DE4032014A1

DE4032014A1 - Treiberschaltung fuer leistungsschalteinrichtungen

Info

Publication number: DE4032014A1
Application number: DE4032014A
Authority: DE
Inventors: Masanori Fukunaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1991-05-23
Also published as: JPH03169273A; US5099138A; FR2654883A1; FR2654883B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für Leistungs schalteinrichtungen, die zwischen einem Hochspannungs-Lei stungsanschluß und einem Niederspannungs-Leistungsanschluß in Totem-Pole-Schaltung geschaltet sind.

Das Blockschaltbild von Fig. 1 zeigt einen Wechselrichter mit Pulsbreitensteuerung bzw. Pulswechselrichter einer Drehstrom-Brückenschaltung, der allgemein zum Antreiben eines Motors 1, z. B. eines bürstenlosen Drehstrommotors, verwendet wird. Wie Fig. 1 zeigt, sind drei Paare von Lei stungsschalteinrichtungen 2U und 2L, 3U und 3L sowie 4U und 4L, die in Totem-Pole-Schaltung geschaltet sind, parallel zwischen einem Hochspannungs-Leistungsanschluß P und einem Niederspannungs-Leistungsanschluß N angeordnet. Die Lei stungsschalteinrichtungen 2U, 2L, 3U, 3L, 4U und 4L werden durch Steuersignale von einer Steuerschaltung 5 ein- bzw. ausgeschaltet.

Das Blockschaltbild von Fig. 2 zeigt einen Teil der Steuer schaltung 5, der die Einphasen-Leistungsschalteinrichtungen 2U und 2L betrifft. In der Schaltung nach Fig. 2 werden als die Leistungsschalteinrichtungen 2U und 2L Isolierschicht- Bipolartransistoren bzw. IGBTs 6U und 6L verwendet.

In Fig. 2 erzeugt ein Ein-Aus-Befehlssignalerzeuger 7 Be fehlssignale zur Ein-Aus-Steuerung der IGBTs 6U und 6L und liefert diese Signale an einen Eingangsanschluß 8U eines oberen Zweigs einer Hochspannungsseite bzw. einen weiteren Eingangsanschluß 8L eines unteren Zweigs einer Niederspan nungsseite. Der Pegel des am Eingangsanschluß 8U empfan genen Befehlssignals wird in einem Pegelumsetzer 9 erhöht und einem Treiberverstärker 10U zugeführt, an dem eine hohe Quellenspannung VP anliegt, während das am Eingangsanschluß 8L empfangene Befehlssignal direkt einem Treiberverstärker 10L zugeführt wird, an dem eine niedrige Quellenspannung VN anliegt. Der Pegelumsetzer 9 kann ein opto-elektronischer Koppler 11 sein, der eine Lichtquelle 11a und einen Licht empfänger 11b aufweist, wie beispielsweise Fig. 4 zeigt. Das Befehlssignal vom Eingangsanschluß 8U wird der Licht quelle 11a zugeführt, und der Lichtempfänger 11b ist mit der hohen Quellenspannung VP verbunden, so daß ein Befehls signal mit hohem Spannungspegel erzeugt wird. Die Treiber verstärker 10U und 10L verstärken die empfangenen Befehls signale. Das Ausgangssignal des Treiberverstärkers 10U wird dem Gate des IGBT 6U des oberen Zweigs durch einen Gate- Widerstand RGU zugeführt, und das Ausgangssignal des Trei berverstärkers 10L wird dem Gate des IGBT 6L des unteren Zweigs durch einen weiteren Gate-Widerstand RGL zugeführt.

