doppelreihengehäuseleistungsmodul) 9 modularisiert. Die Diode 10 besitzt eine mit dem Anschluss COM des HVIC 1 verbundene Anode und eine mit einem Anschluss 50 des DIP-IPM 9 verbundene Kathode. Die Diode 10 ist zwischen dem Anschluss COM des HVIC 1 und dem GND-Potential vorgesehen mit einer solchen Polarität, das ein Vorwärtsstrom von dem Anschluss COM des HIVC 1 zu dem GND-Potential fließt.
  • 5 ist ein Schaltplan, der den Aufbau innerhalb der Pegelschiebeschaltung aus 2 zeigt, wenn die Diode 10 mit dem Anschluss COM des HVIC 1 verbunden ist.
  • Mit Bezug auf 5 dient die Diode 10 der Bereitstellung einer Spannungsklemmung (Rückwärtssperrung) zwischen den Anschlüssen COM und VDB, wenn der Anschluss VDB der Anwendung eines negativen Spannungsstosses unterzogen wird, der von dem Ausschalten des IGBT 3 resultiert. Als eine Folge bewirkt die zweite bevorzugte Ausführungsform keine Anwendung eines Spannungsstoßes auf einem übermäßigen Pegel zwischen den Anschlüssen COM und VDB, während der Fluss eines Stromes verhindert wird, wodurch der HVIC 1 vor einem Ausfall oder einer Fehlfunktion geschützt wird.
  • Dritte bevorzugte Ausführungsform
  • 6 ist ein 4 entsprechender Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Inverterschaltung der dritten bevorzugten Ausführungsform ist die in 4 gezeigte gewöhnliche Diode 10 durch eine Schnellerholungsdiode 11 ersetzt, welche die gleiche Polarität wie die Diode 10 besitzt.
  • Bei der in 4 gezeigten Inverterschaltung empfängt die Diode 10 durchgehend einen Schaltungsstrom des HVIC 1, der von der Steuerspannungsversorgung VD geliefert wird. Wenn der Anschluss VDB der Anwendungen des vorhergehenden negativen Spannungsstoßes unterzogen wird (d.h., wenn die Diode 10 durch diesen negativen Spannungsstoß rückwärts vorgespannt wird), wird der Spannungsstoß dementsprechend zwischen den Anschlüssen COM und VDB während einer Erholungszeit der Diode 10 angelegt. Als Folge ist die Fehlfunktion des HVIC 1 wahrscheinlich.
  • Als Antwort ist bei der Inverterschaltung der dritten bevorzugten Ausführungsform die gewöhnliche Diode 10, die in 4 gezeigt ist, durch die Schnellerholungsdiode 11 ersetzt. Die Schnellerholungsdiode 11 benötigt eine kürzere Erholungszeit als die gewöhnliche Diode 10, und damit hält die Anwendung des Spannungsstoßes zwischen den Anschlüssen COM und VDB für eine kürzere Zeitspanne an, wodurch ein verbessertes Fehlfunktionsverhalten erreicht wird.
  • Vierte bevorzugte Ausführungsform
  • Bei der in 4 oder 6 gezeigten Inverterschaltung wird, die Spannung an der Steuerspannungsversorgung VD als VD0 kennzeichnend und einen über der Diode 10 oder die Schnellerholungsdiode 11 angelegten Spannungsstoß als VR0 kennzeichnend, eine Spannung von VD0 + VR0 zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HIVC 1 angelegt. Wenn der Spannungsstoß VR0 einen übermäßigen Pegel besitzt und somit eine Spannung zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HVIC 1 angelegt wird, welche eine Nennspannung Vm übersteigt, ist der Ausfall des HVIC 1 wahrscheinlich.
  • 7 ist ein 4 oder 6 entsprechender Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Inverterschaltung der vierten bevorzugten Ausführungsform ist die gewöhnliche Diode 10 aus 4 oder die Schnellerholungsdiode 11 aus 6 durch eine Zenerdiode 12 mit einer Zenerspannung Vz1 ersetzt, welche die gleiche Polarität wie die Diode 10 oder die Schnellerholungsdiode 11 besitzt. Die Zenerspannung Vz1 der Zenerdiode 12 hat einen solchen Pegel, dass die Summe der Spannungen VD0 und Vz1 nicht höher ist als die Nennspannung Vm.
