DE60033527T2 - Hocheffiziente treiberschaltung für einen halbleiterschalter - Google Patents

Hocheffiziente treiberschaltung für einen halbleiterschalter Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Treiberschaltungen zum Schalten von Halbleitervorrichtungen und insbesondere Treiberschaltungen zum Schalten steuerbarer Siliciumgleichrichter.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Elektromotoren verwenden oft „steuerbare Siliciumgleichrichter" („SCRs"), die auch als „Thyristoren" bekannt sind, als Teil der Steuerschaltung des Motors. Einen SCR kann man sich als schaltbare Diode mit drei Anschlüssen vorstellen: einem Gate, einer Anode und einer Kathode. Wenn eine Speisespannung, die geringer als eine Kippspannung ist, an die Anode und Kathode des SCR angelegt wird und kein „Trigger"-Strom oder keine „Trigger"-Spannung (Triggersignal) an das Gate angelegt wird, ist der SCR „aus", d. h. es fließt kein Strom von der Anode zur Kathode. Wenn ein Triggersignal an das Gate angelegt wird, fällt die Kippspannung des SCR auf weniger als die Spannung, die an die Anode und Kathode angelegt ist, und der SCR schaltet sich „ein", d. h. Strom fließt durch den SCR von der Anode zur Kathode. Sobald er eingeschaltet ist, kann der Thyristor eingeschaltet bleiben, vorausgesetzt, der Strom durch den SCR bleibt über einem Haltestrom, ungeachtet des Triggersignals am Gate. Zur Minimierung des Spannungsgefälles am SCR von der Anode zur Kathode und zur Minimierung der im SCR zerstreuten Leistung sollte das Triggersignal am Gate solange angelegt werden, wie Strom von der Anode zur Kathode fließt. Um den SCR abzuschalten, muss der Strom von der Anode zur Kathode auf ein Niveau unterhalb des Stromhaltewerts für die Vorrichtung gesenkt werden.
  • Eine Trigerschaltung oder Treiberschaltung führt das Triggersignal zu, um den SCR einzuschalten. Es gibt zwei Variablen, die ein Gestalter berücksichtigt, wenn er eine Trigerschaltung entwirft. Erstens ist die Leistungsquelle zur Triggerschaltung gewöhnlich eine Gleichspannungsquelle, die vermutlich unerwünschte Spannungsfluktuationen zeigt. Diese unerwünschten Spannungsfluktuationen werden gewöhnlich verursacht, indem die Gleichspannungsquelle von einem Abwärtstransformator einschließlich einer Vollwellenbrücke und einem kapazitiven Eingabefilter erhalten wird, die von einer Wechselstrom (AC)-Leistungsleitung gespeist werden. Die unerwünschten Spannungsfluktuationen werden durch die Wechselstrom-Leistungsleitungsschwankungen und die Transformatorlast-Regelungswirkung verursacht. Zweitens schwankt die Gate-Triggerspannung, d. h. die Spannung vom Gate zur Kathode, die zum Auslösen des SCR erforderlich ist, von SCR zu SCR. Außerdem hängt das notwendige Triggerspannungssignal davon ab, ob der SCR eingeschaltet ist und leitet oder ob er ausgeschaltet ist und eingeschaltet werden muss. Somit muss die Treiberschaltung so gestaltet sein, dass sie alle SCRs, denen sie begegnet, einschaltet, d. h. alle SCRs innerhalb einer bestimmten Klasse von SCRs. Weiterhin muss die Trigerschaltung zum Einsparen von Leistung einen minimalen Strom von der Quellenspannung verwenden, muss aber dennoch eine ausreichende Spannung zum Auslösen des SCR zuführen.
  • Eine Lösung für dieses Problem ist die Bereitstellung einer Trigerschaltung gewesen, die eine schaltbare Stromquelle einschließlich eines linearen Spannungsreglers mit drei Anschlüssen verwendet, um ein Triggersignal bereitzustellen, das ausreicht, um alle SCRs in einer bekannten Klasse von SCRs einzuschalten. Diese Triggerschaltungen selbst zerstreuen jedoch hohe Leistungsniveaus, was Wärmesenken und große Speisetransformatoren erfordert. Regler, Wärmesenken und Transformatoren erhöhen die Größe und Kosten der Treiberschaltung. Somit besteht ein Bedarf an einer Trigerschaltung, um das geeignete Triggersignal zuzuführen, um einen SCR ohne die Notwendigkeit eines Spannungsreglers mit drei Anschlüssen und den damit zusammenhängenden Größen- und Kosteneinschränkungen einzuschalten.
