JP4903214B2 - 半導体スイッチをガルバニック絶縁で制御する方法および回路装置 - Google Patents
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Description
電力電子装置において無電圧状態のゲート制御が使用されるのはつねに、駆動制御電子装置とスイッチが少なくとも一時的に異なる電位になる場合である。これは、例えば、交流網における位相点弧制御器(Phasenanschnittsteuerungen)、降圧制御器、整流ブリッジなどの場合がそうである。
以下の説明は、殊に断らない限り、本発明の回路装置に対して、また本発明の方法に対して同様に当てはまるものである。
図1は、半導体スイッチをガルバニック絶縁で駆動制御する従来技術の回路装置の回路図を示しており、
図2は、半導体スイッチをガルバニック絶縁で駆動制御する本発明の回路装置の回路図を示している。
Claims (15)
- 半導体スイッチ(400)をガルバニック絶縁で駆動制御するための回路装置(100)であって、
該回路装置は、
制御回路(101)すなわち駆動制御電位の回路部分と、
ドライバ回路(102)すなわちスイッチ電位の回路部分と、
スイッチ信号としての前記制御回路(101)からの駆動制御信号を前記ドライバ回路(102)にガルバニック絶縁で伝送する変換器(200)と、
前記のスイッチ信号を整流する手段(301,302)とを有しており、
前記の半導体スイッチ(400)は、ゲート電極(401)と、ソース電極(402)と、ドレイン電極(403)を有し、前記ドライバ回路(102)に構成されており、また前記のゲート電極(401)とソース電極(402)との間の所定の第1電圧によってスイッチング可能であり、これによって前記のドレイン電極(403)とソース電極(401)との間に所定の電流が流れ、
前記の制御回路は、相補形の駆動制御信号が加えられて半導体スイッチ(400)をスイッチオンするための端子(110,111)を有しており、
前記スイッチ信号は前記ゲート電極(401)に加えられて、前記半導体スイッチ(400)がスイッチオンされ、
前記のドライバ回路(102)には、ベース電極(321)と、エミッタ電極(322)と、コレクタ電極(323)とを有する制御トランジスタ(320)が含まれており、
該制御トランジスタ(320)は、前記のベース電極(321)とエミッタ電極(322)との間の所定の第2電圧によってスイッチング可能であり、これによって前記のエミッタ電極(322)およびコレクタ電極(323)を介して、前記の半導体スイッチ(400)のゲート電極(401)と、当該の半導体スイッチ(400)のソース電極(402)とを接続して、当該半導体スイッチをスイッチオフし、
電圧制御手段(350)が、前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)とコレクタ電極(323)との間に設けられており、
当該の電圧制御手段(350)は少なくとも1つの容量性の構成部材を有しておりかつ第2電圧と同じ極性を有する第3電圧を形成して前記の半導体スイッチ(400)をスイッチオフすることを特徴とする回路装置(100)。 - 前記の制御回路(101)の端子(110,111)に相補形の駆動制御信号が加えられる場合に前記の少なくとも1つの容量性の構成部材が充電されるように、前記のドライバ回路にて当該の少なくとも1つの容量性の構成部材が接続されている、
請求項1に記載の回路装置(100)。 - 前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)は、電圧形成手段(350)の一方の極に接続されており、また少なくとも1つのダイオード(301,307,307´;302,307,307′)を介して、前記半導体スイッチ(400)のソース電極(402)に接続されている、
請求項1または2に記載の回路装置(100)。 - 前記のベース電極(321)は、変換器(200)の2次側コイル(203,204)を介して前記の半導体スイッチ(400)のソース電極(402)に接続されている、
請求項3に記載の回路装置(100)。 - 前記電圧制御手段(350)は、コンデンサ(350)として構成されている、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の回路装置(100)。 - 前記の半導体スイッチ(400)のゲート電極(401)とソース電極(402)との間の電圧を制限するため、前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)とコレクタ電極(322)との間に接続誤りを備えた少なくとも1つのZダイオードを有するダイオード装置(311)が設けられている、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の回路装置(100)。 - 前記の半導体スイッチ(400)のミラー容量を介して入力結合される障害電流をバッファリングするために、当該の半導体スイッチ(400)のゲート電極(401)とソース電極(402)との間に、別の容量性の構成部材(309)が設けられている、
請求項1から6までのいずれか1項に記載の回路装置(100)。 - 前記の別の容量性の構成部材(309)はコンデンサである、
請求項7に記載の回路装置。 - 前記半導体スイッチ(400)は、ユニポーラトランジスタとして構成されている、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の回路装置(100)。 - 前記の半導体スイッチ(400)は、FET,MOSFETまたはIGBTとして構成されている、
請求項1から9までのいずれか1項に記載の回路装置(100)。 - 前記半導体スイッチ(400)がユニポーラnチャネルトランジスタとして構成されており、また前記制御トランジスタ(320)がバイポーラpnpトランジスタとして構成されており、
前記の半導体スイッチ(400)のゲート電極(401)は制御トランジスタ(320)のエミッタ電極に接続されており、また半導体スイッチ(400)のソース電極(402)は制御トランジスタ(320)のコレクタ電極(323)に接続されており、
負の電圧を形成する電圧形成手段(350)が、前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)とコレクタ電極(323)との間に構成されている、
請求項9に記載の回路装置(100)。 - 前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)は、電圧形成手段(350)の負の極に接続されており、また少なくとも2つのダイオード(301,307,307′;302,307,307′)を介して、前記の半導体スイッチ(400)のソース電極(402)に接続されている
請求項11に記載の回路装置(100)。 - 半導体スイッチ(400)をガルバニック絶縁で駆動制御する方法において、
請求項1から12までの回路装置(100)を使用し、
駆動制御信号が前記の制御回路(101)の端子(110,111)に加えられることによって相補形の駆動制御が行われかつ前記のスイッチ信号が前記ゲート電極(401)に加えられて前記半導体スイッチ(400)がスイッチオンされ、
前記の半導体スイッチ(400)をスイッチオフするために前記の駆動制御を終了してかつ前記の電圧形成手段により、前記の第2電圧と同じ極性を有する第3電圧を前記の制御トランジスタ(320)のベース電極(321)とコレクタ電極(323)との間に形成することを特徴とする方法。 - 前記のスイッチ信号をゲート電極(401)に加える間に前記の少なくとも1つの容量性の構成部材(350)を充電する、
請求項13に記載の方法。 - 前記の容量性の構成部材(350)の電荷を前記の第3電圧を形成するために使用する、
請求項14に記載の方法。
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