Fig. 3 ist ein Impulsdiagramm, das die Ein-Aus-Signale zeigt, die an die Eingangsanschlüsse 8U und 8L geführt werden. Angenommen, der IGBT 6U des oberen Zweigs und der IGBT 6L des unteren Zweigs werden gleichzeitig eingeschal tet, so tritt am Hochspannungs-Leistungsanschluß P und am Niederspannungs-Leistungsanschluß N ein Kurzschluß auf, und ein großer Kurzschlußstrom fließt zu den IGBTs 6U und 6L, so daß sie durchbrechen können. Um dies zu vermeiden, sind zwischen den Ein-Aus-Befehlssignalen Totzeiten TR des obe ren und unteren Zweigs vorgesehen, die an die Eingangsan schlüsse 8U und 8L geführt werden. Dazu umfaßt der Ein-Aus- Befehlssignalerzeuger 7 von Fig. 2 einen Triggersignaler zeugungsteil 7a und einen Totzeiterzeugungsteil 7b. Der Triggersignalerzeugungsteil 7a erzeugt Triggersignale ohne Berücksichtigung von Totzeiten TR des oberen und unteren Zweigs, während der Totzeiterzeugungsteil 7b die Totzeiten TR des oberen und unteren Zweigs für die Signale erzeugt. Diese Funktionen des Triggersignalerzeugungsteils 7a und des Totzeiterzeugungsteils 7b sind z. B. durch einen Mikro computer implementiert. Alternativ kann die Funktion des Triggersignalerzeugungsteils 7a durch einen Mikrocomputer implementiert sein, während die Funktion des Totzeiterzeu gungsteils 7b durch einen Schaltkreis wie etwa eine Ver zögerungslogik implementiert sein kann.

Bei der so aufgebauten konventionellen Treiberschaltung für Leistungsschalteinrichtungen müssen die Totzeiten TR für den oberen und unteren Zweig notwendigerweise zwischen den Ein-Aus-Befehlssignalen für den oberen und unteren Zweig vorgesehen sein. Daher ist die Verarbeitung zur Erzeugung der Ein-Aus-Befehlssignale kompliziert, und die Belastung des Mikrocomputers wird insbesondere im Fall häufiger Schaltvorgänge erheblich erhöht.

Andererseits ist das Zeitintervall der Totzeiten TR des oberen und des unteren Zweigs in Abhängigkeit von den Ein- und Ausschaltzeiten der Leistungsschalteinrichtungen und den Verzögerungszeiten der Treiberverstärker bestimmt. Die Ein- und Ausschaltzeiten der Leistungsschalteinrichtungen ändern sich mit dem Typ und der Kapazität der Leistungs schalteinrichtungen oder mit den Lastbedingungen. Es ist erforderlich, das Zeitintervall der Totzeiten TR des oberen und unteren Zweigs, das allgemein mit unveränderlicher Dauer vorgegeben wird, auf die unter den schlechtesten Be dingungen bestimmte längste Dauer einzustellen. Außerdem ist es nachteilig, daß die Totzeiten TR des oberen und des unteren Zweigs neu vorgegeben werden müssen, wenn sich die Art der Leistungsschalteinrichtungen oder die Lastzustände ändern.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Treiber schaltung für Leistungsschalteinrichtungen, die regelmäßig korrekte Totzeiten des oberen und unteren Zweigs liefern kann, ohne daß eine vorherige Einstellung solcher Totzeiten erfolgen muß, und zwar auch im Fall einer Änderung der Art der Leistungsschalteinrichtungen oder der Lastbedingungen.

Durch die Erfindung wird eine Treiberschaltung angegeben zum Treiben einer ersten und einer zweiten Leistungsschalt einrichtung, die zwischen einem Hochspannungs-Leistungsan schluß und einem Niederspannungs-Leistungsanschluß in Totem-Pole-Schaltung geschaltet sind.

Diese Treiberschaltung umfaßt einen mit der ersten Lei stungsschalteinrichtung verbundenen ersten Überwachungs schaltkreis zur Überwachung von Ein-Aus-Zuständen der er sten Leistungsschalteinrichtung und Erzeugung eines ersten Überwachungssignals, einen mit der zweiten Leistungsschalt einrichtung verbundenen zweiten Überwachungsschaltkreis zur Überwachung von Ein-Aus-Zuständen der zweiten Leistungs schalteinrichtung und Erzeugung eines zweiten Überwachungs signals, einen Befehlssignalerzeuger zur Erzeugung eines ersten Befehlssignals, das die Ein-Aus-Schaltung der ersten Leistungsschaltungseinrichtung bestimmt, und eines zweiten Befehlssignals, das die Ein-Aus-Schaltung der zweiten Lei stungsschalteinrichtung bestimmt, eine mit dem zweiten Überwachungsschaltkreis und dem Befehlssignalerzeuger ver bundene erste Treibereinrichtung, die das zweite Überwa chungssignal und das erste Befehlssignal empfängt und der ersten Leistungsschalteinrichtung ein erstes Treibersignal zum Einschalten zuführt, wenn das zweite Überwachungssignal einen Aus-Zustand der zweiten Leistungsschaltungseinrich tung bezeichnet und das erste Befehlssignal die Einschal tung der ersten Leistungsschalteinrichtung bestimmt, und eine mit der ersten Überwachungseinrichtung und dem Be fehlssignalerzeuger verbundene zweite Treibereinrichtung, die das erste Überwachungssignal und das zweite Befehls signal empfängt und der zweiten Leistungsschalteinrichtung ein zweites Treibersignal zum Einschalten zuführt, wenn das erste Überwachungssignal einen Aus-Zustand der ersten Lei stungsschalteinrichtung bezeichnet und das zweite Befehls signal das Einschalten der zweiten Leistungsschalteinrich tung bestimmt.