  • EP-A2-893 884 offenbart ein Verfahren zum Ein- und Ausschalten eines GTO durch Erzeugen von Strom von Spannungsimpulsen. WO-A1-97/49165 offenbart eine Treiberschaltung für einen steuerbaren Siliciumgleichrichter mit einem Spannungsteilernetzwerk, einem Schalttransistor und einem Spannungsregler.
  • EPA-416 933 offenbart eine Trigerschaltung gemäß dem vorkennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Trigerschaltung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber früheren Triggerschaltungen dar, weil sie das erforderliche Niveau an auslösendem Strom bereitstellt, um den SCR ohne einen Spannungsregler mit drei Anschlüssen einzuschalten, wodurch sie den Leistungsverbrauch senkt.
  • Somit umfassen mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmende Systeme eine Trigerschaltung zum Auslösen einer Siliciumvorrichtung des Typs, der Schwankungen in den immanenten Steuerungserfordernissen unterliegt. Die Triggerschaltung umfasst eine Gleichstrom (DC)-Speisespannungsquelle und einen DC/DC-Modus-Abwärtswandler zum Umwandeln der Speisespannung in einen Ausgangs-Gleichstrom, der nicht unerwünschten Schwankungen aufgrund von Schwankungen in der Speisespannung unterliegt, wobei der Abwärtswandler dem Steueranschluss einen minimalen Strom zuführt, um die Siliciumvorrichtung trotz der Schwankungen in den immanenten Steuerungserfordernissen einzuschalten. Die Siliciumvorrichtung kann einen steuerbaren Siliciumgleichrichter (SCR) mit einem Gate-Anschluss, einem Anodenanschluss und einem Kathodenanschluss umfassen, wobei der Steueranschluss der Gate-Anschluss ist und wobei die Schwankungen in den immanenten Steuerungserfordernissen Schwankungen in den immanenten Gate-zu-Kathode-Steuerungsstrom- und -spannungserfordernissen sind.
  • Die Zusammenfassung und die folgende detaillierte Beschreibung sollten den Umfang der beanspruchten Erfindung nicht einschränken. Beide sehen Beispiele und Erläuterungen vor, um es anderen zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und erläutern zusammen mit der Beschreibung die Prinzipien der Erfindung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist
  • 1 ein schematisches Diagramm einer Triggerschaltung, eines SCR, einer Leistungszufuhr und einer Last, die alle mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen; und
  • 2 ein Diagramm der Spannung an und des Stroms durch den in 1 gezeigten Induktor 148 in Bezug auf die Zeit.
  • Die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Triggerschaltung 100, eines SCR 108, einer Last 110 und einer Leistungszufuhr 112, die alle mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen. Die ausgelöste Halbleitervorrichtung ist ein SCR 108 mit einem Steuerungs- oder Gate-Anschluss 102, einem gewöhnlichen Eingabe- oder Anodenanschluss 106 und einem Ausgabe- oder Kathodenanschluss 104. Die Weitergabe von Gate-Strom in das Gate 102 zur Kathode 104 löst den SCR 108 aus, wenn eine geeignete Potenzialdifferenz zwischen der Anode 106 und der Kathode 104 eingerichtet wird. Wenn der SCR 108 ausgelöst wird, fließt Strom zwischen der Anode 106 und der Kathode 104.
  • Die Triggerschaltung 100 kann den SCR 108 durch Zufuhr des minimal erforderlichen Stroms zum Gate 102 von einer ausreichend großen Speisespannung V1 einschalten. Im Allgemeinen schwanken die Spannung und der Strom, die zum Auslösen eines SCR notwendig sind, von SCR zu SCR, aber es ist allgemein bekannt, welches Minimum an Spannung und Strom eine Klasse von SCRs auslöst. Somit muss eine Triggerschaltung die Spannung und den Strom zuführen, die bzw. der alle SCRs in der besonderen Klasse von SCRs auslösen wird.
