JP2023548730A

JP2023548730A - ソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システム

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Publication number: JP2023548730A
Application number: JP2023513754A
Authority: JP
Inventors: 陳斌斌; 陳曉東
Original assignee: Sunwoda Mobility Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Sunwoda Mobility Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-11-21
Also published as: WO2022048293A1; EP4191856A1; US20230283067A1; EP4191856A4

Abstract

本発明は、ソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システムを提供する。回路は、ゲート接続端と、ドレイン接続端と、ソース接続端と、放電コンデンサと、過電圧信号収集モジュールと、負帰還モジュールと、放電電流制御モジュールと、遮断制御モジュールとを含む。その有益な効果は、以下の通りである。過電圧信号収集モジュールと、負帰還モジュールと、放電電流制御モジュールと遮断制御モジュールとを閉ループの負帰還調節システムに構成することで、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース電圧を所定の電圧値に制限することができる。さらにＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現し、ＴＶＳダイオードの代わりに遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収し、高い温度が発生せず、高温に対応する放熱構造は必要がなくて、クランプＴＶＳダイオードを用いて遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収することに起因する、失効率が高く、占有面積が大きいという既存の問題を解決する。【選択図】図４

Description

本発明は、回路分野に関し、特にソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システムに関する。

図１を参照すると、電気自動車システムでは、ＢＭＳは、充放電の過程で、過電流やその他のセキュリティ関連の故障が検出されると、遮断器スイッチを適時に切断して保護する必要がある。通常は遮断器スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを使用するが、負荷遮断時にＢＭＳ出力がアクセスするワイヤハーネスリード線インダクタンス又は感性の負荷により、遮断瞬間に大きな電圧スパイクがＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソースの両端に加えられ、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏を引き起こし、遮断エネルギーが大き過ぎるとＭＯＳＦＥＴの破壊を引き起こしやすい。

上記故障の発生を回避するために、通常の設計では、クランプＴＶＳダイオードを使用して遮断の瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収するが、大電力ＴＶＳの選択が難しいので、クランプ吸収としてＴＶＳを使用すると、コストの高い大電力ＴＶＳを使用することになり、このような大きなエネルギーに耐えるために４～５個のＴＶＳを使用する必要があるとともに、配線の時にＴＶＳに十分な放熱銅箔を配置する必要があり、しかもコストが高く、占有面積が大きく、ＴＶＳの短絡失効率が高く、吸収電力が温度の影響を大きく受け、高温下で稼働信頼度が低下する。ＴＶＳが失効した後にクランプ失効を引き起こし、ＭＯＳＦＥＴがこれによって破損する。更に深刻な状況では、ＢＭＳ遮断器の断路が熱暴走事件を引き起こす場合もある。

本発明の主な目的は、従来の、クランプＴＶＳダイオードを使用して遮断の瞬間の電圧スパイク及びエネルギーを吸収することにより、高い失効率及び大きな占有面積をもたらすという課題を解決することを目的とするソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システムを提供することである。

本発明は、ＭＯＳＦＥＴに接続され、ＭＯＳＦＥＴの遮断を制御するソフト遮断アクティブクランプ保護回路を提供する。ソフト遮断アクティブクランプ保護回路は、ゲート接続端と、ドレイン接続端と、ソース接続端と、放電コンデンサと、過電圧信号収集モジュールと、負帰還モジュールと、放電電流制御モジュールと、遮断制御モジュールとを含む。
ゲート接続端は、ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続される。
ソース接続端は、ＭＯＳＦＥＴのソースに接続される。
ドレイン接続端は、ＭＯＳＦＥＴのドレインに接続される。
ゲート接続端、ドレイン接続端及びソース接続端は、互いに接続される。
放電コンデンサは、一端がゲート接続端に接続され、他端がドレイン接続端に接続される。
過電圧信号収集モジュールは、ソース接続端とドレイン接続端との間に介在される。
放電電流制御モジュールと遮断制御モジュールは、ゲート接続端とドレイン接続端との間に直列に接続される。
負帰還モジュールは、過電圧信号収集モジュールと放電電流制御モジュールに接続される。
過電圧信号収集モジュールは、過電圧信号が収集されると導通される。
負帰還モジュールは、過電圧信号収集モジュールが導通される時に放電電流制御モジュールに負帰還し、放電電流制御モジュールは、負帰還に基づいて放電コンデンサの放電電流を制御し、さらにゲート接続端の出力電流を制御する。
遮断制御モジュールは、ゲート接続端の出力電流に基づいて遮断又は導通する。