Da die Treiberschaltung gemäß der Erfindung für Leistungs schalteinrichtungen erste und zweite Überwachungsschalt kreise zur Überwachung von Ein-Aus-Zuständen von ersten und zweiten Leistungsschalteinrichtungen in Totem-Pole-Schal tung sowie erste und zweite Treiber zum abwechselnden Trei ben der ersten und zweiten Leistungsschalteinrichtungen unter vorbestimmten Bedingungen auf der Basis von vom ersten und zweiten Überwachungsschaltkreis empfangenen Überwachungssignalen und von Befehlssignalen, die den Ein- Aus-Zustand der ersten und zweiten Leistungsschalteinrich tungen bestimmen, umfaßt, wird zwangsläufig automatisch eine Totzeit zwischen dem Einschalten der einen Leistungs schalteinrichtung und dem Einschalten der anderen Lei stungsschalteinrichtung vorgesehen, ohne daß eine Totzeit des oberen und unteren Zweigs für die Befehlssignale zum Ein- bzw. Ausschalten der ersten und zweiten Leistungs schalteinrichtung vorgegeben wird, so daß auch bei einer Änderung der Art der Leistungsschalteinrichtungen oder der Lastbedingungen ordnungsgemäße Totzeiten für den oberne und unteren Zweig regelmäßig vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltung eines kon ventionellen Drehstrom-Pulswechselrichters;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer konventionellen Treiberschaltung für eine Leistungsschaltein richtung;

Fig. 3 ein Impulsdiagramm, das Totzeiten eines oberen und unteren Zweigs für Befehlssignale zeigt;

Fig. 4 ein Schaltbild eines beispielsweisen Aufbaus eines Pegelumsetzers;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Treiberschaltung für Leistungsschaltein richtungen gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das die Implementierung des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 zeigt;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm, das den Betrieb der Schal tung von Fig. 6 verdeutlicht;

Fig. 8 bis 13 Schaltbilder, die verschiedene beispielsweise Ausbildungen zur Überwachung von Ein-Aus-Zu ständen von Leistungsschalteinrichtungen zeigen; und

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer weiteren beispiels weisen Ausbildung eines Überwachungsschalt kreises.

Das Blockschaltbild von Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbei spiel der Treiberschaltung für Leistungsschalteinrichtun gen. Ebenso wie Fig. 2 zeigt auch Fig. 5 nur Einphasen-Lei stungsschalteinrichtungen 2U und 2L, die in Totem-Pole- Schaltung zwischen einem Hochspannungs-Leistungsanschluß P und einem Niederspannungs-Leistungsanschluß N liegen.

Nach Fig. 5 erzeugt ein Ein-Aus-Befehlssignalgeber 7 Be fehlssignale zur Ein-Aus-Steuerung der Leistungsschaltein richtungen 2U und 2L und führt diese Signale den Eingangs anschlüssen 8U bzw. 8L zu. Die an den Eingangsanschlüssen 8U und 8L empfangenen Befehlssignale werden Entscheidern 12U bzw. 12L zugeführt. Überwachungsschaltkreise 13U und 13L überwachen Ein-Aus-Zustände der Leistungsschalteinrich tungen 2U und 2L. Der Pegel des Ausgangssignals des Über wachungsschaltkreises 13U des oberen Zweigs wird von einem Pegelumsetzer 14 verringert und dem Entscheider 12L des unteren Zweigs zugeführt, während das Ausgangssignal des Überwachungsschaltkreises 13L des unteren Zweigs direkt in den Entscheider 12U des oberen Zweigs eingeführt wird. Der Pegelumsetzer 14 kann ein optoelektronischer Koppler 11 sein, wie er beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn ein vom Ein-Aus-Befehlssignalgeber 7 empfangenes Be fehlssignal das Einschalten der Leistungsschalteinrichtung 2U des oberen Zweigs bestimmt und das Ausgangssignal des Überwachungsschaltkreises 13L den Aus-Zustand der Lei stungsschalteinrichtung 2L des unteren Zweigs bezeichnet, liefert der Entscheider 12U ein Treibersignal zum Einschal ten der Leistungsschalteinrichtung 2U des oberen Zweigs. Dieses Treibersignal wird vom Pegelumsetzer 9, der z. B. durch den optoelektronischen Koppler 11 von Fig. 4 gebildet ist, angehoben und dem Gate der Leistungsschalteinrichtung 2U des oberen Zweigs über einen Treiberverstärker 10U und einen Gate-Widerstand RGU zugeführt. Dadurch wird die Lei stungsschalteinrichtung 2U des oberen Zweigs eingeschaltet.