  • Der SCR 108 ist mit der Last 110 und der Leistungszufuhr 112 in Reihe geschaltet. Wenn der SCR 108 ausgelöst wird, führt die Leistungszufuhr 112 der Last 110 Energie zu, d. h. Strom fließt durch die Last 110, unter der Annahme, dass die durch die Leistungszufuhr 112 vorgesehene Spannung polarisiert ist, um Strom durch den SCR 108 in eine Richtung von der Anode 106 zur Kathode 104 zu leiten. Wenn die Leistungszufuhr 112 eine Wechsel (AC)-Spannungsquelle ist, fließt Strom durch die Last 110 und den SCR 108 nur während der positiven Halbzyklen der Wechselspannung, d. h. wenn die Anode 106 relativ zur Kathode 104 positiv ist. Durch Steuern der Zeitgebung des dem Gate-Anschluss 102 zugeführten Gate-Stroms in gut bekannter Weise wird der Leistungsfluss zur Last 110 durch Ändern des Zündwinkels des SCR 108 während jedes positiven Halbzyklus der angelegten AC-Spannung geregelt. Wenn die Last 110 zum Beispiel einen Wechselstrommotor umfasst, kann die Motorgeschwindigkeit durch Regel des Stromflusses geändert werden. Der Wechselstrommotor kann beispielsweise verschiedene Komponenten eines Kühlsystems antreiben. Das Kühlsystem kann einen Kompressor, einen Kondensator, einen Wärmetauscher und einen Verdampfer beinhalten.
  • Die in 1 abgebildete Triggerschaltung 100 kann in einem Steuerungssystem zum Regeln der von einer Wechselstromquelle zu einer Gleichstromlast geliefer ten Leistung verwendet werden. Es ist weithin bekannt, dass ein Netzwerk solcher SCRs verwendet werden kann, um die an die Last gelieferte Leistung anzupassen, wobei jeder SCR seine eigene Triggerschaltung aufweist. Wenn beispielsweise eine Leistungszufuhr Drehstromleistung vorsieht, dann kann ein Netzwerk von SCRs eine Drehstrom-Vollwellen-Gleichrichterbrücke mit drei Paaren SCRs umfassen, wobei jedes Paar eine der drei Wechselphasenspannungen empfängt. Sechs unabhängige Triggerschaltungen würden die Leitungswinkel der sechs SCRs in dem Netzwerk steuern, um am Ausgang der Brücke eine gewünschte Gleichspannung einzurichten. Diese Netzwerkanordnung kann verwendet werden, um die an die Last 110 gelieferte Gleichspannung zu ändern.
  • Eine weitere Netzwerkanordnung von SCRs kann einen Drehstromschalter zum Ändern der Größe einer Drehstrom-Leistungszufuhr, wie etwa eines Drehstrommotors, vorsehen. Ein solcher Schalter würde ebenfalls drei Paar SCRs beinhalten, wobei jedes Paar mit einer der Drehstromspannungen der Wechselstrom-Leistungszufuhr verbunden wäre. In einer solchen Anordnung sind die beiden SCRs antiparallel mit der Anode von jedem verbunden, der mit der Kathode des anderen verbunden ist. Durch Regeln der Leitungswinkel der sechs SCRs errichtet das SCR-Netzwerk die gewünschten Drehströme, die dem Drehstrommotor zugeführt werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmende Systeme verwenden einen Strom-Modus-DC/DC-Abwärtswandler, um das Gate des SCR 108 auszulösen oder anzutreiben. Die Triggerschaltung 100 umfasst den Abwärtswandler einschließlich einer Spannungskomparatorschaltung 146, eines optisch gekoppelten Isolators 128, eines spannungsgesteuerten Hauptschalters 122, eines Widerstands 144, einer Freilaufdiode 134, eines Abtastwiderstands 136 und eines Induktors 148.
  • In einem mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmenden System kann die Speisespannung V1 ungeregelt sein und leicht durch Senken, Gleichrichten und Filtern einer Wechselstrom-Leitungsspannung erhalten werden. Die Speisespan nung V1 liefert die Leistung, die zum Einschalten des SCR 108 und zum Abdecken von Leistungsverlusten in der Triggerschaltung 100 notwendig ist.