  • Gemäß der Inverterschaltung der vierten bevorzugten Ausführungsform ist bei dem Ereignis der Anwendung eines Spannungsstosses auf einem übermäßigem Pegel die Spannung zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HVIC auf der Spannung VD0 + Vc1 geklemmt, die nicht höher ist als die Nennspannung Vm. Als Folge wird der Ausfall des HVIC 1 verhindert.
  • Fünfte bevorzugte Ausführungsform
  • Wie oben bei der vierten bevorzugten Ausführungsform beschrieben, ist, wenn der Spannungsstoß VRO einen übermäßigen Pegel besitzt und somit eine Spannung, welche die Nennspannung Vm übersteigt, zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HVIC 1 angelegt wird, ein Ausfall des HVIC 1 wahrscheinlich.
  • 8 ist ein 4 oder 6 entsprechender Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Inverterschaltung der fünften bevorzugten Ausführungsform beinhaltet weiter einer Zenerdiode 13 mit einer Zenerspannung Vz2 zusätzlich zu der gewöhnlichen Diode 10 aus 4 oder der Schnellerholungsdiode 11 aus 6 Die Zenerdiode 13 hat eine mit dem Anschluss COM des HVIC 1 verbundene Anode und eine mit dem Anschluss Vcc des HVIC 1 verbundene Kathode. Die Zenerspannung Vz2 der Zenerdiode 13 besitzt einen Pegel, der nicht höher ist als die Nennspannung Vm zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HVIC 1.
  • Gemäß der Inverterschaltung der fünften bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Ereignis der Anwendung eines Spannungsstoßes auf einem übermäßigen Pegel die Spannung zwischen den Anschlüssen Vcc und COM des HVIC auf der Zenerspannung Vz2 geklemmt, die nicht höher ist als die Nennspannung Vm. Als Folge wird der Ausfall des HVIC 1 verhindert.
  • Sechste bevorzugte Ausführungsform
  • 9 ist ein 4 entsprechender Schaltplan, der einen ersten Aufbau einer Inverterschaltung nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 zeigt die Einzeldiode 10, wohingegen die Inverterschaltung tatsächlich einen Aufbau für zwei oder mehr Phasen (im allgemeinen drei Phasen) besitzt. Der HVIC 1 und die Steuerleistungsversorgung VD sind für jede Phase vorgesehen. Das heißt, die Diode 10 aus 4 ist entsprechend dem HVIC 1 für jede Phase vorgesehen.
  • Im Gegensatz dazu sind bei der in 9 gezeigten Inverterschaltung die Anschlüsse COM der HVICs 1 für die jeweiligen Phasen in einem DIP-IPM 15 miteinander verbunden. Das heißt, nur eine Steuerspannungsversorgung VD wird benötigt als eine gemeinsame Steuerspannungsversorgung für die HVICs 1 für zwei oder mehr Phasen, wobei somit entsprechend nur eine Diode 16 als eine gemeinsame Diode für die HVICs 1 für die zwei oder mehr Phasen benötigt wird. Die Diode 16 ist außerhalb des DIP-IPM 15 vorgesehen. Die Diode 16 hat eine mit einem Anschluss 51 des DIP-IPM 15 verbundene Anode und eine mit dem GND- Potential der Steuerspannungsversorgung VD verbundene Kathode. Der Anschluss 51 ist mit den Anschlüssen COM der HVICs 1 verbunden.
  • 10 ist ein 6 entsprechender Schaltplan, der einen zweiten Aufbau der Inverterschaltung nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die Inverterschaltung aus 10 beinhaltet nur eine Schnellerholungsdiode 17 als eine gemeinsame Diode für die HVICs 1 für zwei oder mehr Phasen, welche die Schnellerholungsdiode 11 (6) ersetzt, die entsprechend für den HVIC 1 für jede Phase vorgesehen ist.