Wenn andererseits ein vom Ein-Aus-Befehlssignalgeber 7 empfangenes Befehlssignal das Einschalten der Leistungs schalteinrichtung 2L des unteren Zweigs bestimmt und das Ausgangssignal des Überwachungsschaltkreises 13U einen Aus zustand der Leistungsschalteinrichtung 2U des oberen Zweigs bezeichnet, liefert der Entscheider 12L ein Treibersignal zum Einschalten der Leistungsschalteinrichtung 2L des unte ren Zweigs. Dieses Treibersignal wird dem Gate der Lei stungsschalteinrichtung 2L des unteren Zweigs durch einen Treiberverstärker 10L und einen Gate-Widerstand RGL zuge führt. Dadurch wird die Leistungsschalteinrichtung 2L des unteren Zweigs eingeschaltet.

Das Blockschaltbild von Fig. 6 zeigt einen beispielsweisen Aufbau, der unter Anwendung von IGBTs 6U und 6L, UND-Glie dern 15U und 15L und Nichtgliedern 16U und 16L als die Lei stungsschalteinrichtungen 2U und 2L bzw. die Entscheider 12U und 12L bzw. die Überwachungsschaltkreise 13U und 13L von Fig. 5 implementiert ist. Der Betrieb der Schaltung von Fig. 6 wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Impuls diagramm von Fig. 7 erläutert.

Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t1 ein am Eingangsan schluß 8L empfangenes Befehlssignal S1L von einem Hochpe gel, der das Einschalten des IGBT 6L des unteren Zweigs bestimmt, auf einen das Ausschalten bestimmenden Niedrig pegel fällt, während ein am Eingangsanschluß 8U empfangenes Befehlssignal S1U gleichzeitig von einem Niedrigpegel, der das Ausschalten des IGBT 6U des oberen Zweigs bestimmt, auf einen das Einschalten bestimmenden Hochpegel angehoben wird. Ein vom UND-Glied 15L geliefertes Treibersignal S3L nimmt aufgrund des Niedrigpegels des Befehlssignals S1L einen Niedrigpegel an, wodurch eine Gate-Spannung VGL (d. h. ein auf einer Emitterspannung VEL basierender Span nungswert) des IGBT 6L abzufallen beginnt. Das Nichtglied 16L empfängt die Gate-Spannung VGL, um Ein-Aus-Zustände des IGBT 6L zu überwachen. Der IGBT 6L wird zum Zeitpunkt t2 abgeschaltet, wenn die Gate-Spannung VGL unter eine Schwel lenspannung VTH(6L) des IGBT 6L fällt. Eine Schwellenspan nung VTH(16L) des Nichtglieds 16L ist niedriger als die Schwellenspannung VTH(6L) des IGBT 6L vorgegeben. Nach dem Abschalten des IGBT 6L wird zum Zeitpunkt t3 die Gate-Span nung VGL niedriger als die Schwellenspannung VTH(16L) des Nichtglieds 16L, so daß ein vom Nichtglied 16L geliefertes Uberwachungssignal S2L von einem Niedrigpegel auf einen Hochpegel steigt.

