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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung, die neben dem Ansteuern eines Halbleiterelements, das einen Leistungsumsetzer konfiguriert, die Funktion des Schützens des Halbleiterelements umfasst.
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Hintergrund
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In jüngster Zeit ist einem intelligenten Leistungsmodul (IPM) Aufmerksamkeit zuteil geworden. Das intelligente Leistungsmodul ist so gestaltet, dass Schutzschaltungen zum Schutz gegen Anomalien, wie beispielsweise einen Überstrom eines jeweiligen Halbleiterelements, einen Spannungsabfall einer Steuerstromquelle und eine Überhitzung, als eine elektronische Komponente zusammen mit mehreren Halbleiterelementen, die beispielsweise von Leistungstransistoren wie beispielsweise IGBT gebildet werden, und zusammen mit Ansteuerschaltungen, die die jeweiligen Halbleiterelemente ansteuern, modularisiert sind. Zudem ist beispielsweise in PTL 1 vorgeschlagen, dass zusätzlich zu den zuvor beschriebenen mehreren Schutzschaltungen, die die jeweiligen Anomalien detektieren, eine Benachrichtigungsschaltung, die extern ein Alarmsignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite als Antwort auf den Typ der von der einzelnen Schutzschaltung detektierten Anomalie ausgibt, in dem intelligenten Leistungsmodul montiert ist.
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8 ist ein Blockdiagramm, das eine Entwurfsanordnung dieser Art von Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung zeigt. Die Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung 1 umfasst einen Umrichter 2, der Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandelt. Mehrere Halbleiterelemente, die den Umrichter 2 konfigurieren, in diesem Beispiel sechs IGBT (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) 11 bis 16, werden jeweils einzeln durch Ansteuerschaltungen 3U 3Z angesteuert. 21 bis 26 in 8 zeigen Freilaufdioden, die antiparallel jeweils eine zwischen dem Emitter und dem Kollektor der jeweiligen IGBT 11 bis 16 geschaltet sind.
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Die sechs IGBT 11 bis 16, die den Umrichter 2 konfigurieren, bilden drei Sätze von Halbbrückenschaltungen, indem jeweils zwei in Reihe geschaltet sind. Die Halbbrückenschaltungen sind zwischen einem positiven Anschluss P und einem negativen Anschluss N angeordnet, die mit einer nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden sind. Die drei Sätze von Halbbrückenschaltungen, die parallel geschaltet sind, bilden eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung, die Gleichstromleistung, die zwischen dem positiven Anschluss P und dem negativen Anschluss N zugeführt wird, in Dreiphasen-Wechselstromleistung umsetzt. Die Dreiphasen-Wechselstromleistung, die von dem Umrichter 2 umgesetzt wird, wird an einen Wechselstromverbraucher 4 wie etwa einen Elektromotor geliefert.
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Insbesondere bilden die IGBT 11, 12 und 13, die mit der Seite des positiven Anschlusses P verbunden sind, der sechs IGBT 11 bis 16, die den Umrichter 2 bilden, obere Zweige, die jeweils positive Ströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase des Dreiphasenwechselstroms erzeugen. Zudem bilden die IGBT 14, 15 und 16, die mit der Seite des negativen Anschlusses N verbunden sind, untere Arme, die jeweils negative Ströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase des Dreiphasenwechselstroms erzeugen. Die IGBT 11 bis 16 schalten die Gleichstromleistung, indem sie in voneinander verschiedenen Phasen durch die Ansteuerschaltungen 3U bis 3Z mit Ein/Aus angesteuert werden. Ferner geben die IGBT 11 bis 16 die Dreiphasen-Wechselstromleistungen von den Reihenschaltungspunkten der IGBT 11 bis 16 über die Ausgangsanschlüsse U, V und W aus.
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Zudem umfasst jede der Ansteuerschaltungen 3U bis 3Z, wie beispielsweise 9 in einer Entwurfsanordnung der Ansteuerschaltung 3X zeigt, eine Gate-Steuerschaltung 31, die ein Steuersignal Sm, das von einem nicht gezeigten Umrichtersteuerabschnitt gegeben wird, eingibt und das Gate des IGBT 14 bezüglich Ein/Aus steuert. Das Steuersignal Sm ist aus Pulssignalen gebildet, die in dem Umrichtersteuerabschnitt gemäß Phasensteuerungen, die auf die jeweiligen U- bis Z-Phasen ansprechen, einer Pulsbreitenmodulation (PWM) unterzogen werden.
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Ein Schutzsignal (Ansteuerstoppsignal) Sp wird von einer Schutzsignal-Erzeugungsschaltung 35 in die Gate-Steuerschaltung 31 eingegeben, die im Folgenden beschrieben wird. Wenn das Schutzsignal Sp aus ist (bei einem H-Pegel), wendet die Gate-Steuerschaltung 31 das Steuersignal Sm auf das Gate des IGBT 14 an und steuert den IGBT 14 mit Ein/Aus an. Wenn das Schutzsignal Sp an ist (bei einem L-Pegel), dann verhindert die Gate-Steuerschaltung 31, dass das Steuersignal Sm passiert. Die Ansteuerung des IGBT 14 wird durch die Verhinderung des Passierens des Steuersignals Sm verhindert, wodurch der IGBT 14 gegen eine Anomalie geschützt wird.
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Zudem umfasst Ansteuerschaltung 3X eine Steuerspannungsdetektionsschaltung 32, eine Stromstärkedetektionsschaltung 33 und eine Temperaturdetektionsschaltung 34 als die mehreren Schutzschaltungen, die die Funktion des Schutzes des IGBT 14 verwirklichen. Die Steuerspannungsdetektionsschaltung 32 umfasst einen ersten Komparator CP1, der eine Steuerspannung Vcc der Ansteuerschaltung 3U, die von einer externen Stromversorgung geliefert wird, und eine vorgegebene erste Schwellenspannung Vth1 vergleicht. Wenn die Steuerspannung Vcc auf und unter die erste Schwellenspannung Vth1 fällt, dann detektiert die Steuerspannungsdetektionsschaltung 32, die von dem ersten Komparator CP1 gebildet wird, diesen Abfall als einen anomalen Abfall der Steuerspannung Vcc und gibt ein H-Pegel-Spannungsanomaliendetektionssignal Svd aus.
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Außerdem umfasst die Stromdetektionsschaltung 33 einen zweiten Komparator CP2, der eine Spannung Vi, die einen Strom I anzeigt, der durch den IGBT 14 fließt und von dem Stromstärkedetektionsemitter des IGBT 14 detektiert wird, mit einer vorgegebenen zweiten Schwellenspannung Vth2. Wenn die Spannung Vi die zweite Schwellenspannung Vth2 überschreitet, dann detektiert die Stromstärkedetektionsschaltung 33, die von dem zweiten Komparator CP2 gebildet wird, diesen Überschuss als einen Überstrom und gibt ein H-Pegel-Überstromanomaliendetektionssignal Soc aus.