さらに、過電圧信号収集モジュールは、順次直列に接続される第１のダイオード、第１の抵抗器、第２の抵抗器を含み、第１のダイオードの陰極は、ドレイン接続端に接続され、負帰還モジュールは、制御端を含み、負帰還モジュールの制御端は、第１の抵抗器と第２の抵抗器との間に接続され、第２の抵抗器の他端は、ソース接続端に接続される。

さらに、第１のダイオードは、ツェナーダイオードである。

さらに、過電圧信号収集モジュールは、第１のダイオードに並列に接続される第１のコンデンサをさらに含む。

さらに、負帰還モジュールは、第４の抵抗器と第１のトリオードとを含み、第４の抵抗器は、一端がドレイン接続端に接続され、他端が第１のトリオードのコレクタに接続され、第１のトリオードのエミッタは、ソース接続端に接続され、第１のトリオードのベースは、過電圧信号収集モジュールに接続され、第１のトリオードのベースは、負帰還モジュールの制御端であり、放電電流制御モジュールは、制御端を含み、放電電流制御モジュールの制御端は、第４の抵抗器の他端に接続される。

さらに、放電電流制御モジュールは、第２のトリオードを含み、前記第２のトリオードのベースは放電電流制御モジュールの制御端であり、第２のトリオードのベースは、負帰還モジュールに接続され、第２のトリオードのコレクタは、遮断制御モジュールに接続され、第２のトリオードのエミッタは、ソース接続端に接続される。

さらに、放電電流制御モジュールは、第５の抵抗器をさらに含み、第２のトリオードは、第５の抵抗器に直列に接続される。

さらに、遮断制御モジュールは、第３のトリオードを含み、第３のトリオードのベースは、第２のダイオードを介してＭＯＳ駆動モジュールに接続され、第３のトリオードのベースは、第２のダイオードの陽極に接続され、第３のトリオードのコレクタは、ゲート接続端に接続され、第３のトリオードのエミッタは、放電電流制御モジュールに接続され、ＭＯＳ駆動モジュールは、第３のダイオードを介してゲート接続端に接続され、ゲート接続端は、第３のダイオードの陰極に接続される。

本願は、充放電回路と上記のソフト遮断アクティブクランプ保護回路とを含む電源システムをさらに提供する。充放電回路は、電源とＭＯＳＦＥＴとを含み、電源及びＭＯＳＦＥＴと負荷は、回路を構成する。ソフト遮断アクティブクランプ保護回路は、ＭＯＳＦＥＴに接続される。電源の制御システムはＭＯＳ駆動モジュールを含み、ＭＯＳ駆動モジュールは遮断制御モジュールとゲート接続端とを接続し、ゲート接続端の出力電流に基づいて遮断制御モジュールを遮断又は導通させるように制御する。

本発明のソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システムは、下記の有益な効果を有する。過電圧信号収集モジュールと、負帰還モジュールと、放電電流制御モジュールと、遮断制御モジュールとを閉ループの負帰還調節システムに構成することで、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース電圧を所定の電圧値に制限することができる。さらにＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現し、ＴＶＳダイオードの代わりに遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収し、高い温度が発生せず、高温による失効率が高いという問題を解決し、高温に対応する放熱構造は必要がなく、クランプＴＶＳダイオードを用いて遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収することに起因する、失効率が高く、占有面積が大きいという既存の問題を解決する。

既存の電源システムの構造概略図である。本発明に係るソフト遮断アクティブクランプ保護回路の一実施例の構造概略図である。本発明に係るソフト遮断アクティブクランプ保護回路の別の実施例の構造概略図である。本発明に係る電源システムの一実施例の構造概略図である。

本発明の目的の実現、機能特徴及び利点は、実施例及び添付図面を参照しながらさらに説明する。
以下は、本発明の実施例における添付図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労働を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

なお、本発明の実施例におけるすべての指向性指示（例えば、上、下、左、右、前、後等）は、ある特定の姿勢（図面に示す）における各構成要素間の相対的な位置関係、運動状況等のみを説明するために使用され、該特定の姿勢が変化すると、該指向性指示もそれに応じて変化し、前記接続は、直接接続であってもよく、間接接続であってもよい。