Das Hochpegel-Befehlssignal S1U wird gleichzeitig dem UND- Glied 15U zugeführt, und somit steigt ein vom UND-Glied 15U geliefertes Treibersignal S3U von einem Niedrigpegel auf einen Hochpegel, wenn das Überwachungssignal S2L, das ein weiteres Eingangssignal des UND-Glieds 15U ist, hoch wird. Daraufhin beginnt eine Gate-Spannung VGU (d. h. ein auf einer Emitterspannung VEU basierender Spannungswert) anzu steigen. Ein vom Nichtglied 16U geliefertes Überwachungs signal S2U fällt zum Zeitpunkt t4 von einem Hochpegel auf einen Niedrigpegel, wenn die Gate-Spannung VGU die Schwel lenspannung VTH(16U) des Nichtglieds 16U überschreitet, und der IGBT 6U wird zum Zeitpunkt t5 eingeschaltet, wenn die Gate-Spannung VGU die Schwellenspannung VTH(6U) des IGBT 6U überschreitet.

Somit ist eine Totzeit mit einer Dauer TR zwischen dem Aus schalten des IGBT 6L und dem Einschalten des IGBT 6U defi niert.

Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t6 das Befehlssignal S1U auf einen Niedrigpegel fällt und das Befehlssignal S1L auf einen Hochpegel steigt. Aufgrund des Niedrigpegels des Befehlssignals S1U fällt ein vom UND-Glied 15U geliefertes Treibersignal S3U auf einen Niedrigpegel, wodurch die Gate- Spannung VGU des IGBT 6U zu fallen beginnt. Das Nichtglied 16U empfängt die Gate-Spannung VGU zur Überwachung von Ein- Aus-Zuständen des IGBT 6U. Zum Zeitpunkt t7 wird die Gate- Spannung VGU niedriger als die Schwellenspannung VTH(6U) des IGBT 6U, so daß der IGBT 6U ausgeschaltet wird. Die Schwellenspannung VTH(16U) des Nichtglieds 16U ist niedri ger als die Schwellenspannung VTH(6U) des IGBT 6U vorgege ben. Nachdem der IGBT 6U abgeschaltet ist, wird zum Zeit punkt t8 die Gate-Spannung VGU niedriger als die Schwellen spannung VTH(16U) des Nichtglieds 16U, so daß das vom Nichtglied 16U gelieferte Überwachungssignal S2U vom Niedrigpegel auf einen Hochpegel steigt.

Das Hochpegel-Befehlssignal S1L wird gleichzeitig dem UND- Glied 15L zugeführt, und somit steigt das vom UND-Glied 15L gelieferte Treibersignal S3L vom Niedrigpegel auf den Hoch pegel, wenn das Überwachungssignal S2U, das ein weiteres Eingangssignal des UND-Glieds 15L ist, hoch wird. Daraufhin beginnt die Gate-Spannung VGL des IGBT 6L anzusteigen. Das vom Nichtglied 16L gelieferte Überwachungssignal S2L fällt zum Zeitpunkt t9 vom Hochpegel auf einen Niedrigpegel, wenn die Gate-Spannung VGL die Schwellenspannung VTH(16L) des Nichtglieds 16L überschreitet, und der IGBT 6L wird zum Zeitpunkt t10 eingeschaltet, wenn die Gate-Spannung VGL die Schwellenspannung VTH(6L) des IGBT 6L überschreitet.

Dadurch ist eine weitere Totzeit der Dauer TR auch zwischen dem Abschalten des IGBT 6U und dem Einschalten des IGBT 6L definiert.

Es sei weiter angenommen, daß zum Zeitpunkt t11 das Be fehlssignal S1L ebenfalls hoch wird, wenn das Befehlssignal S1U einen Hochpegel hat. Das Überwachungssignal S2U vom Nichtglied 16U hat gleichzeitig einen Niedrigpegel, der den Ein-Zustand des IGBT 6U bezeichnet, und daher hält das Treibersignal S3L vom UND-Glied 15L den Niedrigpegel, den es erreicht hat, bevor das Befehlssignal S1L hoch wird. Somit wird ein Einschalten des IGBT 6L aufgrund des Hoch pegels des Befehlssignals S1L verhindert, wenn der IGBT 6U aufgrund des Hochpegels des Befehlssignals S1U eingeschal tet ist. Das Befehlssignal S1U fällt zum Zeitpunkt t12 vom Hochpegel auf einen Niedrigpegel, so daß der IGBT 6U aus geschaltet und der IGBT 6L eingeschaltet wird, was voll ständig dem vorher beschriebenen Betrieb nach dem Zeitpunkt t6 entspricht. Die Totzeit TR ist zu diesem Zeitpunkt wie oben beschrieben definiert.