  • Der optisch gekoppelte Isolator 128 umfasst eine lichtemittierende Diode (LED) 116 und einen optisch empfindlichen Transistor 114. Um den Gate-Strom zu initiieren, so dass er den SCR 108 auslöst, wird ein Triggerschalter 118 geschlossen, was bewirkt, dass Strom durch die LED 116 fließt. Von der LED 116 emittiertes Licht sättigt die Basis des Transistors 114 und veranlasst ihn zu leiten oder sich einzuschalten. Der Isolator 128 sieht eine elektrische Isolierung zwischen der Niederspannungs-Logikschaltung für den Triggerschalter 118 und die Hochspannungsschaltung vor, die den Transistor 114, Hauptschalter 122, Induktor 148, die Diode 134, den SCR 108 usw. umfasst. Der Widerstand 124 und der Kondensator 126 sehen eine Rausch-Unempfindlichkeit vor, die das falsche Auslösen des Transistors 114 aufgrund von Störgeräuschen verhindert.
  • Wenn der Transistor 114 ausgeschaltet ist, ist die Spannungskomparatorschaltung 146 vom Widerstand 144 isoliert und es fließt kein Strom durch den Widerstand 144. Dies bewirkt, dass der Hauptschalter 122 offen oder ausgeschaltet bleibt. Wenn sich der Transistor 114 einschaltet, moduliert eine Spannungskomparatorschaltung 146 den spannungsgesteuerten Hauptschalter 122. Anfänglich gibt der Komparator 146 eine niedrige Spannung an einem Ausgabeanschluss 140 aus und dies bewirkt einen Spannungsabfall an einem Widerstand 144, welcher bewirkt, dass sich der Hauptschalter 122 schließt oder einschaltet. Dann erscheint eine Spannung am Induktor 148 und dies wiederum bewirkt, dass ein Induktorstrom IL durch den Induktor 148 fließt.
  • Der Komparator 146 umfasst einen Spannungskomparator 138, einen Rückkopplungswiderstand 130, einen Eingabewiderstand 132 und eine Referenzspannung Vref. Der Abtastwiderstand 136, die Referenzspannung Vref, der Rückkopplungswiderstand 130 und der Eingabewiderstand 132 sind so ausgewählt, dass der Durchschnittswert des Induktorstroms IL auf den minimal notwendigen Strom zum Auslösen jedes SCR in einer bekannten Klasse von SCRs eingestellt wird. Der Strom durch den Induktor 148 fließt in das Gate 102 des SCR 108, aus der Kathode 104, durch den Abtastwiderstand 136 und kehrt zur Masse zurück. Die Quellenspannung V1 wird ausgewählt, so dass sie ausreichend hoch ist, damit die Anfangsrate des Stroms IL, der in das SCR-Gate 102 steigt, zum Einschaltdauerzyklus des Triggerschalters 118 relativ klein ist.
  • Der Komparator 146 weist eine Hysterese-Charakteristik mit einer oberen Schwellenspannung UT und einer unteren Schwellenspannung LT auf. Wie für einen Fachmann ersichtlich ist, ist unter der Annahme, dass der Wert des Widerstands 144 viel geringer als der Wert des Eingabewiderstands 132 (R132) ist und dass der Wert des Widerstands 144 viel geringer als der Wert des Rückkopplungswiderstands 130 (R130) ist, die obere Schwelle UT UT = Vref[1 + (R132/R130)],und die untere Schwellwertspannung LT LT = Vref + (Vref – V1)(R132)/(R130).
  • Der Komparator 146 vergleicht den Spannungsabfall am Abtastwiderstand 136 mit einer der beiden Schwellenspannungen. Der Komparator 146 gestattet es, dass seine Ausgabe am Ausgabeanschluss 140 hoch gezogen wird, sobald die Spannung am Abtastwiderstand 136 die obere Schwellenspannung UT der Komparatorschaltung 146 übersteigt. Wenn der Ausgabeanschluss 140 des Komparators 146 eine hohe Spannung hat und der Transistor 114 eingeschaltet ist, fließt kein Strom durch den Widerstand 144, es gibt keinen Spannungsabfall am Widerstand 144 und der Hauptschalter 122 öffnet sich oder schaltet sich ab. Der Induktor 148 widersetzt sich einer sofortigen Änderung im Stromfluss und führt dem Gate 102 des SCR 108 weiterhin Strom zu. In diesem Fall fließt der Strom IL durch den Induktor 148 aus der Kathode 104, durch den Abtastwiderstand 136, durch eine Freilaufdiode 134 und zurück zum Induktor 148. Während dieser Zeit nimmt der Strom IL durch den Induktor 148 ab.