  • 11 ist ein 7 entsprechender Schaltplan, der einen dritten Aufbau der Inverterschaltung nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die Inverterschaltung aus 11 beinhaltet nur eine Zenerdiode 18 als eine gemeinsame Diode für die HVICs 1 für zwei oder mehr Phasen, welche die Zenerdiode 12 (7) ersetzt, die entsprechend für den HVIC 1 für jede Phase vorgesehen ist.
  • 12 ist ein 8 entsprechender Schaltplan, der einen vierten Aufbau der Inverterschaltung nach der sechsten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Zusätzlich zu den mit Bezug auf 9 oder 10 beschriebenen vorhergehenden Merkmalen beinhaltet die Inverterschaltung aus 12 nur eine Zenerdiode 19 als eine gemeinsame Diode für die HVICs 1 für zwei oder mehr Phasen, welche die Zenerdiode 13 (8) ersetzt, die entsprechend für den HVIC 1 für jede Phase vorgesehen ist. Die Zenerdiode 19 hat eine mit dem Anschluss 51 des DIP-IPM 15 verbundene Anode und eine Kathode, die mit einem Anschluss 52 des DIP-IPM 15 verbunden ist, welcher eine Verbindung zu den Anschlüssen Vcc der HVICs 1 besitzt.
  • Die Inverterschaltung der sechsten bevorzugten Ausführungsform beinhaltet charakteristischerweise die Diode 16, die Schnellerholungsdiode 17 oder die Zenerdiode 18 oder 19, die jede als eine gemeinsame Diode für die HVICs 1 für zwei oder mehr Phasen dient. Verglichen mit dem Aufbau, bei dem diese Dioden für jede Phase vorgesehen sind, verkörpert die Inverterschaltung der sechsten bevorzugten Ausführungsform einen einfacheren Aufbau.
  • Siebte bevorzugte Ausführungsform
  • 13 ist ein Schaltplan, der den Aufbau einer Inverterschaltung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Inverterschaltung ist für zwei oder mehr Phasen (im allgemeinen drei Phasen) wohingegen 13 den Aufbau einer Einzelphasenschaltung zeigt. Der Aufbau aus 13 ist ein herausgegriffener Abschnitt von der Inverterschaltung, die hauptsächlich relevant für die vorliegende Erfindung ist. Anstelle des Kondensators 5, der Diode 6 und des Widerstandes 7, die in 1 gezeigt sind, beinhaltet die Inverterschaltung der siebten bevorzugten Ausführungsform eine Diode 21 als ein Element zum Unterdrücken eines Spannungsstoßes, der von dem Ausschalten des IGBT 3 resultiert. Die Diode 21 ist außerhalb eines DIP-IPM 20 vorgesehen. Die Diode 21 hat eine mit dem Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator 100 verbundene Anode und eine mit einem Anschluss 53 des DIP-IPM 20 verbundene Kathode. Der Anschluss 53 ist mit dem Anschluss VDB des HVIC 1 verbunden. Die Diode ist somit mit dem Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator 100 zwischen dem Emitter des IGBT 3 und des Anschlusses VDB des HVIC 1 in Serie geschaltet mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem Emitter zu dem Anschluss VDB fließt.
  • 14 ist ein Schaltplan, der den Aufbau innerhalb der Pegelschiebeschaltung aus 2 zeigt, wenn die Diode 21 mit dem Anschluss VDB des HVIC 1 verbunden ist.
  • Wenn, mit Bezug auf 14, ein negativer Spannungsstoß an den Anschluss VDB angelegt wird, der von dem Ausschalten des IGBT 3 resultiert, wird eine Diode 30 aus 14 in Vorwärtsrichtung vorgepolt, so dass ein Stromfluss in Abwesenheit der Diode 21 bewirkt wird. Dies kann die Pegelverschiebung derart stören, dass eine Fehlfunktion verursacht wird. Als Antwort dient bei der Inverterschaltung der siebten bevorzugten Ausführungsform die mit dem Anschluss VDB verbundene Diode 21 dazu, einen solchen Stromfluss zu verhindern. Als Folge ist der HVIC 1 vor einer Fehlfunktion geschützt.