Es sei angenommen, daß das Befehlssignal S1U zum Zeitpunkt t13 ebenfalls hoch wird, während das Befehlssignal S1L einen Hochpegel hat. Das Überwachungssignal S2L vom Nicht glied 16L hat den Niedrigpegel, der den Einschaltzustand des IGBT 6L bezeichnet, und daher hält das vom UND-Glied 15U gelieferte Treibersignal S3U den Niedrigpegel, den es erreicht hat, bevor das Befehlssignal S1U hoch wird. Somit wird ein Einschalten des IGBT 6U aufgrund des Hochpegels des Befehlssignals S1U verhindert, wenn sich der IGBT 6L wegen des Hochpegels des Befehlssignals S1L im Einschalt zustand befindet. Das Befehlssignal S1L fällt zum Zeitpunkt t14 vom Hochpegel auf einen Niedrigpegel, wodurch der IGBT 6L ausgeschaltet und der IGBT 6U eingeschaltet wird, was dem oben beschriebenen Betrieb nach dem Zeitpunkt t1 voll ständig gleicht. Die Totzeit TR zu diesem Zeitpunkt ist wie oben beschrieben definiert.

Somit werden die IGBTs 6U und 6L auch dann nicht gleich zeitig eingeschaltet, wenn die Befehlssignale S1U und S1L gleichzeitig hoch werden, während die Totzeit TR zwischen dem Ausschalten des einen IGBT und dem Einschalten des anderen IGBT zwangsläufig definiert ist.

Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die IGBTs 6U und 6L auch dann nicht gleichzeitig stromführend, wenn zwischen den Befehlssignalen S1U und S1L überhaupt keine Totzeit vorgesehen ist oder wenn die Befehlssignale S1U und S1L gleichzeitig hoch werden. Ferner wird die rich tige Totzeit TR zwischen dem Ausschalten des einen und dem Einschalten des anderen der IGBTs 6U und 6L automatisch gebildet.

Das Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 6 kann in ver schiedener Weise modifiziert werden. Einige bevorzugte Möglichkeiten der Modifizierung werden nachstehend be schrieben.

(i) Anstelle des vorgenannten IGBT 6U (6L) kann die Lei stungsschalteinrichtung 2U (2L) vom spannungsgesteuerten Typ ähnlich einem IGBT sein, z. B. ein Leistungs-MOSFET 17U (17L) gemäß Fig. 8. Alternativ kann gemäß Fig. 9 ein Bipo lartransistor 18U (18L) verwendet werden. Zur Überwachung von Ein-Aus-Zuständen des Leistungs-MOSFET 17U (17L) von Fig. 8 kann seine Gate-Spannung VGU (VGL) (d. h. ein auf einer Source-Spannung VSU (VSL) basierender Spannungswert) vom Nichtglied 16U (16L) von Fig. 6 ähnlich wie im Fall des vorher genannten IGBT 6U (6L) detektiert werden. Zur Über wachung von Ein-Aus-Zuständen des Bipolartransistors 18U (18L) von Fig. 9 dagegen kann dessen Basis-Spannung VBU (VBL) (d. h. ein auf einer Emitterspannung VEU (VEL) basie render Spannungswert) vom Nichtglied 16U (16L) von Fig. 6 ähnlich wie im Fall des vorher genannten IGBT 6U (6L) de tektiert werden.

(ii) Der erwähnte IGBT 6U (6L) kann durch einen IGBT 19U (19L) gemäß Fig. 10 ersetzt werden, der einen Stromfühler anschluß enthält, wie z. B. in der JP-OS 60-94 772 (US- Serial-Nr. 5 29 240) beschrieben ist. Zur Überwachung von Ein-Aus-Zuständen des IGBT 19U (19L) kann ein Stromfühler widerstand mit dem Stromfühleranschluß gekoppelt sein zur Aufnahme einer Spannung VMON (d. h. eines auf einer Emit terspannung VEU (VEL) basierenden Spannungswerts), die im Stromfühlerwiderstand 20 aufgrund eines im IGBT 19U (19L) fließenden Stroms z. B. vom Nichtglied 16U (16L) von Fig. 6 erzeugt wird.