  • Wenn der Strom IL durch den Induktor 148 abnimmt, sinkt die Spannung am Abtastwiderstand 136 ebenfalls und fällt schließlich auf die untere Schwellenspannung LT des Komparators 146. Dies veranlasst den Komparator 146 gering zu schalten, was den Hauptschalter 122 anschaltet, und der gesamte Zyklus wiederholt sich. Die Hysterese im Komparator 138 wird durch den Rückkopplungswiderstand 130 und den Eingabewiderstand 132 vorgesehen und dies bestimmt, in Kombination mit dem Induktionswert des Induktors 148, der Quellenspannung V1, der Referenzspannung Vref und den immanenten Spannungs-Charakteristika des SCR, die Schaltfrequenz der Triggerschaltung 100.
  • 2 ist ein Diagramm der Spannung am Induktor 148 und des Stroms IL durch den Induktor 148 in Bezug auf die Zeit. Das Spannungssignal VL ist natürlich das quadratisch geformte Signal und der Strom IL ist das dreieckig geformte Signal. Der Durchschnittsstrom durch den Induktor 148 im vorliegenden Beispiel beträgt ungefähr 0,5 A. Die Dauer des Spannungssignals VL beträgt ungefähr 2 Mikrosekunden.
  • Ein Vorteil der Triggerschaltung 100 gegenüber vorhandenen Stromquellen-Triggerschaltungen ist, dass keine Notwendigkeit für einen linearen Regler besteht, eine konstanten Stromquelle vorzusehen, um einen SCR auszulösen. Wenn ein Regler verwendet wird, ist die Durchschnittsleistung einer solchen Triggerschaltung der Durchschnittsspannungsabfall an der Triggerschaltung, multipliziert mit dem Durchschnittsstrom, der dem SCR-Gate zugeführt wird. Die durch einen Regler verbrauchte Leistung ist hoch, was Wärmesenken erfordert, die die Größe und Kosten in die Höhe treiben. Des Weiteren erfordert die Triggerschaltung mit einem Spannungsregler zusätzliche Leistung, welche bewirkt, dass andere Komponenten, wie etwa der Isolierungstransformator, an Größe und Kosten zunehmen. Im Gegensatz hierzu erfordert die Triggerschaltung 100 weniger Leistung, was gleich zu dem Durchschnittsspannungsabfall an der Gate-Schaltung, multipliziert mit dem Durchschnittsstrom, der dem Gate des SCR zugeführt wird, multipliziert mit dem Einschaltdauerzyklus des Hauptschalters 122, ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine einzigartige Triggerschaltung 100 zum Auslösen eines Halbleiterschalters mit einer konstanten Stromquelle, aber ohne Spannungsregler, zur Verfügung. Die Triggerschaltung 100 ist unempfindlich gegen Speisespannungsschwankungen und verschiedene immanente Spannungssteuerungs-Charakteristika. Der Strom, der durch die Triggerschaltung 100 der Halbleiterschaltung zugeführt wird, wird so ausgewählt, dass er zu dem Typ der Halbleitervorrichtung passt, was einer unnötigen Leistungszerstreuung vorbeugt.
  • Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den vorhergehenden Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise könnte der SCR 108 durch verschiedene andere Halbleitervorrichtungen ersetzt werden, wie etwa einen Bipolartransistor (BJT)-Transistor. Im Fall eines BJT-Transistors würden die Basis-, Emitter- und Kollektoranschlüsse des Transistors als Gate bzw. Kathode bzw. Anode dienen.