また、本発明において「第１の」、「第２の」等に関する記述は、目的のみを記述するために用いられ、相対的重要性を指示又は暗示し、又は指示された技術的特徴の数を暗示していると理解されるべきではない。これによって、「第１の」、「第２の」に限定される特徴は、少なくとも１つの該特徴を明示的又は暗黙的に含むことができる。また、各実施例の間の技術案は、相互に結合することができるが、当業者が実現できることを基礎とすべきであり、技術案の結合に矛盾が生じ、又は実現できない場合には、このような技術案の結合が存在せず、本発明が要求する保護範囲でないと考えるべきである。

図１～４を参照して、本発明は、ＭＯＳＦＥＴに接続され、ＭＯＳＦＥＴの遮断を制御するソフト遮断アクティブクランプ保護回路を提供する。ソフト遮断アクティブクランプ保護回路は、ゲート接続端Ｇと、ドレイン接続端Ｄと、ソース接続端Ｓと、放電コンデンサＣｇｓと、過電圧信号収集モジュール１と、負帰還モジュール２と、放電電流制御モジュール３と遮断制御モジュール４とを含む。ゲート接続端Ｇは、ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続される。ソース接続端Ｓは、ＭＯＳＦＥＴのソースに接続される。ドレイン接続端Ｄは、ＭＯＳＦＥＴのドレインに接続される。ゲート接続端Ｇ、ドレイン接続端Ｄ及びソース接続端Ｓは、互いに接続される。放電コンデンサＣｇｓは、一端がゲート接続端Ｇに接続され、他端がドレイン接続端Ｄに接続される。過電圧信号収集モジュール１は、ソース接続端Ｓとドレイン接続端Ｄとの間に介在される。放電電流制御モジュール３と遮断制御モジュール４は、ゲート接続端Ｇとドレイン接続端Ｄとの間に直列に接続される。負帰還モジュール２は、過電圧信号収集モジュール１と放電電流制御モジュール３に接続される。過電圧信号収集モジュール１は、過電圧信号が収集されると導通される。負帰還モジュール２は、過電圧信号収集モジュール１が導通される時に放電電流制御モジュール３に負帰還する。放電電流制御モジュール３は、負帰還に基づいて放電コンデンサＣｇｓの放電電流を制御し、さらにゲート接続端Ｇの出力電流を制御する。遮断制御モジュール４は、ゲート接続端Ｇの出力電流に基づいて遮断又は導通する。

具体的には、遮断の瞬間に、ベース接続端の駆動信号が低くなり、ゲート接続端Ｇとソース接続端Ｓとの間の放電コンデンサＣｇｓが放電を開始し、ＭＯＳＦＥＴが遮断を開始し、充電電流が低減し、ＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧が上昇する。過電圧の場合、過電圧信号収集モジュール１が導通し、負帰還調節モジュール１を導通させるように駆動し、負帰還調節作用を開始する。負帰還調節モジュールを流れる電流が大きいほど、放電電流制御モジュール３を流れる電流を小さくするように放電電流制御モジュール３を制御し、ゲート接続端Ｇの放電電流への制御を実現する。ゲート接続端Ｇの放電電流が制御される場合、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース電圧を所定の電圧値に制限することができ、ＭＯＳＦＥＴの遮断速度もフィードバック調節制御され、遮断時間を延長することができる。ＭＯＳＦＥＴをソフト遮断し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現し、ＴＶＳダイオードの代わりに遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収し、高い温度が発生せず、高温による失効率が高いという問題を解決し、高温に対応する放熱構造は必要がなく、クランプＴＶＳダイオードを用いて遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収することに起因する、失効率が高く、占有面積が大きいという既存の問題を解決する。

更に、ドレイン接続端Ｄの電圧が正常区間にあれば、過電圧信号収集モジュール１が導通せず、負帰還調節モジュールが遮断され、遮断制御モジュール４と放電電流制御モジュール３が正常に導通され、遮断制御モジュール４と放電電流制御モジュール３を流れる電流が制限されず、ＭＯＳＦＥＴゲートのゲート接続端Ｇに到達する電流は、正常な放電電流であり、ＭＯＳＦＥＴの正常な遮断速度に影響を与えない。