(iii) Zur Erfassung von Ein-Aus-Zuständen des Bipolartran sistors 18U (18L) kann mit der Basis des Bipolartransistors 18U (18L) ein Stromfühlerwiderstand 21 gekoppelt sein, um eine am Widerstand 21 erzeugte Spannung als Überwachungs spannung VMON über einen Verstärker 22 abzuleiten, wie Fig. 11 zeigt. Als eine Ein-Aus-Überwachungsmethode, die bei jeder Art von Leistungsschalteinrichtung 2U (2L) anwendbar ist, kann ein Stromwandler 23 gemäß Fig. 12 oder ein Strom fühlerwiderstand 24 gemäß Fig. 13 in einen Hauptstromweg für die Leistungsschalteinrichtung 2U (2L) eingefügt sein, um eine vom Stromwandler 23 induzierte Spannung oder eine im Stromfühlerwiderstand 24 aufgrund eines in der Lei stungsschalteinrichtung 2U (2L) fließenden Hauptstroms er zeugte Spannung über einen Verstärker 25 als Überwachungs spannung VMON abzuleiten. Es ist z. B. durch das Nichtglied 16U (16L) nach Fig. 6 möglich festzustellen, ob die Über wachungsspannung VMON einen vorbestimmten Spannungspegel erreicht hat.

(iv) Der Überwachungsschaltkreis 13U (13L) kann anstelle des Nichtglieds 16U (16L) aus einem Spannungsvergleicher 26 gemäß Fig. 14 bestehen. Dieser Vergleicher 26 empfängt eine zu überwachende Spannung wie etwa eine Überwachungsspannung VMON und eine vorher eingestellte Bezugsspannung Vref von einer Bezugsspannungsquelle 27 und bildet ein Niedrig- oder Hochpegel-Überwachungssignal S2U (S2L) in Abhängigkeit davon, ob die Überwachungsspannung VMON die Bezugsspannung Vref überschreitet.

Das obige Ausführungsbeispiel wurde zwar unter Bezugnahme auf eine Treiberschaltung für die Leistungsschalteinrich tungen eines Pulswechselrichters beschrieben; die Erfindung ist aber bei allen Arten von Treiberschaltungen für Lei stungsschalteinrichtungen anwendbar, die in Totem-Pole- Schaltung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungs-Lei stungsanschlüssen liegen.

Claims

1. Treiberschaltung zum Treiben einer ersten und einer zweiten Leistungsschalteinrichtung (2U, 2L), die zwischen einem Hochspannungs-Leistungsanschluß und einem Niederspan nungs-Leistungsanschluß in Totem-Pole-Schaltung geschaltet sind, gekennzeichnet durch
einen mit der ersten Leistungsschalteinrichtung (2U) verbundenen ersten Überwachungsschaltkreis (13U) zur Über wachung von Ein-Aus-Zuständen der ersten Leistungsschalt einrichtung und Erzeugung eines ersten Überwachungssignals;
einen mit der zweiten Leistungsschalteinrichtung (2L) verbundenen zweiten Überwachungsschaltkreis (13L) zur Über wachung von Ein-Aus-Zuständen der zweiten Leistungsschalt einrichtung und Erzeugung eines zweiten Überwachungssi gnals;
einen Befehlssignalerzeuger (7) zur Erzeugung eines ersten Befehlssignals, das die Ein-Aus-Schaltung der ersten Leistungsschaltungseinrichtung bestimmt, und eines zweiten Befehlssignals, das die Ein-Aus-Schaltung der zweiten Lei stungsschalteinrichtung bestimmt;
eine mit dem zweiten Überwachungsschaltkreis (13L) und dem Befehlssignalerzeuger (7) verbundene erste Treiberein richtung, die das zweite Überwachungssignal und das erste Befehlssignal empfängt und der ersten Leistungsschaltein richtung ein erstes Treibersignal zum Einschalten zuführt, wenn das zweite Überwachungssignal einen Aus-Zustand der zweiten Leistungsschalteinrichtung (2L) bezeichnet und das erste Befehlssignal die Einschaltung der ersten Leistungs schalteinrichtung (2U) bestimmt; und
eine mit der ersten Überwachungseinrichtung (13U) und dem Befehlssignalerzeuger (7) verbundene zweite Treiberein richtung, die das erste Überwachungssignal und das zweite Befehlssignal empfängt und der zweiten Leistungsschaltein richtung (2L) ein zweites Treibersignal zum Einschalten zuführt, wenn das erste Überwachungssignal einen Aus-Zu stand der ersten Leistungsschalteinrichtung (2U) bezeichnet und das zweite Befehlssignal das Einschalten der zweiten Leistungsschalteinrichtung (2L) bestimmt.

