DE3603050C2

DE3603050C2 -

Info

Publication number: DE3603050C2
Application number: DE19863603050
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr.-Ing. 1000 Berlin De Nestler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1989-06-01
Also published as: DE3603050A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a semiconductor circuit arrangement according to the preamble of the claim.

Eine solche Halbleiter-Schaltungsanordnung ist durch die GB 21 05 927 A bekannt. Dort wird die Reihenschaltung von Thyri stor und niedrig sperrendem Feldeffekttransistor durch ein gleich zeitig den Steueranschlüssen zugeführtes positives Steuersignal eingeschaltet. Zum Ausschalten der Anordnung wird der Feldeffekt transistor gesperrt. Durch das Sperren der Kathodenstrecke des Thy ristors wird der Laststrom gezwungen, über den Steueranschluß des Thyristors zu fließen. Bis der Thyristor nun aber aus der Sättigung kommt und tatsächlich sperrt, bewirkt der Laststrom über den für einen derartig hohen Strom nicht ausgelegten Strompfad eine starke Erwärmung des Thyristors, so daß dieser leicht beschädigt oder gar zerstört wird.Such a semiconductor circuit arrangement is characterized by the GB 21 05 927 A known. There is the series connection of Thyri stor and low blocking field effect transistor by an equal positive control signal supplied to the control connections in good time switched on. The field effect is used to switch off the arrangement transistor blocked. By blocking the cathode section of the Thy The load current is forced via the control connection of the transistor Flow thyristors. Until the thyristor is now out of saturation comes and actually blocks, the load current causes over the for such a high current not designed current path a strong one Heating the thyristor so that it is easily damaged or even gets destroyed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Halbleiter-Schaltungsanordnung derart auszugestalten, daß ein si cheres Abschalten der Anordnung erfolgt, ohne daß der Laststrom den Thyristor schädigen kann. The invention has for its object the above To design semiconductor circuit arrangement such that a si The arrangement is switched off without the load current Thyristor can damage.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch ge kennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the ge in claim identified features solved.

Der Laststrom ist vorteilhafterweise also beim Abschalten durch Sperren des Feldeffekttransistors in den Parallelkreis mit dem ab schaltbaren Leistungshalbleiter kommutiert, das heißt der Laststrom muß nicht in den Thyristor gefährdender Weise über dessen Steuer elektrode fließen. Die endgültige Abschaltung über den abschaltbaren Leistungshalbleiter (insbesondere GTO-Thyristor) ist dann unproble matisch.The load current is therefore advantageously when switched off Blocking the field effect transistor in the parallel circuit with the switchable power semiconductors commutated, i.e. the load current does not have to control the thyristor in a dangerous manner electrode flow. The final shutdown via the shutdown Power semiconductors (especially GTO thyristor) are then unproblematic matically.

Zwar ist es bereits durch die DE 34 25 414 A1 bekannt, einen Thyri stor mit einem niedrig sperrenden FET in Reihe zu legen und dieser Reihenschaltung ein abschaltbares Halbleiterelement parallel zu schalten, wobei jedoch der Thyristor, ein GTO-Thyristor (oder ein SIT) und das abschaltbare Halbleiterelement ein zweiter FET ist. Die Gateanschlüsse vom zweiten FET und vom GTO-Thyristor sind mit einander und mit einer Steuerspannungsquelle verbunden. Zwischen den Gateschlüssen und dem Source-Anschluß des zweiten FET liegt ein Schwellwertglied. Allerdings ist in diesem bekannten Fall die Steuersequenz der drei steuerbaren Bauelemente eine andere: das Abschalten des GTO-Thyristors wird durch Sperren des mit ihm in Reihe liegenden ersten FET eingeleitet. Der Thyristorstrom fließt nun auch durch das Thyristor-Gate und das Schwellwertglied. Dessen Spannung hält den zweiten FET aber leitend und verhindert ein schnelles Ansteigen der Thyristorspannung und das Entstehen von übermäßigen Schaltverlusten im Thyristor.It is already known from DE 34 25 414 A1, a thyri stor with a low blocking FET and this Series connection of a semiconductor element that can be switched off in parallel switch, however, the thyristor, a GTO thyristor (or a SIT) and the switchable semiconductor element is a second FET. The gate connections of the second FET and the GTO thyristor are included each other and connected to a control voltage source. Between the gates and the source of the second FET a threshold element. However, in this known case the Control sequence of the three controllable components another: the Turning off the GTO thyristor is done by locking it in with it Series first FET initiated. The thyristor current flows now also through the thyristor gate and the threshold element. Whose However, voltage keeps the second FET conductive and prevents it rapid rise in thyristor voltage and the emergence of excessive switching losses in the thyristor.

Die Anordnung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigenThe arrangement according to the invention is described below Embodiment explained in more detail. Show it

die Fig. 1 die prinzipielle Anordnung gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows the basic arrangement according to the invention and

die Fig. 2 ihren Einsatz bei einem Drehstromwechselrichter. Fig. 2, their use in a three-phase inverter.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Thyristor bezeichnet, der in Reihe mit einem niedrig sperrenden Feldeffekttransistor 3 liegt. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt ein GTO-Thyristor 2. Die Reihenschaltung ist mit den Klemmen 4 und 5 verbunden, an die eine Gleichstromquelle angeschlossen ist.In Fig. 1, 1 denotes a thyristor which is in series with a low-blocking field-effect transistor 3 . A GTO thyristor 2 is connected in parallel with this series connection. The series connection is connected to terminals 4 and 5 , to which a direct current source is connected.