Claims (9)

  1. Triggerschaltung (100) zum Auslösen einer Siliciumvorrichtung (108) mit einem Steueranschluss (102), wobei die Triggerschaltung (100) Folgendes umfasst: eine Einrichtung zum Zuführen einer Gleichstrom (DC)-Speisespannung (v1), um dem Steueranschluss (102) zum Auslösen der Siliciumvorrichtung (108) Leistung zuzuführen; einen DC-DC-Wandler zum Umwandeln der Speisespannung (v1) in einen Ausgabegleichstrom, wobei der Wandler dem Steueranschluss (102) den Ausgabegleichstrom zuführt, um die Siliciumvorrichtung (108) einzuschalten; wobei der Wandler einen Induktor (148) umfasst, der zwischen dem Steueranschluss (102) und einem ersten Anschluss eines Hauptschalters (122) gekoppelt ist, wobei ein zweiter Schalteranschluss des Hauptsschalters (122) mit der Speisespannung (v1) gekoppelt ist, wobei der Hauptschalter (122) Strom durch den Hauptschalter (122) von der Speisespannung (v1) zum Induktor (148) fließen lässt, wenn er geschlossen ist, und keinen Strom von der Speisespannung (v1) zum Induktor (148) fließen lässt, wenn er offen ist, und wobei sich der Hauptschalter (122) periodisch öffnet und schließt, wenn die Siliciumvorrichtung (108) eingeschaltet ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung zum Zuführen von Gleichstrom (DC)-Speisespannung (v1) eine Einzelquelle von Gleichstrom (DC)-Speisespannung ist; und durch einen Sensor (136) zum Abtasten des Stroms durch den Induktor (148), wobei der Sensor (136) einen den Strom anzeigenden Wert ausgibt; und durch eine Freilaufdiode (134), die zwischen einer Masse und dem ersten Anschluss des Hauptschalters (122) geschaltet ist, so dass Strom von der Masse durch die Diode (134) zum ersten Anschluss des Hauptschalters (122) fließen kann, wenn der Hauptschalter (122) ausgeschaltet ist.
  2. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei die Siliciumvorrichtung (108) ein steuerbarer Siliciumgleichrichter (SCR) ist, wobei der Steueranschluss (102) ein Gate-Anschluss ist, der erste Vorrichtungsanschluss (106) ein Anoden-Anschluss ist und der zweite Vorrichtungsanschluss (104) ein Kathoden-Anschluss ist.
  3. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei die Siliciumvorrichtung (108) ein Transistor ist.
  4. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei die Triggerschaltung (100) des Weiteren einen Triggerschalter (118) umfasst, welcher verhindert, dass der Komparator (138) den Hauptschalter (122) schließt, wenn die Siliciumvorrichtung (108) nicht ausgelöst werden soll, und den Komparator (138) den Hauptschalter (122) steuern lässt, wenn die Siliciumvorrichtung (108) ausgelöst werden soll.
  5. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei die Triggerschaltung weiterhin umfasst: einen Komparator (138) zum Vergleichen des den Strom durch den Induktur (148) anzeigenden Werts mit einem Steuerwert (vref), wobei es der Komparator (146) steuert, wann sich der Hauptschalter (122) öffnet oder schließt.
  6. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 5, wobei der Komparator (138) Hysterese aufweist und wobei der Steuerwert (vref) einen oberen Schwellwert und einen unteren Schwellwert einschließt, und wobei sich der Hauptschalter (122) schließt, wenn der den Strom anzeigenden Wert unter den unteren Schwellwert fällt, und sich der Hauptschalter (122) öffnet, wenn der den Strom anzeigenden Wert über den oberen Schwellwert ansteigt.
  7. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (136) ein Abtastwiderstand ist, der zwischen der Kathode (104) der Siliciumvorrichtung (108) und der Masse geschaltet ist, und wobei der den Strom durch den Induktor (148) anzeigenden Wert eine Spannung an dem Abtastwiderstand (136) ist.
  8. Triggerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei die Siliciumvorrichtung (108) ein Bipolarflächentransistor ist und wobei der Steueranschluss dessen Basisanschluss ist.