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Weiterhin umfasst die Temperaturdetektionsschaltung 34 einen dritten Komparator CP3, der eine Spannung Vt, die eine Temperatur T des IGBT 14 anzeigt, die durch eine Temperaturdetektionsdiode 18 detektiert wird, die als ein Temperatursensor fungiert, der in einem Halbleiterchip montiert ist, der der gleiche wie der IGBT 14 ist, insbesondere die Temperatur T des Halbleiterchips, in dem der IGBT 14 ausgeformt ist, und eine voreingestellte dritte Schwellenspannung Vth3 vergleicht. Wenn die Spannung Vt unter die dritte Schwellenspannung Vth3 fällt, dann detektiert die Temperaturdetektionsschaltung 34, die von dem dritten Komparator CP3 gebildet wird, diesen Abfall als eine Überhitzung und gibt ein H-Pegel-Überhitzungsanomaliendetektionssignal Soh aus.
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Wenn eine der Detektionsschaltungen 32, 33 und 34 jeweils das entsprechende Anomaliendetektionssignal Svd, Soc und Soh ausgibt, dann wird die Schutzsignal-Erzeugungsschaltung 35 über eine ODER-Schaltung 36 vorgespannt, um das Schutzsignal Sp des L-Pegels über eine feste Zeit zu erzeugen, und gibt das Schutzsignal Sp des L-Pegels an die Gate-Steuerschaltung 31 aus. Zudem wird das Schutzsignal Sp von dem L-Pegel auch an die anderen Ansteuerschaltungen 3Y und 3Z über einen Anschluss AE gegeben. Durch diese Vorgehensweise werden nicht nur die Ansteuerung des IGBT 14, sondern auch die Ansteuerungen der verbleibenden IGBT 15 und 16 durch das Schutzsignal Sp des L-Pegels verhindert.
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Unterdessen werden die Anomaliendetektionssignale Svd, Soc und Soh durch die Detektionsschaltungen 32, 33 und 34 jeweils an eine Alarmsignal-Erzeugungsschaltung 37 gegeben. Die Alarmsignal-Erzeugungsschaltung 37 erzeugt dann Alarmsignale, wenn ihr die Anomaliendetektionssignale Svd, Soc und Soh von den Detektionsschaltungen 32, 33 und 34 gegeben werden. Die Alarmsignale werden jeweils aus einer Pulssignalfolge mit zueinander unterschiedlichen Pulsbreiten Tvd, Toc und Toh gebildet, in denen jeweils die Pulssignale aufgereiht sind, die mit einem vorbestimmten Pulsintervall Ta voneinander beabstandet sind, und die vor den jeweiligen Detektionsschaltungen 32, 33 und 34 korreliert sind, wie beispielsweise in (a) bis (c) von 10 gezeigt. Im Übrigen sind die jeweiligen Pulsbreiten Tvd, Toc und Toh der Pulssignalfolgen, welche die Alarmsignale bilden, beispielsweise gleich Tvd (= T), Toc (= 2T) und Toh (= 4T) gesetzt. Ferner werden die Alarmsignale, die von den Pulssignalfolgen gebildet werden, extern über einen Ausgangstransistor 38 ausgegeben und tragen somit zur Erzeugung des Steuersignals Sm bei. Das Steuersignal Sm wird an den Umrichter-Steuerabschnitt gegeben und verwendet, um die Ansteuerschaltung 3X anzusteuern.
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In der Zwischenzeit gibt es in den letzten Jahren unter dem Gesichtspunkt der Energieverwaltung eine steigende Nachfrage nach konstanter Überwachung der Temperaturen der IGBT 11 bis 16, die Halbleiterelemente in dem intelligenten Leistungsmodul (IPM) sind. Die Anzahl von Ausgangsanschlüssen erhöht sich jedoch in dem IPM, um die Temperaturen der mehreren Halbleiterelemente individuell zu detektieren und nach außen auszugeben. Außerdem entsteht das Problem, dass eine Verarbeitungslast in dem Umrichtersteuerabschnitt zunimmt. Als eine Technik, um diese Art von Problem zu lösen, wird beispielsweise in PTL 2 vorgeschlagen, die Temperaturen der mehreren Halbleiterelemente einzeln zu detektieren und auszuwählen, und die höchsten Temperaturinformationen dieser Elemente von Temperaturinformationen nach außen auszugeben.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentdokument(e)
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- PTL 1: JP-A-2012-143125
- PTL 2: JP-A-2000-134074
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Gemäß der in PTL 2 eingeführten Technik ist es jedoch erforderlich, Elemente von Temperaturinformationen, die durch mehrere Temperatursensoren detektiert werden, über einen analogen Isolationsverstärker zu sammeln. Zudem ist, da analoge Spannungen, die die Elemente der Temperaturinformationen anzeigen, nach außen ausgegeben werden, die Anordnung einer Verarbeitungsschaltung kompliziert, wodurch zweifellos eine Kostensteigerung ausgelöst wird. Weiterhin ist es notwendig, spezielle Ausgangsanschlüsse, insbesondere analoge Anschlüsse zum externen Ausgeben der Elemente von Temperaturinformationen zusätzlich zu Ausgangsanschlüssen, speziell digitalen Anschlüssen, aus denen die Alarmsignale nach außen ausgegeben werden, bereitzustellen. Daher ist es nicht zu leugnen, dass sich die Anzahl der Ausgangsanschlüsse des Halbleitermoduls (IPM) erhöht.
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Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Art von Umständen ersonnen und eine Aufgabe davon ist es, eine Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung mit einer einfachen Anordnung bereitzustellen, bei der es möglich ist, die Ausgangsanschlüsse, aus denen die Alarmsignale nach außen ausgegeben werden, zu verwenden, um die Elemente der Temperaturinformationen der Halbleiterelemente nach außen auszugeben, ohne die Ausgabe der Alarmsignale zu verhindern, und so auszugeben, dass die Elemente der Temperaturinformationen eindeutig von den Alarmsignalen zu unterscheiden sind.