Zum Einschalten der Anordnung wird der Thyristor 1 gezündet und der Feldeffekttransistor gleichzeitig leitend gemacht. .To switch on the arrangement, the thyristor 1 is ignited and the field effect transistor is simultaneously made conductive. .

Zum Ausschalten der Anordnung wird nach Beendigung des Zündimpulses für den Thyristor 1 der GTO-Thyristor 2 gezündet und danach der Feldeffekt transistor 2 gesperrt. Nach Ablauf der Löschzeit des Thyristors 1 wird der GTO-Thyristor 2 wieder abgeschaltet.To switch off the arrangement, the GTO thyristor 2 is ignited after termination of the firing pulse for the thyristor 1 and then the field effect transistor 2 is blocked. After the extinction time of the thyristor 1 , the GTO thyristor 2 is switched off again.

In der Fig. 2 ist ein Drehstrom-Wechselrichter dargestellt, der von einer Gleichstromquelle 6 gespeist wird. Die Thyristoren der dargestell ten Brückenschaltung sind mit 11, 12, ... 16 bezeichnet. Dabei liegt der Thyristor 11 in dem einen Zweig, der Thyristor 14 in dem anderen Zweig eines Zweigpaares; entsprechendes gilt für die Thyristoren 13 und 16 sowie für die Thyristoren 15 und 12.In FIG. 2, a three-phase inverter is shown, which is fed from a DC power source 6. The thyristors of the bridge circuit shown are designated 11 , 12 , ... 16 . The thyristor 11 is in one branch, the thyristor 14 in the other branch of a pair of branches; the same applies to thyristors 13 and 16 and to thyristors 15 and 12 .

Dem Thyristor 11 ist eine Rückstromdiode 41, dem Thyristor 13 eine Rück stromdiode 43 usf. parallelgeschaltet.The thyristor 11 has a reverse current diode 41 , the thyristor 13 a reverse current diode 43, etc., connected in parallel.

Die Thyristoren 11, 13, 15 sind über einen Feldeffekttransistor 31 mit dem positiven Pol, die Thyristoren 14, 16, 12 über einen Feldeffekt transistor 32 mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 6 verbun den.The thyristors 11 , 13 , 15 are connected via a field effect transistor 31 to the positive pole, the thyristors 14 , 16 , 12 via a field effect transistor 32 to the negative pole of the DC voltage source 6 .

Parallel zur Reihenschaltung des Thyristors 11 mit dem Feldeffekttransi stor 31 ist ein GTO-Thyristor 21 geschaltet. Für diese drei Bausteine verläuft das Ausschalten und Abschalten entsprechend der anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise.A GTO thyristor 21 is connected in parallel with the series connection of the thyristor 11 with the field effect transistor 31 . For these three components, the switching off and switching off takes place in the manner described with reference to FIG. 1.

Parallel zur Reihenschaltung des Thyristors 13 mit dem Feldeffekttransi stor 31 liegt ein GTO-Thyristor 23. Auch für diese Bausteine verläuft das Einschalten und Abschalten entsprechend der anhand der Fig. 1 be schriebenen Weise; gemäß der Wirkungsweise eines Wechselrichters er folgen dabei die Zündeinsätze für die Thyristoren 11 und 13 zeitlich versetzt.Parallel to the series connection of the thyristor 13 with the field effect transistor 31 is a GTO thyristor 23 . For these modules, the switching on and off is carried out according to the manner described with reference to FIG. 1; according to the mode of operation of an inverter, he follow the ignition inserts for the thyristors 11 and 13 at different times.

Parallel zur Reihenschaltung des Thyristors 15 und dem FET 31 ist schließlich ein GTO-Thyristor 25 geschaltet; für das Ein- und Abschalten gilt das oben Gesagte entsprechend.Finally, a GTO thyristor 25 is connected in parallel with the series connection of the thyristor 15 and the FET 31 ; the above applies accordingly for switching on and off.

Ferner ist der Reihenschaltung aus dem Thyristor 14 und dem FET 32 ein GTO-Thyristor 24, der Reihenschaltung aus dem Thyristor 16 und dem FET 32 ein GTO-Thyristor 26 und der Reihenschaltung aus dem Thyristor 12 und dem FET 32 ein GTO-Thyristor 22 parallelgeschaltet. Für jede der drei zusammengehörenden Bausteine (Thyristor 14, FET 32, GTO-Thyristor 24 usf.) gilt für das Ein- und Abschalten die anhand der Fig. 1 beschriebene Arbeitsweise.Furthermore, the series circuit comprising the thyristor 14 and the FET 32 is a GTO thyristor 24 , the series circuit comprising the thyristor 16 and the FET 32 is a GTO thyristor 26 and the series circuit comprising the thyristor 12 and the FET 32 is a GTO thyristor 22 . For each of the three related components (thyristor 14 , FET 32 , GTO thyristor 24, etc.), the method of operation described with reference to FIG. 1 applies to switching on and off.

Claims

Semiconductor circuit arrangement for a self-commutated thyristor power converter, each thyristor ( 1 in FIG. 1; 11 13 , 15 and 14, 16 , 12 in FIG. 2) in series with low blocking of the field effect transistor ( 3 in FIG. 1; 31 and 32 in Fig. 2) is connected between the poles of a direct current source, characterized in that each series circuit has a power semiconductor which can be switched off ( 2 in Fig. 1; 21 , 23 , 25 and 24, 26 , 22 in Fig. 2) is connected in parallel , and that to switch on the arrangement the thyristor is fired and the field effect transistor is made conductive and to switch off the arrangement after termination of the firing pulse for the thyristor the switchable power semiconductor is ignited and then the field effect transistor is blocked, after which, ie after the extinguishing time of the thyristor, the power semiconductor that can be switched off is deleted.