その有益な効果は以下の通りである。過電圧信号収集モジュール１と、負帰還モジュール２と、放電電流制御モジュール３と、遮断制御モジュール４とを閉ループの負帰還調節システムに構成することで、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース電圧を所定の電圧値に制限することができる。さらにＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現し、ＴＶＳダイオードの代わりに遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収し、高い温度が発生せず、高温による失効率が高いという問題を解決し、高温に対応する放熱構造は必要がなく、クランプＴＶＳダイオードを用いて遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収することに起因する、失効率が高く、占有面積が大きいという既存の問題を解決する。

さらに、いくつかの実施例では、過電圧信号収集モジュール１は、順次直列に接続される第１のダイオードＺＤと、第１の抵抗器Ｒ１と、第２の抵抗器Ｒ２とを含む。第１のダイオードＺＤの陰極は、ドレイン接続端Ｄに接続される。負帰還モジュール２は、制御端を含み、負帰還モジュール２の制御端は、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との間に接続される。第２の抵抗器Ｒ２の他端は、ソース接続端Ｓに接続される。

具体的には、過電圧の場合、第１のダイオードＺＤが逆方向ブレークダウンされ、過電圧信号収集モジュール１が導通されるため、ここで、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２は、電流制限及び分圧の作用を果たす。

さらに、第１のダイオードＺＤは、ツェナーダイオードである。逆方向ブレークダウンに有利である。第１のダイオードＺＤは、クランプのターゲット電圧値に基づいて選択され、一般的には１０Ｖ程度のＺｅｎｅｒを選択する。このように、ＭＯＳＦＥＴのＤ－Ｓ間の電圧は、遮断の期間に１１Ｖ程度にクランプされる。

さらに、いくつかの実施例では、過電圧信号収集モジュール１は、第１のダイオードＺＤに並列に接続される第１のコンデンサＣ１をさらに含む。第１のコンデンサＣ１は、フィルタとして機能する。第１のコンデンサＣ１は、加速コンデンサであり、フィードバックループの高速応答を実現することができる。該コンデンは、実際の条件に基づいて調整する必要があり、一般的に選択された値は＜１ｎＦである。

さらに、放電コンデンサＣｇｓは、ＧＳ寄生コンデンサである。

さらに、いくつかの実施例では、負帰還モジュール２は、第４の抵抗器Ｒ４と第１のトリオードＱ１とを含む。第４の抵抗器Ｒ４は、一端がドレイン接続端Ｄに接続され、他端が第１のトリオードＱ１のコレクタに接続される。第１のトリオードＱ１のエミッタは、ソース接続端Ｓに接続される。第１のトリオードＱ１のベースは、過電圧信号収集モジュール１に接続される。第１のトリオードＱ１のベースは、負帰還モジュール２の制御端である。放電電流制御モジュール３は、制御端を含み、放電電流制御モジュール３の制御端が第４の抵抗器Ｒ４の他端に接続される。

具体的には、第４の抵抗器Ｒ４の分圧作用のため、ドレイン接続端Ｄとソース接続端Ｓとの間の電流が大きいほど、第１のトリオードＱ１のコレクタの電圧が小さくなり、さらに放電電流制御モジュール３に出力される電圧が小さくなり、負帰還作用を実現する。

いくつかの実施例では、負帰還モジュール２は、第３の抵抗器Ｒ３をさらに含み、第３の抵抗器Ｒ３の両端が第１のトリオードＱ１のエミッタと、ソース接続端Ｓにそれぞれに接続され、電流制限及び分圧の作用を果たす。

さらに、いくつかの実施例では、放電電流制御モジュール３は第２のトリオードを含み、第２のトリオードのベースは、放電電流制御モジュール３の制御端であり、第２のトリオードのベースが負帰還モジュール２に接続され、第２のトリオードのコレクタが遮断制御モジュール４に接続され、第２のトリオードのエミッタがソース接続端Ｓに接続される。

具体的には、第２のトリオードは、負帰還モジュール２からの制御信号を受信し、さらに制御信号に基づいてそれを流れる電流の大きさを調節する。

さらに、いくつかの実施例では、放電電流制御モジュール３は、第５の抵抗器Ｒ５をさらに含み、第２のトリオードが第５の抵抗器Ｒ５に直列に接続される。第５の抵抗器Ｒ５は、電流制限の作用を果たす。