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Lösung des Problems
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Um die zuvor beschriebene Aufgabe zu erfüllen, ist eine Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung durch Folgendes gekennzeichnet: eine Ansteuerschaltung, die ein Halbleiterelement ansteuert, das einen Leistungsumsetzer konfiguriert; mehrere Schutzschaltungen, die jeweils Informationen, die für einen Schutzbetrieb des Halbleiterelements notwendig sind, detektieren, ein Schutzsignal erzeugen und in Übereinstimmung mit dem Schutzsignal die Ansteuerung des Halbleiterelements durch die Ansteuerschaltung anhalten; und eine Alarmsignal-Erzeugungsschaltung, die als Antwort auf eine Ausgabe einer jeweiligen Schutzschaltung, ein Alarmsignal mit einer Pulsbreite, die auf einen Schutzfaktor reagiert, erzeugt und nach außen ausgibt, und insbesondere durch Umfassen
einer Temperatursignal-Erzeugungsschaltung, die eine Temperatur des Halbleiterelements detektiert und ein PWM-Signal erzeugt, das mit der Temperatur korreliert ist und dessen Zyklus sich von der Pulsbreite des Alarmsignals unterscheidet; und
einer Ausgangssteuerschaltung, die das PWM-Signal zu einer normalen Zeit auswählt und dann das Alarmsignal anstelle des PWM-Signals auswählt und nach außen ausgibt, wenn das Alarmsignal erzeugt wird.
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Ferner wird eine Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung durch Folgendes gekennzeichnet: mehrere Ansteuerschaltungen, die mehrere jeweilige Halbleiterelemente ansteuern, die einen Leistungsumsetzer konfigurieren; mehrere Schutzschaltungen, die dazu vorgesehen sind, den mehreren jeweiligen Halbleiterelementen zu entsprechen, die jeweils Informationen, die für einen Schutzbetrieb für jedes der Halbleiterelemente notwendig sind, detektieren, ein Schutzsignal erzeugen und in Übereinstimmung mit dem Schutzsignal die Ansteuerung des Halbleiterelements durch die Ansteuerschaltung anhalten; und Alarmsignal-Erzeugungsschaltungen die dazu vorgesehen sind, den jeweiligen Halbleiterelementen zu entsprechen, die jeweils als Antwort auf eine Ausgabe von einer jeweiligen entsprechenden Schutzschaltung ein Alarmsignal mit einer Pulsbreite, die auf einen Schutzfaktor reagiert, erzeugt und nach außen ausgibt, und insbesondere durch Umfassen
von Temperatursignal-Erzeugungsschaltungen, die jeweils eine Temperatur des jeweiligen Halbleiterelements detektieren und ein PWM-Signal erzeugen, das mit der Temperatur korreliert ist und dessen Zyklus sich von der Pulsbreite des Alarmsignals unterscheidet; und
von Ausgangssteuerschaltungen, die jeweils das PWM-Signal zu einer normalen Zeit auswählen und dann das Alarmsignal anstelle des PWM-Signals auswählen und nach außen ausgeben, wenn das Alarmsignal erzeugt wird.
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Insbesondere sind die mehreren Schutzschaltungen aus Schaltungen gebildet, die eine Spannungsdetektionsschaltung, die eine an der Steuervorrichtung angelegte Spannung detektiert, eine Temperaturdetektionsschaltung, die eine Temperatur des Halbleiterelements detektiert, und eine Stromstärkedetektionsschaltung, die eine Stromstärke detektiert, die durch das Halbleiterelement fließt, umfassen und entsprechende Schutzsignale für einen Niederspannungsschutz, einen Überhitzungsschutz und einen Überstromschutz erzeugen.
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Vorzugsweise ist die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung so konfiguriert, dass sie kein PWM-Signal erzeugt, wenn die Temperatur des Halbleiters niedriger als eine eingestellte Temperatur ist, und ein PWM-Signal als Antwort auf die Temperatur des Halbleiterelements nur dann erzeugt, wenn die Temperatur des Halbleiterelements größer oder gleich der eingestellten Temperatur ist. Zudem ist es wünschenswert, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung so zu konfigurieren, dass sie ein PWM-Signal als Reaktion auf die Temperatur des Halbleiterelements erzeugt, während sie zumindest eine obere Grenze und/oder eine untere Grenze eines Tastgrads des PWM-Signals erzeugt.
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Zudem ist die Ausgabesteuerschaltung vorzugsweise von einem Multiplexer gebildet, der das Alarmsignal während des Zeitraums auswählt und ausgibt, in dem die Alarmerzeugungsschaltung ein Alarmsignal erzeugt, und das PWM-Signal anstelle des Alarmsignals auswählt und ausgibt, wenn die Erzeugung des Alarmsignals anhält. Insbesondere ist es bevorzugt, den Multiplexer so zu konfigurieren, dass der Multiplexer in Übereinstimmung mit einem Schaltsignal, das durch Verzögern der Rückflanke des Alarmsignals erzeugt wird, betriebsgesteuert wird, um das PWM-Signal auszuwählen und auszugeben.
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Ferner ist es beispielsweise bevorzugt, dass die mehreren Ansteuerschaltungen zu integrierten Schaltungen geformt sind, wobei die mehreren jeweiligen Schutzschaltungen und Alarmsignal-Erzeugungsschaltungen den mehreren jeweiligen Halbleiterelementen, die den Leistungsumsetzer konfigurieren, entsprechen und dass der Temperatursignal-Erzeugungsschaltung mit der Ausgabeschaltung in einer integrierten Schaltung unabhängig von den mehreren Ansteuerschaltungen ausgebildet ist. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Temperatursignal-Erzeugungsschaltung zu konfigurieren, um eine höchste Temperatur der mehreren detektierten Temperaturen auszuwählen und ein PWM-Signal, das mit der höchsten Temperatur korreliert ist, zu erzeugen.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung der zuvor beschriebenen Anordnung werden das PWM-Signal, das auf die detektierte Temperatur des Halbleiterelements reagiert, und das Alarmsignal, das mit der Pulsbreite beispielsweise auf einen Anomalienfaktor reagiert, ausgewählt und über einen gemeinsamen Ausgang nach außen ausgegeben. Ferner kann das PWM-Signal kontinuierlich in der Zeit des Normalbetriebs ausgegeben werden, wenn das Alarmsignal nicht ausgegeben wird. Folglich ist es nicht notwendig, für die Ausgabe des PWM-Signals einen Ausgangsanschluss neu bereitzustellen. Zudem ist es, da der Zyklus des PWM-Signals von dem Pulsintervall des Alarmsignals verschieden hergestellt wird, auch möglich, es leicht zu machen, zwischen dem PWM-Signal und dem Alarmsignal zu unterscheiden, indem vorzugsweise der Zyklus des PWM-Signals kürzer als ein minimales Pulsintervall des Alarmsignals eingestellt wird.
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Insbesondere wird in der Erfindung der Auswahl und der Ausgabe des Alarmsignals der Vorzug gegenüber jenen des PWM-Signals gegeben und in Übereinstimmung mit einem Schaltsignal, das durch Verzögern der Rückflanke des Alarmsignal erzeugt wird, wird das PWM-Signal ausgewählt und ausgegeben, anstelle das Alarmsignal auszuwählen und auszugeben. Folglich kommt es nicht vor, dass die Ausgabe des Alarmsignals selbst verhindert wird, und es ist möglich, eine falsche Identifizierung des Alarmsignals zu vermeiden. Zudem ist es durch das Teilen des Ausgangsanschlusses des Alarmsignals möglich, das PWM-Signal, das mit der Temperatur des Halbleiterelements korreliert ist, auszugeben, während die Funktion der Ausgabe des Alarmsignals beibehalten wird. Folglich ist der praktische Vorteil der Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung immens.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Entwurfanordnungsdiagramm einer Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist ein Entwurfanordnungsdiagramm einer Temperatursignal-Ausgabeschaltung in der in 1 gezeigten Steuervorrichtung.