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treibereinrichtung einen mit der ersten Lei stungsschalteinrichtung (2U) verbundenen Pegelumsetzer (9) zum Erhöhen eines Pegels des ersten Treibersignals auf weist.

3. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Treibereinrichtung einen mit der ersten Überwachungseinrichtung (13U) verbundenen Pegelumsetzer (14) zum Herabsetzen eines Pegels des ersten Überwachungs signals aufweist.

4. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treibereinrichtung ein UND-Glied (15U) auf weist, das das zweite Überwachungssignal und das erste Befehlssignal empfängt und das erste Treibersignal liefert.

5. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Treibereinrichtung ein UND-Glied (15L) auf weist, das das erste Überwachungssignal und das zweite Befehlssignal empfängt und das zweite Treibersignal liefert.

6. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überwachungseinrichtung (13U) ein Nichtglied (16U) mit einer vorbestimmten Schwellenspannung aufweist, das mit einer Steuerelektrode der ersten Leistungsschalt einrichtung verbunden ist und eine Spannung der Steuer elektrode der ersten Leistungsschalteinrichtung mit dieser Schwellenspannung diskriminiert.

7. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungseinrichtung (13L) ein Nichtglied (16L) mit einer vorbestimmten Schwellenspannung aufweist, das mit einer Steuerelektrode der zweiten Leistungsschalt einrichtung (2L) verbunden ist und eine Spannung der Steuerelektrode der zweiten Leistungsschalteinrichtung mit dieser Schwellenspannung diskriminiert.

8. Treiberschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwellenspannung kleiner als eine Schwellenspannung der ersten Leistungsschalteinrichtung (2U) ist.

9. Treiberschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwellenspannung kleiner als eine Schwellenspannung der zweiten Leistungsschalteinrichtung (2L) ist.

10. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leistungsschalteinrichtung einen Isolier schicht-Bipolartransistor (19U) mit einem Stromfühleran schluß aufweist und daß die erste Überwachungseinrichtung einen Stromfühler widerstand (20) aufweist, der dem Stromfühleranschluß des Isolierschicht-Bipolartransistors (19U) und einem Verbin dungspunkt zwischen der ersten und zweiten Leistungsschalt einrichtung (2U, 2L) parallelgeschaltet ist.

11. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leistungsschalteinrichtung einen Isolier schicht-Bipolartransistor (19L) mit einem Stromfühleran schluß aufweist und die zweite Überwachungseinrichtung einen Stromfühlerwider stand aufweist, der dem Stromfühleranschluß des Isolier schicht-Bipolartransistors und dem Niederspannungs-Lei stungsanschluß parallelgeschaltet ist.

12. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leistungsschalteinrichtung Bipolartransistoren (18U, 18L) aufweisen und daß die erste und die zweite Überwachungseinrichtung je weils einen Stromfühlerwiderstand (21), der an eine Basis des Bipolartransistors angeschlossen ist, und einen Ver stärker (22) zur Verstärkung einer Spannung am Stromfühler widerstand aufweisen.

13. Treiberschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Überwachungseinrichtung je weils eine Bezugsspannungsquelle (27) zur Erzeugung einer vorbestimmten Bezugsspannung und einen Spannungsvergleicher (26) aufweisen, der ein Ausgangssignal des Verstärkers und die Bezugsspannung empfängt und das Überwachungssignal liefert.

14. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Überwachungseinrichtung je weils einen Stromwandler (23), der mit einem Hauptstromweg der ersten und der zweiten Leistungsschalteinrichtung in Reihe geschaltet ist, und einen Verstärker (25) zur Ver stärkung einer von dem Stromwandler induzierten Spannung aufweisen.

15. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Überwachungseinrichtung je weils einen Stromfühlerwiderstand (24), der mit einem Hauptstromweg der ersten und der zweiten Leistungsschalt einrichtung in Reihe geschaltet ist, und einen Verstärker (25) zur Verstärkung einer Spannung am Stromfühlerwider stand aufweisen.