  9. Kühlanlage mit einem Motor, wobei der Motor eine Triggerschaltung (100) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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US373502 1999-08-13
US09/373,502 US6404265B1 (en) 1999-08-13 1999-08-13 Highly efficient driver circuit for a solid state switch
PCT/US2000/021659 WO2001013501A1 (en) 1999-08-13 2000-08-09 Highly efficient driver circuit for a solid state switch

Publications (2)

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EP (1) EP1206829B1 (de)
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TW (1) TW589775B (de)
WO (1) WO2001013501A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045248A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-19 Lg Electronics Inc. Driving controlling appratus of linear compressor and method thereof
US20050162022A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-28 Maytag Corporation Capacitor dropping power supply with shunt switching
FI119578B (fi) 2004-08-30 2008-12-31 Abb Oy Menetelmä ja järjestely puoliohjatun verkkosillan yhteydessä
US20060120007A1 (en) * 2004-10-26 2006-06-08 Technology Research Corporation Apparatus for controlling interconnect switch
US7623329B2 (en) * 2005-01-04 2009-11-24 Technology Research Corporation Leakage current detection and interruption circuit with improved shield
US7751161B2 (en) * 2005-01-04 2010-07-06 Technology Research Corporation Leakage current detection and interruption circuit
EP1982560A1 (de) * 2006-01-31 2008-10-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led-treiberschaltung
US7423854B2 (en) * 2006-07-07 2008-09-09 Technology Research Corporation Interruption circuit with improved shield
US8659857B2 (en) * 2008-07-24 2014-02-25 Technology Reasearch Corporation Leakage current detection and interruption circuit powered by leakage current
US7855900B2 (en) * 2009-03-03 2010-12-21 Abb Oy Method and arrangement in connection with half-controlled network bridge
JP5604351B2 (ja) * 2011-03-30 2014-10-08 アズビル株式会社 フィールド機器
CN103152028A (zh) * 2013-01-31 2013-06-12 南京南瑞继保电气有限公司 一种提高固态开关驱动可靠性的装置
US9401708B2 (en) * 2014-05-20 2016-07-26 General Electric Company Gate drive unit and method for controlling a gate drive unit
US10601323B2 (en) * 2017-12-15 2020-03-24 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Peak current detection for compensating errors in a power converter

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7414414A (nl) 1973-12-03 1975-06-05 Siemens Ag Schakeling voor het ontsteken van een bestuur- baar halfgeleiderventiel.
US4074346A (en) 1976-05-13 1978-02-14 Westinghouse Electric Corporation Power supply protective circuit
JPS5545274A (en) * 1978-09-26 1980-03-29 Hitachi Ltd Gate circuit of gate turn-off thyristor
US4237531A (en) 1979-04-24 1980-12-02 General Electric Company Controlled current inverter system having semiconductor overvoltage protection
US4238821A (en) 1979-04-24 1980-12-09 General Electric Company Method and apparatus for a variable frequency inverter system having commutation fault detection and correction capabilities
FI65512C (fi) 1979-12-28 1984-05-10 Elevator Gmbh Foerfarande och anordning foer oevervakning av stroemdata vid tyristorstyrt likstroemsbruk
JPS56136023A (en) * 1980-03-27 1981-10-23 Toshiba Corp Pulse amplifying circuit
US4366570A (en) 1980-11-13 1982-12-28 Candela Corporation Series inverter for capacitor charging
US4424544A (en) 1982-02-09 1984-01-03 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optically toggled bidirectional switch
US4475150A (en) 1982-04-28 1984-10-02 General Electric Company Coordinated load commutated inverter protection system
JPS59163919A (ja) * 1983-03-08 1984-09-17 Fuji Electric Co Ltd 半導体スイツチのベ−ス駆動回路
US4554463A (en) 1983-05-26 1985-11-19 Borg-Warner Corporation Trigger circuit for solid state switch
JPS60129730U (ja) * 1984-02-07 1985-08-30 三菱電機株式会社 ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト回路
DE3434607A1 (de) 1984-09-18 1986-03-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines abschalthyristors
JPS61147773A (ja) 1984-12-18 1986-07-05 Toshiba Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタの過電流保護回路
JPS61158698A (ja) 1984-12-28 1986-07-18 Hitachi Medical Corp インバ−タ式x線装置