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3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Anordnung einer Anstiegsverzögerungsschaltung zeigt.
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4 ist ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 3 gezeigten Anstiegsverzögerungsschaltung zeigt.
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5 stellt Signalwellenformdiagramme dar, die einen Steuervorgang eines Multiplexers in einem in 2 gezeigten Temperaturdetektionsschaltung zeigen.
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6 ist ein Signalwellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines Problems, wenn ein PWM-Signal und ein Alarmsignal einfach umgeschaltet werden.
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7 ist ein Signalwellenformdiagramm, wenn das PWM-Signal und das Alarmsignal bei einem Signal, bei dem das Alarmsignal verzögert ist, umgeschaltet werden.
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8 ist ein Entwurfanordnungsdiagramm einer gemeinsamen Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung.
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9 ist ein Entwurfanordnungsdiagramm einer Ansteuerschaltung in der in 8 gezeigten Steuervorrichtung.
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10 stellt Diagramme dar, die Beispiele von Alarmsignalen zeigen, deren Pulsbreiten auf Schutzfaktoren reagieren.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Beschreibung einer Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung gegeben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Entwurfanordnung eines Leistungsumsetzers gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung 1 umfasst neben einem Umrichter 2, der Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umsetzt, sechs Steuerschaltungen 3U bis 3Z, die einzeln sechs Halbleiterelemente, beispielsweise die IGBT 11 bis 16, die den Umrichter 2 konfigurieren, grundsätzlich in der gleichen Weise wie die in 8 gezeigte Steuervorrichtung 1 ansteuern. Die Ansteuerschaltungen 3U bis 3Z sind grundsätzlich in der gleichen Weise wie die zuvor beschriebenen ausgebildet, die in 9 gezeigt sind, und folglich wird eine genaue Beschreibung davon weggelassen. Weiterhin umfasst die Steuervorrichtung 1 neben den Ansteuerschaltungen 3U bis 3Z eine Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6. Ferner ist die Steuervorrichtung 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie so konfiguriert ist, dass die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 Temperaturen der IGBT 14, 15 und 16 die Konfiguration der unteren Zweige der zuvor beschriebenen drei Sätze von Halbbrückenschaltungen im Umrichter 2 detektiert und PWM-Signale erzeugt, die mit den detektierten Temperaturen korreliert sind.
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Das heißt, dass die Steuervorrichtung 1 drei Ansteuerschaltungen 3U, 3V und 3W umfasst, die die jeweiligen IGBT 11, 12 und 13 ansteuern, die Konfiguration der Oberarme von den drei Sätzen von Halbbrückenschaltungen im Wechselrichter 2. Die Ansteuerschaltungen 3U, 3V und 3W, die in 9 gezeigt sind, detektieren jeweils eine Steuerspannung, die an jeder jeweiligen Ansteuerschaltung 3U (3V, 3W) durch eine jeweilige zuvor beschriebene Detektionsschaltung 32, 33 und 34 angelegt wird, eine Temperatur des jeweiligen IGBT 11 (12, 13), und eine Stromstärke, die durch jeden jeweiligen IGBT 11 (12, 13) fließt. Ferner erzeugt jede der Ansteuerschaltungen 3U, 3V und 3W in Übereinstimmung mit den detektierten Informationselementen Schutzsignale für einen Niederspannungsschutz, einen Überhitzungsschutz und einen Überstromschutz und erzeugt Alarmsignale mit Pulsbreiten, die auf die Arten von Anomalien reagieren, und gibt diese nach außen aus.
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Zudem umfasst die Steuervorrichtung 1 drei Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z, die die jeweiligen IGBTs 14, 15 und 16 ansteuern, die die unteren Arme der drei Sätze von Halbbrückenschaltungen konfigurieren. Die Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z werden verwendet, ohne mit den zuvor beschriebenen Temperaturdetektionsdioden 18 verbunden zu sein, die mit Bezug auf die jeweiligen IGBT 14, 15 und 16 vorgesehen sind. Die Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z detektieren jeweils eine Steuerspannung, die jeweils an jede jeweilige Ansteuerschaltung 3X (3Y, 3Z) von jeder jeweiligen Detektionsschaltung 32, 33 und 34 angelegt ist, und eine Stromstärke, die durch jeden jeweiligen IGBT 14 (15, 16) fließt. Mit anderen Worten detektiert die Ansteuerschaltung 3X (3Y, 3Z) nicht die Temperatur des IGBT 11 (12, 13), im Gegensatz zu der Ansteuerschaltung 3U (3V, 3W). Ferner erzeugt die Ansteuerschaltung 3X (3Y, 3Z) Schutzsignale für einen Niederspannungsschutz und einen Überstromschutz und erzeugt Alarmsignale mit Pulsbreiten, die auf die Arten von Anomalien reagieren, und gibt diese nach außen aus.
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Die Temperaturdetektionsdioden 18, die mit Bezug auf die jeweiligen IGBTs 14, 15 und 16 vorgesehen sind, sind mit der Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 anstatt den Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z verbunden. Folglich geben die Temperaturdetektionsdioden 18 Informationselemente, von denen eines die jeweiligen Temperaturen der IGBT 14, 15 und 16 anzeigt, parallel an die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6.
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Die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6, deren Entwurfanordnung beispielsweise in 2 dargestellt ist, umfasst drei Temperaturdetektionsschaltungen 61x, 61y und 61z, die parallel vorgesehen sind. Die Temperaturdetektionsschaltungen 61x, 61y, und 61z detektieren die Temperaturen der IGBT 14, 15 und 16 über die Temperaturdetektionsdioden 18, die wie vorher beschrieben in Bezug auf die IGBT 14, 15, bzw. 16 vorgesehen sind.
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Im Übrigen umfasst jede Temperaturdetektionsschaltung 61x (61y, 61Z) eine Konstantstromquelle 6a, deren Konstantstrom die Temperaturdetektionsdiode 18, einen Eingangspuffer 6b, der eine Anschlussspannung OHX (OHY, OHZ) der Temperaturdetektionsdiode 18 detektiert, die je nach der Temperatur des IGBT 14 (15, 16) variiert, und einen invertierenden Verstärker 6c ansteuert, der eine Ausgabe des Eingangspuffers 6b invertiert. Im Übrigen fällt die Anschlussspannung OHX (OHY, OHZ) der Temperaturdetektionsdiode 18 Tropfen umgekehrt proportional zu einem Anstieg in der Temperatur des IGBT 14 (15, 16). Folglich übernimmt der invertierende Verstärker 6c die Rolle, die Ausgangsspannung der Temperaturdetektionsschaltung 61x (61y, 61z) proportional zu einem Anstieg der Temperatur des IGBT 14 (15, 16) zu erhöhen, indem er das Ausgangssignal des Eingangspuffers 6b invertiert.