さらに、いくつかの実施例では、遮断制御モジュール４は、第３のトリオードＱ３を含み、第３のトリオードＱ３のベースが第２のダイオードを介してＭＯＳ駆動モジュールに接続され、第３のトリオードＱ３のベースが第２のダイオードの陽極に接続され、第３のトリオードＱ３のコレクタがゲート接続端Ｇに接続され、第３のトリオードＱ３のエミッタが放電電流制御モジュール３に接続される。ＭＯＳ駆動モジュールは、第３のダイオードを介してゲート接続端Ｇに接続され、ゲート接続端Ｇは、第３のダイオードの陰極に接続される。

具体的には、ＢＭＳがＭＯＳＦＥＴを遮断しようとする場合、遮断信号をゲートに送信し、すなわちゲート接続端Ｇにおいてレベルが低くなり、放電コンデンサＣｇｓが放電し、第３のトリオードＱ３のコレクタと第３のトリオードＱ３のベースとの間の電流信号がＭＯＳ駆動モジュールにフィードバックされる。電流が所定値以上の場合、ＭＯＳ駆動モジュールは、第２のダイオードをブレークダウンして第３のトリオードＱ３を導通させるように制御する。ゲート接続端Ｇを流れる放電電流が一定の程度小さい場合、第３のトリオードＱ３のコレクタと第３のトリオードＱ３のベースとの間の電流は、所定値よりも小さく、ＭＯＳ駆動モジュールは、第２のダイオードをブレークダウンせず、第３のトリオードＱ３が切断され、ＭＯＳＦＥＴが切断され、ＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御することを実現し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現する。ＭＯＳ駆動モジュールは、電池管理システムＢＭＳにおけるマイクロコントローラであってもよく、電池管理システムＢＭＳに接続されるのマイクロコントローラであってもよい。

図３～４を参照して、本実施例では、過電圧信号収集モジュール１は、順次直列に接続される第１のダイオードＺＤと、第１の抵抗器Ｒ１と、第２の抵抗器Ｒ２とを含む。過電圧信号収集モジュール１は、第１のダイオードＺＤに並列に接続される第１のコンデンサＣ１をさらに含む。負帰還モジュール２は、第４の抵抗器Ｒ４と第１のトリオードＱ１とを含む。放電電流制御モジュール３は、第２のトリオードと第５の抵抗器Ｒ５とを含む。遮断制御モジュール４は、第３のトリオードＱ３を含む。第１のダイオードＺＤの陰極は、ドレイン接続端Ｄに接続され、第１のトリオードＱ１のベースは、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との間に介在され、第２の抵抗器Ｒ２の他端は、ソース接続端Ｓに接続される。第１のコンデンサＣ１は、第１のダイオードＺＤに並列に接続される。第４の抵抗器Ｒ４は、一端がドレイン接続端Ｄに接続され、他端が第１のトリオードＱ１のコレクタに接続される。第１のトリオードＱ１のエミッタは、第３の抵抗器Ｒ３を介してソース接続端Ｓに接続され、第１のトリオードＱ１のベースは、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との間に接続され、第１のトリオードＱ１のベースは、負帰還モジュール２の制御端である。第２のトリオードのベースは、第４の抵抗器Ｒ４の他端に接続され、第２のトリオードのコレクタは、第３のトリオードＱ３のエミッタに接続され、第２のトリオードのエミッタは、第５の抵抗器Ｒ５によってソース接続端Ｓに接続される。第３のトリオードＱ３のベースは、第２のダイオードを介してＭＯＳ駆動モジュールに接続され、第３のトリオードＱ３のベースは、第２のダイオードの陽極に接続され、第３のトリオードＱ３のコレクタは、ゲート接続端Ｇに接続される。ＭＯＳ駆動モジュールは、第３のダイオードを介してゲート接続端Ｇに接続され、ゲート接続端Ｇは、第３のダイオードの陰極に接続される。