JPS61230519A (ja) * 1985-04-05 1986-10-14 Mitsubishi Electric Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタの駆動回路
JPS6288425A (ja) 1985-10-14 1987-04-22 Fuji Electric Co Ltd 半導体デバイスの駆動回路
US4672303A (en) 1986-08-28 1987-06-09 International Business Machines Corporation Inductor current control circuit
US4710692A (en) 1986-10-16 1987-12-01 Square D Company Self calibration of the thyristor firing angel of a motor controller using a current window to determine a final value of a reference current lag phase angle
US4912390A (en) 1986-10-16 1990-03-27 Square D Company Apparatus for controlling firing of thyristors relative to a current reaching zero by using a microcomputer and hardware responsive to voltage crossing zero
US4833628A (en) 1986-10-16 1989-05-23 Square D Company Up to speed detector for an electric motor using measured values of the current lag; and voltage ramp controller using the up to speed indication
DE3714683C2 (de) 1987-05-02 1995-10-12 Bbc Brown Boveri & Cie Steuerschaltung für einen Abschaltthyristor
US4928219A (en) 1989-06-29 1990-05-22 Westinghouse Electric Corp. Adaptable current regulating system
JPH0356064A (ja) * 1989-07-24 1991-03-11 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体素子の駆動回路
US4982145A (en) 1989-09-08 1991-01-01 Aeg Westinghouse Industrial Automation Corporation Method and apparatus for the optimization of thyristor power supply transport time delay
JPH0799931B2 (ja) 1989-09-08 1995-10-25 東洋電機製造株式会社 スイッチング素子の駆動回路
US4959764A (en) 1989-11-14 1990-09-25 Computer Products, Inc. DC/DC converter switching at zero voltage
US5151642A (en) 1990-05-03 1992-09-29 Allen-Bradley Company, Inc. Apparatus for controlling an electric motor
US5115387A (en) 1990-08-14 1992-05-19 Polyspede Electronics Corporation Circuitry and method of protecting thyristors
US5262691A (en) 1990-09-18 1993-11-16 General Electric Company Gate turnoff thyristor control circuit with shorted gate detection
US5057987A (en) 1990-11-27 1991-10-15 General Electric Company Fault detection and protection strategy for a pair of complementary GTO thyristors
FR2671922B1 (fr) 1991-01-22 1994-02-11 Agence Spatiale Europeenne Procede pour reduire les pertes de commutation creees par un commutateur de puissance.
US5127085A (en) 1991-04-01 1992-06-30 General Motors Corporation Ride-through protection circuit for a voltage source inverter traction motor drive
JPH0728527B2 (ja) 1991-05-17 1995-03-29 東洋電機製造株式会社 スイッチング素子の駆動回路
JP2940843B2 (ja) 1992-01-23 1999-08-25 三菱電機株式会社 過電流保護方法及びその装置及び過電流検出装置
EP0559928B1 (de) 1992-03-09 1996-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Schaltender Gleichspannungswandler
ES2065241B1 (es) 1992-12-09 1995-10-01 Ibarguengoitia Francisco Gomez Rele electronico para proteccion de motores y tiristores contra sobrecarga simetrica, desequilibrio de fases y cortocircuito.
US5376830A (en) 1993-09-17 1994-12-27 International Business Machines Corporation High frequency slope compensation circuit for current programmed converter
IT1268472B1 (it) 1993-10-22 1997-03-04 St Microelectronics Srl Convertitore buck a modalita' di funzionamento automaticamente determinata dal livello di carico
US5414341A (en) 1993-12-07 1995-05-09 Benchmarq Microelectronics, Inc. DC-DC converter operable in an asyncronous or syncronous or linear mode
US5734562A (en) 1994-06-20 1998-03-31 Redl; Richard Power factor correction circuit
US5745352A (en) 1994-10-27 1998-04-28 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. DC-to-DC converter functioning in a pulse-skipping mode with low power consumption and PWM inhibit
US5606482A (en) 1995-04-14 1997-02-25 Lucent Technologies Inc. Solid state circuit breaker
GB2309343B (en) 1996-01-16 2000-05-03 Cegelec Controls Ltd Protection arrangement for a switching device
DE19617054C2 (de) 1996-04-29 2002-05-08 Semikron Elektronik Gmbh Überstrom- und Kurzschlußsicherung
AU3648497A (en) 1996-06-19 1998-01-07 York International Corporation Gate drive circuit for an scr
US5796259A (en) 1996-09-16 1998-08-18 Abb Power T&D Company, Inc. Methods and apparatus for detection of fault direction
DE19731836A1 (de) 1997-07-24 1999-01-28 Asea Brown Boveri Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Abschaltthyristors

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