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Zudem umfasst die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 einen Maximalwertselektor 62, der einen Maximalwert (eine höchste Temperatur) aus Spannungen, die proportional zu der entsprechenden Temperaturausgabe der drei Temperaturdetektionsschaltungen 61x, 61y, und 61z sind, auswählt. Ferner wird eine Spannung, die die höchste Temperatur angibt und die über den Maximalwertselektor 62 ausgewählt wird, an einen Komparator 64 gegeben, nachdem sie über einen Begrenzer 63, der die obere Grenze und die untere Grenze der Spannung definiert, eingeklammert worden ist. Der Komparator 64 übernimmt die Rolle eines PWM-Umsetzers, der ein PWM-Signal erzeugt, das mit der zuvor beschriebenen Temperatur korreliert ist, indem er die Spannung, die proportional zu der Temperatur ist, und einen vorgegebenen Zyklus des Dreieckwellenspannungssignals, das von einem Oszillator 65 erzeugt wird, vergleicht.
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Der Begrenzer 63 begrenzt die Ausgangsspannung des Maximalwertselektors 62 auf eine Spannung, die äquivalent zu einer Temperatur in einem Temperaturbereich, beispielsweise einem Temperaturbereich von 60 bis 250°C, ist, in dem es notwendig ist, die Temperatur des IGBT 14 (15, 16) in einem Ein/Aus-Betriebszustand zu überwachen. Der Temperaturbereich, der überwacht werden soll, umfasst einen anomalen Überhitzungstemperaturbereich. Die Tastgrad-Variationsbreite des durch den Komparator 64 erzeugten PWM-Signals ist mit dem Temperaturbereich, der überwacht werden soll, durch eine Ausgangsspannungsfunktion des Begrenzers 63 korreliert. Die Genauigkeit und der Detektionsbereich (Dynamikbereich) der Temperaturerfassung sind durch die Korrelation gesichert.
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Der Zyklus des Dreieckwellenspannungssignals, das von dem Oszillator 65 ausgegeben wird, der damit zu der Erzeugung des PWM-Signals durch den Komparator 64 beiträgt, ist ausreichend kurz verglichen mit den Pulsbreiten Tvd, Toc und Toh, die auf die Arten von Anomalien der Alarmsignale reagieren, insbesondere verglichen mit der kleinsten Pulsbreite Tvd (= T), eingestellt. Ferner erzeugt der Komparator 64 durch Vergleichen dieser Art von Dreieckswellenspannungssignal und der Spannung, die die Temperatur anzeigt, und durch Invertieren der Vergleichsausgabe einen konstanten Zyklus des PWM-Signals, dessen Pulsbreite (Tastgrad) solchermaßen variiert, dass sie mit der Temperatur korreliert.
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Das PWM-Signal, das mit der Temperatur korreliert ist und durch den Komparator 64 auf diese Weise erzeugt wird, wird an einem ersten Eingangsanschluss A eines Multiplexers 66, die eine Ausgabesteuerschaltung des Typs mit 2-Eingangsauswahl ist, die nachfolgend beschrieben wird, eingegeben und über den Multiplexer 66 ausgegeben und an dem Gate eines Ausgangstransistors (MOS-FET) 67 angelegt. Ferner wird das PWM-Signal über einen Ausgangsanschluss AER als eine Änderung der Drain-Spannung von einem Ein/Aus-Vorgang des Ausgangstransistors (MOS-FET) 67 nach außen ausgegeben.
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Unterdessen wird die Alarmsignalausgabe von jeder der Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z über einen Anschluss AE in die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 eingegeben. Das Alarmsignal, das über den Anschluss AE eingegeben wird, wird über eine erste Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und eine Abfallverzögerungsschaltung 72 in Folge ausgegeben. Dann werden die Anstiegszeitvorgabe und die Abfallzeitvorgabe des Alarmsignals jeweils durch [TAEup] bzw. [TAEdown] verzögert, wie nachfolgend beschrieben wird. Das verzögerte Alarmsignal wird an einen ersten Eingangsanschluss B des Multiplexers (der Ausgangssteuerschaltung) 66 gegeben und anstelle des PWM-Signals über den Multiplexer 66 ausgegeben.
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Zudem wird das Alarmsignal, das von dem Anschluss AE eingegeben wird, zu derselben Zeit, zu der es an die erste Anstiegsverzögerungsschaltung 71 gegeben wird, an eine zweite Anstiegsverzögerungsschaltung 73 ausgegeben. Weiterhin wird das Alarmsignal so gesteuert, dass die Anstiegszeit davon durch [TAEmask] verzögert wird, wie später beschrieben wird, und an eine Logikschaltung 74 gegeben. Die Logikschaltung 74 nimmt die Rolle der Erzeugung eines binären Schaltsignals an, das einen Auswahlvorgang des Multiplexers 66 in Übereinstimmung mit der Alarmsignalverzögerung, die von der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 gesteuert wird, und mit der Ausgabe des Maximalwertselektors 62 steuert.
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Insbesondere stellt die Logikschaltung 74 dann zwangsweise das Schaltsignal auf einen L-Pegel ein, wenn das Signal, das von der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 gegeben wird, auf dem L-Pegel ist. Zudem stellt die Logikschaltung 74 das Schaltsignal dann auf einen H-Pegel ein, wenn das Signal, das von der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 gegeben wird, auf dem H-Pegel ist und die Ausgangsspannung des Maximalwertselektors 62 größer oder gleich einer eingestellten Spannung ist, die eine voreingestellte Temperatur angibt. Ferner steuert die Logikschaltung 74 den Auswahlvorgang des Multiplexers 66 durch Anlegen des Schaltsignals, das in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt wird, an einem Steueranschluss S des Multiplexers 66. Zur gleichen Zeit steuert die Logikschaltung 74 einen Oszillationsbetrieb des Oszillators 65, indem sie das Schaltsignal an den Oszillator 65 gibt.