具体的には、ＢＭＳがＭＯＳＦＥＴを遮断しようとする場合、遮断信号をゲートに送信し、すなわちゲート接続端Ｇにおいてレベルが低くなり、放電コンデンサＣｇｓが放電し、第３のトリオードＱ３のコレクタと第３のトリオードＱ３のベースとの間の電流信号は、ＭＯＳ駆動モジュールにフィードバックされる。電流が所定値以上の場合、ＭＯＳ駆動モジュールは、第２のダイオードをブレークダウンして第３のトリオードＱ３を導通させるように制御する。ゲート接続端Ｇを流れる放電電流が一定の程度小さい場合、第３のトリオードＱ３のコレクタと第３のトリオードＱ３のベースとの間の電流は、所定値よりも小さく、ＭＯＳ駆動モジュールは、第２のダイオードをブレークダウンせず、第３のトリオードＱ３が切断され、ＭＯＳＦＥＴが切断され、ＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御することを実現する。ＭＯＳＦＥＴを遮断する中に、ワイヤハーネスリード線インダクタ又は感性の負荷において大きな電圧スパイクが発生し、ＭＯＳＦＥＴのソースとドレインとの間の電圧が変化し、すなわちソース接続端Ｓとドレイン接続端Ｄとの間の電圧が変化する。過電圧の場合、第１のダイオードＺＤは逆方向ブレークダウンされ、第１のトリオードＱ１は導通され、負帰還の作用で、第２のトリオードＱ２を制御することができ、さらに第３のトリオードＱ３のコレクタ電流、すなわちＭＯＳＦＥＴのゲートコンデンサの放電電流を制御することができる。ＭＯＳＦＥＴのゲート放電電流が制御される場合、その遮断レートもフィードバック調節して制御される。ＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧が高いほど、第１のトリオードＱ１のコレクタ電流が大きくなり、その負帰還制御によって出力されるコレクタ電圧が低いほど、第２のトリオードＱ２のベース電圧が低くなり、第３のトリオードＱ３のコレクタ電流が低いほど、すなわち放電電流が小さくなる。ＭＯＳＦＥＴのドレイン（ドレイン接続端Ｄ）電圧が正常区間にあれば、第１のダイオードＺＤは、ブレークダウンさせなく、第１のトリオードＱ１は遮断され、第２のトリオードＱ２と第３のトリオードＱ３は、いずれも飽和し、ＭＯＳＦＥＴのゲート放電は正常の放電電流であり、正常の遮断速度に影響を与えない。

本願は、充放電回路と上記のソフト遮断アクティブクランプ保護回路とを含む電源システムをさらに提供する。充放電回路は、電源とＭＯＳＦＥＴとを含み、電源及びＭＯＳＦＥＴと負荷は、回路を構成する。ソフト遮断アクティブクランプ保護回路は、ＭＯＳＦＥＴに接続される。電源の制御システムは、ＭＯＳ駆動モジュールを含み、ＭＯＳ駆動モジュールは遮断制御モジュール４とゲート接続端Ｇとを接続し、ゲート接続端Ｇの出力電流に基づいて遮断制御モジュール４を遮断又は導通させるように制御する。

本発明のソフト遮断アクティブクランプ保護回路及び電源システムは、下記の有益な効果を有する。過電圧信号収集モジュール１と、負帰還モジュール２と、放電電流制御モジュール３と、遮断制御モジュール４とを閉ループの負帰還調節システムに構成することで、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース電圧を所定の電圧値に制限することができる。さらにＭＯＳＦＥＴの遮断速度を調節して制御し、電圧クランプと過渡エネルギーの自己吸収を実現し、ＴＶＳダイオードの代わりに遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収し、高い温度が発生せず、高温による失効率が高いという問題を解決し、高温に対応する放熱構造は、必要がなく、クランプＴＶＳダイオードを用いて遮断瞬間の電圧スパイクとエネルギーを吸収することに起因する、失効率が高く、占有面積が大きいという既存の問題を解決する。

以上の記載は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、当業者にとって、本発明は、様々な変更及び変化が可能である。本発明の精神と原則の範囲内で行われたいかなる修正、等価の置換、改善等は、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるべきである。