Claims (9)

  1. Inverterschaltung mit: einem Hochspannungsschaltelement (3) und einem Niederspannungsschaltelement (4), die in Serie zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential geschaltet sind; einer Hochspannungstreiberschaltung (1) mit einem Anschluss, der mit einem Stromabgabeanschluss des Hochspannungsschaltelementes verbunden ist, der gleichzeitig ein Referenzpotential einer inneren Hochpotentialschaltung bereitstellt, wobei der Anschluss der Hochspannungstreiberschaltung als ein Anschluss VS bezeichnet wird; einem Kondensator (5), der zwischen den Anschluss VS und das GND-Potential geschaltet ist; einer Diode (6), die mit dem Kondensator zwischen dem Anschluss VS und dem GND-Potential in Serie geschaltet ist mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem GND-Potential zu dem Anschluss VS fließt; und einem Widerstand (7, 8), der entweder zu der Diode oder zu dem Kondensator oder zu beiden parallel geschaltet ist.
  2. Inverterschaltung mit: einem Hochspannungsschaltelement (3) und einem Niederspannungsschaltelement (4), die in Serie zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential geschaltet sind; einer Hochspannungstreiberschaltung (1) mit einem mit dem GND-Potential verbundenen Anschluss, der gleichzeitig ein Referenzpotential der inneren Niederpotentialschaltung bereitstellt, wobei der Anschluss als ein Anschluss COM bezeichnet wird; und einer Diode (10), die zwischen dem Anschluss COM und das GND-Potential geschaltet ist, mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem Anschluss COM zu dem GND-Potential fließt.
  3. Inverterschaltung nach Anspruch 2, wobei die Diode eine Schnellerholungsdiode (11) ist.
  4. Inverterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Hochspannungstreiberschaltung eine Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen beinhaltet, wobei die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen für jeweilige Phasen in der Inverterschaltung vorgesehen sind; wobei die Anschlüsse COM der Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen miteinander verbunden sind; und wobei die Diode (16, 17) eine gemeinsame Diode für die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen ist.
  5. Inverterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Hochspannungstreiberschaltung weiter einen Anschluss zum Empfangen von Leistung zum Treiben der inneren Niederpotentialschaltung besitzt, wobei der Anschluss zum Empfangen der Leistung als ein Anschluss Vcc bezeichnet wird, die Inverterschaltung weiter eine Zenerdiode (13) umfasst, welche eine mit dem Anschluss COM verbundene Anode und eine mit dem Anschluss Vcc verbundene Kathode besitzt.
  6. Inverterschaltung nach Anspruch 5, wobei die Hochspannungstreiberschaltung eine Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen beinhaltet, wobei die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen für jeweilige Phasen der Inverterschaltung vorgesehen sind, wobei die Anschlüsse COM der Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen miteinander verbunden sind, und wobei die Diode (16, 17) und die Zenerdiode (19) jeweils eine gemeinsame Diode für die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen ist.
  7. Inverterschaltung nach Anspruch 2, wobei die Diode eine Zenerdiode (12) ist.
  8. Inverterschaltung nach Anspruch 7, wobei die Hochspannungstreiberschaltung eine Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen beinhaltet, wobei die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen für jeweilige Phasen in der Inverterschaltung vorgesehen sind; wobei die Anschlüsse COM der Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen miteinander verbunden sind; und wobei die Zenerdiode (18) eine gemeinsame Diode für die Mehrzahl von Hochspannungstreiberschaltungen ist.
  9. Inverterschaltung mit: einem Hochspannungsschaltelement (3) und einem Niederspannungsschaltelement (4), die in Serie zwischen ein Versorgungspotential und ein GND-Potential geschaltet sind; einer Hochspannungstreiberschaltung (1) mit einem Anschluss, der über einen Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator (100) mit einem Stromabgabeanschluss des Hochspannungsschaltelementes verbunden ist, wobei der Anschluss der Hochspannungstreiberschaltung als ein Anschluss VDB bezeichnet wird; und einer Diode (21), die zwischen den Stromabgabeanschluss und den Anschluss VDB in Serie mit dem Bootstrap-Spannungsversorgungskondensator geschaltet ist mit einer solchen Polarität, dass ein Vorwärtsstrom von dem Stromabgabeanschluss zu dem Anschluss VDB fließt.
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