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Der Multiplexer 66 wählt den zweiten Eingangsanschluss B aus, wenn der Vorgang durch das Schaltsignal gesteuert wird, das an den Steueranschluss S von ihm angelegt ist, und ihm somit das L-Pegel-Schaltsignal gegeben wird. Als Folge davon wählt der Multiplexer 66 ein Alarmsignal aus, dessen Zeitvorgabe angepasst wird, und gibt dies über die erste Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und die Abfallverzögerungsschaltung 72 in Folge aus. Zudem wählt der Multiplexer 66 den ersten Eingangsanschluss A dann aus, wenn ihm das H-Pegel-Alarmsignal gegeben wird, und wählt das PWM-Signal das durch den Komparator 64 erzeugt wird, aus und gibt dieses aus. Als Folge davon wählt der Multiplexer 66 alternativ jeweils eines der an dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss A und B angelegten Signale aus. Die Abfolge dieser Handlungen ermöglicht es dem Multiplexer 66, wahlweise zwischen dem Alarmsignal und dem PWM-Signal zu schalten und eines davon auszugeben.
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Zudem ist der Oszillator 65 so konfiguriert, dass er nur oszilliert, wenn sich das Schaltsignal auf dem H-Pegel befindet. Im Übrigen wird das H-Pegel-Schaltsignal nur dann ausgegeben, wenn die Ausgangsspannung (Temperatur) des Maximalwertselektors 62 angibt, dass sie größer oder gleich der voreingestellten Temperatur ist, wie zuvor beschrieben. Die voreingestellte Temperatur ist eine niedrigste Temperatur, beispielsweise 60°C, bei der es notwendig ist, die Temperatur des IGBT 14 (15, 16) zu überwachen. Folglich oszilliert der Oszillator 65 nur dann, wenn die Temperatur des IGBT 14 (15, 16) in den Temperaturbereich, der überwacht werden soll, ansteigt und es keine Eingabe des Alarmsignals gibt, um das Dreieckswellen-Spannungssignal zu erzeugen, und trägt somit zu der Erzeugung des PWM-Signals bei.
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Hier wird eine Beschreibung der ersten und der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und 73 und der Abfallverzögerungsschaltung 72 gegeben. 3 zeigt ein Anordnungsbeispiel der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73). Die Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73) umfasst eine Stromspiegelschaltung, die aus einem Paar von p-Kanal-FET 81 und 82 besteht, deren Gates miteinander verbunden sind, und die durch eine Konstantstromquelle 83 angesteuert wird, um aus dem p-Kanal-FET 82 einen Strom auszugeben, der proportional zu einem konstanten Strom ist, der durch den p-Kanal-FET 81 fließt. Weiterhin umfasst die Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73) eine Totem-Pole-Schaltung, die aus einem p-Kanal-FET 84 und einem n-Kanal-FET 85 besteht, deren Sources miteinander verbunden sind und deren Gates miteinander verbunden sind, der ein konstanter Strom über die Stromspiegelschaltung zugeführt wird. Der p-Kanal-FET 84 und der n-Kanal-FET 85 schalten sich wiederum wechselseitig als Reaktion auf ein Eingangssignal ein, das an die Gates über eine Negatorschaltung 86 angelegt ist.
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Insbesondere schaltet sich dann, wenn das Eingangssignal auf dem H-Pegel ist und das L-Pegel-Signal an die jeweiligen Gates des p-Kanal-FET 84 und des n-Kanal-FET 85 über die Negatorschaltung 86 angelegt ist, der p-Kanal-FET 84 ein und der n-Kanal-FET 85 schaltet sich aus. Umgekehrt schaltet sich dann, wenn das Eingangssignal auf dem L-Pegel ist, und das H-Pegel-Signal an die jeweiligen Gates des p-Kanal-FET 84 und des n-Kanal-FET 85 über die Negatorschaltung 86 angelegt ist, der p-Kanal-FET 84 aus und der n-Kanal-FET 85 schaltet sich ein.
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Unterdessen ist ein Kondensator 87 mit dem Verbindungspunkt des p-Kanal-FET 84 und des n-Kanal-FET 85 in einer Totem-Pole-Schaltung, die sich gegenseitig wie zuvor beschrieben einschalten. Der p-Kanal-FET 84 übernimmt dann, wenn das Eingangssignal auf dem H-Pegel ist, die Rolle des Einschaltens und lädt dadurch den Kondensator 87 mit einem konstanten Strom. Die Anschlussspannung (eine Ladespannung Vchg) des Kondensators 87 steigt mit einer konstanten Anstiegsrate aufgrund der Ladung des Kondensators 87, die aus dem Einschalten des p-Kanal-FET 84 resultiert. Zudem übernimmt der n-Kanal-FET 85 dann, wenn das Eingangssignal auf dem L-Pegel ist, die Rolle des Einschaltens und entlädt damit sofort die elektrische Ladung, mit der der Kondensator 87 aufgeladen ist. Die Anschlussspannung (Ladespannung Vchg) des Kondensators 87 wird aufgrund der Entladung des Kondensators 87, die aus dem Einschalten des n-Kanal-FET 85 resultiert, sofort zu null (0).
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Weiterhin wird die Ladespannung Vchg des Kondensators 87, die diese Art der Änderung annimmt, mit einer Referenzspannung Vref in dem Komparator 88 verglichen. Der Komparator 88 gibt ein Signal aus, das dann auf den H-Pegel schaltet, wenn die Ladespannung Vchg die Referenzspannung Vref überschreitet, und dann auf den L-Pegel schaltet, wenn die Ladespannung Vchg niedriger als die Referenzspannung Vref ist. Die Ausgabe des Komparators 88 ist ein Ausgangssignal der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73).
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Entsprechend einer derartigen Anordnung der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73), wobei 4 eine Beziehung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangssignal der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73) zeigt, wird das Ausgangssignal auf den H-Pegel invertiert, so dass es um die Zeit TAEup verzögert ist, die von der Zeitvorgabe, bei der die Eingangsspannung auf den H-Pegel invertiert worden ist, bis dahin, wenn die Ladespannung des Kondensators Vchg 87 die Referenzspannung Vref erreicht, erforderlich ist. Ferner wird die Ausgangsspannung der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73) zu der Zeitvorgabe, zu der die Eingangsspannung auf den L-Pegel invertiert wird, sofort auf den L-Pegel invertiert. Daher wird das Eingangssignal durch das Durchlaufen der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 (73) so ausgegeben, dass nur die Anstiegszeitvorgabe davon verzögert ist. Insbesondere wird das Alarmsignal nur mit einer verzögerten Zeitvorgabe, bei der die Rückflanke des Alarmsignals auf den H-Pegel invertiert wird, ausgegeben.