Claims

ＭＯＳＦＥＴに接続され、前記ＭＯＳＦＥＴの遮断を制御するソフト遮断アクティブクランプ保護回路であって、
ゲート接続端と、ドレイン接続端と、ソース接続端と、放電コンデンサと、過電圧信号収集モジュールと、負帰還モジュールと、放電電流制御モジュールと、遮断制御モジュールとを含み、
前記ゲート接続端は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、
前記ソース接続端は、前記ＭＯＳＦＥＴのソースに接続され、
前記ドレイン接続端は、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインに接続され、
前記ゲート接続端、ドレイン接続端及びソース接続端は、互いに接続され、
前記放電コンデンサは、一端が前記ゲート接続端に接続され、他端が前記ドレイン接続端に接続され、
前記過電圧信号収集モジュールは、前記ソース接続端と前記ドレイン接続端との間に介在され、
前記放電電流制御モジュールと遮断制御モジュールは、前記ゲート接続端と前記ドレイン接続端との間に直列に接続され、
前記負帰還モジュールは、前記過電圧信号収集モジュールと前記放電電流制御モジュールに接続され、
前記過電圧信号収集モジュールは、過電圧信号が収集されると導通され、
前記負帰還モジュールは、前記過電圧信号収集モジュールが導通される時に前記放電電流制御モジュールに負帰還し、前記放電電流制御モジュールは、前記負帰還に基づいて前記放電コンデンサの放電電流を制御し、さらに前記ゲート接続端の出力電流を制御し、
前記遮断制御モジュールは、前記ゲート接続端の出力電流に基づいて遮断又は導通する、
ことを特徴とするソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記過電圧信号収集モジュールは、順次直列に接続される第１のダイオードと、第１の抵抗器と、第２の抵抗器とを含み、
前記第１のダイオードの陰極は、前記ドレイン接続端に接続され、
前記負帰還モジュールは、制御端を含み、前記負帰還モジュールの制御端は、前記第１の抵抗器と第２の抵抗器との間に接続され、前記第２の抵抗器の他端は、前記ソース接続端に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記第１のダイオードは、ツェナーダイオードである、
ことを特徴とする請求項２に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記過電圧信号収集モジュールは、前記第１のダイオードに並列に接続される第１のコンデンサをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記負帰還モジュールは、第４の抵抗器と第１のトリオードとを含み、
前記第４の抵抗器は、一端が前記ドレイン接続端に接続され、他端が前記第１のトリオードのコレクタに接続され、
前記第１のトリオードのエミッタは、前記ソース接続端に接続され、
前記第１のトリオードのベースは、前記過電圧信号収集モジュールに接続され、
前記第１のトリオードのベースは、前記負帰還モジュールの制御端であり、
前記放電電流制御モジュールは、制御端を含み、前記放電電流制御モジュールの制御端は、前記第４の抵抗器の他端に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記放電電流制御モジュールは、第２のトリオードを含み、
前記第２のトリオードのベースは、前記放電電流制御モジュールの制御端であり、
前記第２のトリオードのベースは、前記負帰還モジュールに接続され、
前記第２のトリオードのコレクタは、前記遮断制御モジュールに接続され、
前記第２のトリオードのエミッタは、前記ソース接続端に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記放電電流制御モジュールは、第５の抵抗器をさらに含み、
前記第２のトリオードは、前記第５の抵抗器に直列に接続される、
ことを特徴とする請求項６に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
前記遮断制御モジュールは、第３のトリオードを含み、
前記第３のトリオードのベースは、第２のダイオードを介してＭＯＳ駆動モジュールに接続され、
前記第３のトリオードのベースは、前記第２のダイオードの陽極に接続され、
前記第３のトリオードのコレクタは、前記ゲート接続端に接続され、
前記第３のトリオードのエミッタは、前記放電電流制御モジュールに接続され、
前記ＭＯＳ駆動モジュールは、第３のダイオードを介して前記ゲート接続端に接続され、
前記ゲート接続端は、前記第３のダイオードの陰極に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路。
電源システムであって、
充放電回路と請求項１～８のいずれか一項に記載のソフト遮断アクティブクランプ保護回路とを含み、
前記充放電回路は、電源とＭＯＳＦＥＴとを含み、前記電源及びＭＯＳＦＥＴと負荷は、回路を構成し、前記ソフト遮断アクティブクランプ保護回路は、前記ＭＯＳＦＥＴに接続され、
前記電源の制御システムは、ＭＯＳ駆動モジュールを含み、前記駆動モジュールは前記遮断制御モジュールと前記ゲート接続端とを接続し、前記ゲート接続端の出力電流に基づいて前記遮断制御モジュールを遮断又は導通させるように制御する、
ことを特徴とする電源システム。