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Eine Anordnung kann so sein, dass auf die Negatorschaltung 86 verzichtet wird und das Eingangssignal direkt an den Gates des p-Kanal-FET 84 und des n-Kanal-FET 85 angelegt wird. Dadurch wird der Kondensator 87 dann mit einem konstanten Strom geladen, wenn die Eingangsspannung auf dem L-Pegel ist, und die elektrische Ladung, mit der der Kondensator 87 aufgeladen wird, wird sofort entladen, wenn die Eingangsspannung auf dem H-Pegel ist. Folglich wird die Ausgangsspannung des Komparators 88 sofort zu der Zeitvorgabe, zu der die Eingangsspannung auf den H-Pegel invertiert wird, auf den H-Pegel invertiert und so auf den L-Pegel invertiert, dass sie um die Zeit TAEdown verzögert ist, wenn die Eingangsspannung auf den L-Pegel invertiert worden ist. Daher ist es möglich, die Abfallverzögerungsschaltung 72 durch Weglassen der Negatorschaltung 86 in der gleichen Weise zu konfigurieren.
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Um auf die Beschreibung der Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 zurückzukommen, wird das Alarmsignal, das über die Eingangsanschluss AE eingegeben wird, von einer Art Pulssignalfolge, die in (a) in 5 gezeigt ist, gebildet, wobei sich L-Pegel-Pulssignale mit der Pulsbreite Tvd (Toc, Toh), die auf einen Schutzfaktor reagieren, aneinanderreihen, um mit einem vorbestimmten Zeitintervall Ta voneinander beabstandet zu sein, wie unter Bezugnahme auf 10 beschrieben ist. Ferner wird das Alarmsignal über die erste Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und die Abfallverzögerungsschaltung 72 in Folge ausgegeben. Dann, wenn die Verzögerungszeiten TAEup und TAEdown der Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und der Abfallverzögerungsschaltung 72 zueinander gleich sind, ist deren Ausgangssignal ein Signal, bei dem das Alarmsignal um die Zeit TAEup (= TAEdown) verzögert ist, wie in (b) von 5 gezeigt.
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Mit anderen Worten ist ein Signal, das an den zweiten Eingangsanschluss B des Multiplexers 66 über die Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und die Abfallverzögerungsschaltung 72 gegeben wird, derartig, dass die Abfallzeitvorgabe, die die Vorderflanke des Alarmsignals ist, um die Zeit TAEdown verzögert ist. Ferner ist das Signal, das an den zweiten Eingangsanschluss B gegeben wird, ein Signal, dessen Anstiegszeitvorgabe, die die Rückflanke des Alarmsignals ist, um die Zeit TAEup verzögert ist, das heißt, dass es ein Signal ist, bei dem das Alarmsignal um die Zeit TAEup (= TAEdown) verzögert ist.
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Im Gegensatz dazu ist ein Signal, das an die Logikschaltung 74 gegeben wird, derartig, dass das Alarmsignal nur über die zweite Anstiegsverzögerungsschaltung 73 ausgegeben wird. Folglich ist das Ausgangssignal über die zweite Anstiegsverzögerungsschaltung 73 ein Signal, das zu der Zeitvorgabe der Vorderflanke auf den L-Pegel invertiert wird und zu der Zeitvorgabe, zu der die Rückflanke des Alarmsignals um die Zeit TAEmask verzögert ist, auf den H-Pegel invertiert wird, wie in (c) von 5 gezeigt.
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Indem die Verzögerungszeit TAEmask der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 länger als das Pulsintervall Ta des Alarmsignals (TAEmask > Ta) eingestellt wird, ist es möglich, eine H-Pegel-Periode zu maskieren, die das Pulssignalintervall Ta der Pulssignalfolge, die das Alarmsignal bildet, anzeigt. Das heißt, dass die zweite Anstiegsverzögerungsschaltung 73 den Kondensator 87 über den p-Kanal-FET 84 zu der Zeitvorgabe lädt, zu der das Alarmsignal auf den H-Pegel invertiert wird. Allerdings ist die Verzögerungszeit TAEmask der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 länger als das Pulsintervall Ta des Alarmsignals (TAEmask > Ta) eingestellt.
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Folglich wird das Alarmsignal auf den L-Pegel invertiert, bevor die Ladespannung des Kondensators Vchg 87 die Referenzspannung Vref erreicht, indem der Kondensator 87 aufgeladen wird.
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Als Folge davon tritt es, da der n-Kanal-FET 85 sich einschaltet und die elektrische Ladung, mit der der Kondensator 87 aufgeladen wird, sofort entladen wird, nicht auf, dass die Ladespannung des Kondensators Vchg 87 die Referenzspannung Vref erreicht und somit wird die Ausgabe des Komparators 88 auf dem L-Pegel gehalten. Daher wird, selbst wenn das Alarmsignal als die zuvor beschriebene Art von Pulssignalfolge gegeben wird, das Signal, das an die Logikschaltung 74 gegeben wird, über den Zeitraum, in dem das Alarmsignal eingegeben wird, auf dem L-Pegel gehalten.
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Folglich wird durch das Alarmsignal, das von der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 bezüglich der Verzögerung gesteuert wird, das bezüglich der Verzögerung gesteuerte Alarmsignal über die erste Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und die Abfallverzögerungsschaltung 72 in Folge wie zuvor beschrieben über den Zeitraum, in dem das Alarmsignal eingegeben wird, an den Multiplexer 66 gegeben und über den Multiplexer 66 ausgegeben. Ferner hält die Eingabe des Alarmsignals an und das Signal, das an die Logikschaltung 74 von der zweiten Anstiegsverzögerungsschaltung 73 gegeben wird, wird auf den H-Pegel invertiert, und infolge dessen wird das unter den zuvor beschriebenen Bedingungen erzeugte PWM-Signal über den Multiplexer 66 ausgegeben.
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Als Folge davon wird das Alarmsignal oder das PWM-Signal alternativ über den Multiplexer 66 ausgewählt und über den zuvor erwähnten Ausgangstransistor 38 nach außen ausgegeben. Insbesondere gibt der Multiplexer 66 dann, wenn das Alarmsignal darin eingegeben wird, vorzugsweise das Alarmsignal anstelle des PWM-Signals aus. Folglich kann es durch Detektieren eines Signals, das extern über den Ausgangstransistor 38 ausgegeben wird, möglich sein, in der normalen Zeit die Temperatur der IGBT 14, 15 und 16 aus dem PWM-Signal zu überwachen. Zudem ist es dann, wenn eine Anomalie auftritt, möglich, die Art der Anomalie aus dem Alarmsignal zu bestimmen.
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Um eine weitere Beschreibung der Verzögerungssteuerung des Alarmsignals durch die erste und die zweite Anstiegsverzögerungsschaltung 71 und 73 und die Abfallverzögerungsschaltung 72 hinzuzufügen, wird das Alarmsignal hier dann erzeugt, wenn ein anomaler Abfall der zuvor beschriebenen Steuerspannung Vcc oder ein Überstrom des IGBT 14 (15, 16) in einer der Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z detektiert wird. Folglich wird niemals ein Alarmsignal ausgegeben, wenn der Leistungsumsetzer normal arbeitet. Daher erzeugt die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 ständig ein PWM-Signal, das auf die Temperatur des IGBT 14 (15, 16) reagiert, und gibt das PWM-Signal extern über den Multiplexer 66 aus.
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Wenn eine der Ansteuerschaltungen 3X, 3Y und 3Z ein Alarmsignal in einer solchen Situation aussendet, wird das Alarmsignal an die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 gegeben. Dann wählt die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 das Alarmsignal aus und gibt dieses anstelle des PWM-Signals als ein Ergebnis des Eingangs des Alarmsignals wie zuvor beschrieben aus. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn keine Verzögerungssteuerung des Alarmsignals ausgeführt wird, die Schaltsteuerung des Multiplexers 66 zu der Zeitvorgabe, zu der das Alarmsignal eingegeben wird, ausgeführt. Als Folge davon besteht die Gefahr, dass nach der Schaltsteuerung das Alarmsignal ausgegeben wird, wobei das PWM-Signal auf dem L-Pegel bleibt, wie beispielsweise in 6 dargestellt.
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Dann überlappen sich an dem Punkt des Umschaltens von dem PWM-Signal das Alarmsignal der L-Pegel des PWM-Signals und der L-Pegel des Alarmsignals miteinander und die anfängliche Pulsbreite des Alarmsignals wird scheinbar breiter als die ursprüngliche Pulsbreite Tvd. Als Folge davon tritt ein Gesamtfehler Terror in der Messung der Pulsbreite des Alarmsignals auf, wodurch ein Problem bei der Bestimmung der Art des Alarmsignals auf der Basis der Pulsbreite ausgelöst wird.
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In dieser Hinsicht wird gemäß der Verzögerungssteuerung des Alarmsignals die zuvor beschriebene Verzögerungssteuerung bei dem Alarmsignal, das in die Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 eingegeben wird, ausgeführt. Daher wird, nachdem die Schaltsteuerung des Multiplexers 66 bei der Zeitvorgabe ausgeführt worden ist, zu der das Alarmsignal eingegeben worden ist, ein Alarmsignal, das um die Zeit TAEdown (= TAEup) verzögert ist, an den Multiplexer 66 gegeben. Als Folge davon wird das Alarmsignal, das in der zuvor beschriebenen Weise verzögert ist, als die Ausgabe des Multiplexers 66 wie in 7 gezeigt erhalten. Folglich kommt es nicht vor, dass sich die Pulsbreite des Alarmsignals, das von der Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 ausgegeben wird, ändert. Folglich ist es möglich, die Pulsbreite des Alarmsignals genau zu messen und einen Anomalienfaktor des Alarmsignals auf der Seite des zuvor beschriebenen Umrichtersteuerabschnitts, der das Alarmsignal überwacht, zu identifizieren.
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Somit ist es gemäß der zuvor beschriebenen Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung durch das Verwenden eines externen Ausgangsanschlusses eines Alarmsignals möglich, beim Detektieren einer Anomalie der IGBT 14, 15 und 16 ein Alarmsignal, das die Art der Anomalie anzeigt, anstelle des PWM-Signals auszugeben, während kontinuierlich Informationen, die sich auf die Temperaturen der IGBT 14, 15 und 16 beziehen, die Halbleiterelemente sind, als ein PWM-Signal ausgegeben werden, das mit einer höchsten Temperatur der Temperaturen korreliert ist. Folglich kann ein gemeinsamer externer Ausgangsanschluss für den Ausgangsanschluss des PWM-Signals und den Ausgangsanschluss des Alarmsignals verwendet werden, und folglich gibt es keine Notwendigkeit, die Anzahl der in einem IPM verwendeten Ausgangsanschlüsse zu erhöhen.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, ein Unterscheiden zwischen dem PWM-Signal und dem Alarmsignal zu vereinfachen, indem die Temperaturinformationen eines PWM-Signals mit der Temperatur korreliert werden und der Zyklus des PWM-Signals kürzer als die Pulsbreite des Alarmsignals eingestellt wird. Folglich ist es einfach, zwischen diesen zu unterscheiden, obwohl das PWM-Signal und das Alarmsignal unter Verwendung eines gemeinsamen externen Ausgangsanschlusses nach außen ausgegeben werden. Folglich tritt kein Problem beim externen Ausgeben der beiden Signale auf. Ebenso ist es möglich, eine Temperaturanomalie der Halbleiterelemente aus dem PWM-Signal zu überwachen, und in dieser Hinsicht tritt ebenfalls kein Problem auf. Folglich ist der praktische Vorteil der Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung immens.
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Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann anstelle des Bereitstellens der speziellen Temperatursignal-Ausgabeschaltung 6 in der dargestellten Ausführungsform es auch möglich sein, eine Schaltungsfunktion zu installieren, die das PWM-Signal als Antwort auf eine Temperatur, die über die Temperaturdetektionsdiode 18 detektiert wird, zu erzeugen und eine Schaltungsfunktion zu installieren, die wahlweise das PWM-Signal oder das Alarmsignal in jeder der mehreren Ansteuerschaltungen 3U bis 3Z ausgibt.
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Zudem ist der Multiplexer 66 hier in Abhängigkeit davon, ob das Alarmsignal eingegeben wird oder nicht, bezüglich des Schaltens gesteuert worden, aber es ist auch möglich, den Multiplexer 66 unter Verwendung beispielsweise des vorher beschriebenen Schutzsignals Sp bezüglich des Schaltens zu steuern. Abgesehen davon kann die Erfindung auf verschiedene Weise abgewandelt und implementiert werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leistungsumsetzer-Steuervorrichtung
- 2
- Umrichter
- 3U bis 3Z
- Ansteuerschaltung
- 4
- Wechselstromverbraucher
- 6
- Temperatursignal-Ausgabeschaltung
- 11 bis 16
- Halbleiterelement (IGBT)
- 18
- Temperaturdetektionsdiode
- 21 bis 26
- Freilaufdiode
- 31
- Gate-Steuerschaltung
- 32
- Steuerspannungs-Detektionsschaltung (Schutzschaltung)
- 33
- Stromstärkedetektionsschaltung (Schutzschaltung)
- 34
- Temperaturdetektionsschaltung (Schutzschaltung)
- 35
- Schutzsignal-Erzeugungsschaltung
- 36
- ODER-Schaltung
- 37
- Alarmsignal-Erzeugungsschaltung
- 38
- Ausgabetransistor (Ausgabeschaltung)
- 61X, 61Y, 61Z
- Temperaturdetektionsschaltung
- 62
- Maximalwertselektor
- 63
- Begrenzer
- 64
- Komparator
- 65
- Oszillator
- 66
- Multiplexer (Ausgabesteuerschaltung)
- 67
- Ausgabetransistor
- 71
- erste Anstiegsverzögerungsschaltung
- 72
- Abfallverzögerungsschaltung
- 73
- zweite Anstiegsverzögerungsschaltung
- 74
- Logikschaltung
