JP5944698B2 - パワー半導体スイッチの制御回路及びその制御方法 - Google Patents
パワー半導体スイッチの制御回路及びその制御方法 Download PDFInfo
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Description
パワー半導体スイッチの制御のための本発明による制御回路は、パワー半導体スイッチの制御接続端(ゲートとも呼ばれる)のための制御接続端信号を生成するための信号処理ユニットを備えている。この制御回路は、抵抗直列回路を含んでおり、この直列回路は、パワー半導体スイッチの、以下コレクタとも呼ばれる、給電に用いられるパワー接続端の一つに接続することができ、またその出力端は、少なくとも間接的に、信号処理ユニットの第一の入力端と接続されている。信号処理ユニットは、パワー半導体スイッチのコレクタ・エミッタ電圧のための基準電圧のための第二の入力端を備えている。制御回路は更に、定められたパワー半導体スイッチのコレクタ・エミッタ電圧を越えた時に導通作動されるように形成された少なくとも一つの半導体素子を含んでいる。この少なくとも一つの半導体素子の一つの出力端は、導電性の接続線を通じて抵抗直列回路の抵抗の間と或いは、信号処理ユニットと接続されている抵抗直列回路の抵抗の出力端と接続されている。上記の導電性の接続線には、好ましくは何らの電子素子も含まれていない。少なくとも一つの半導体素子のブレークダウン電圧は、導電性の接続線に対して接続されている少なくとも一つの半導体素子の出力端の電位が、パワー半導体スイッチがスイッチオンされた状態の下でのパワー半導体スイッチの制御接続端の電位よりも大きく(高く)、とりわけ100Vよりも大きくなるように選ばれる。この少なくとも一つの半導体素子の出力端の電位は、好ましくはそのブレークダウン電圧に対応しており、その電位は、好ましくは100Vよりも大きい。
これ等の図面において、同じ参照記号は同じ或いは同じ作用を持つコンポーネント或いは要素を示している。図1から図3までは、既に明細書の導入部で説明されているからその部分を参照されたい。
2′、2′′ 制御回路
10、11、12、13 回路装置
20、21、22、23 制御回路
30 制御ネットワーク
100 導電性の接続線
200 抵抗直列回路のコレクタから遠い方の出力端
201 抵抗直列回路の中間接続点
300 接続点
301 半導体素子の出力端
C パワー半導体スイッチのコレクタ
CA 反応時間容量
Com 基準電位
COMP コンパレータ(比較器)
CONTROL 信号処理ユニット(制御ユニット)
CTRL_DAAC 制御ユニットCONTROLの制御接続線
CVCE1、CVCE2、CVCE3、CME ドミナント容量
D102 ダイオード
DGH ダイオード
DZCE0、DZCE1、DZCE2、DZCE3 半導体素子
G 制御接続端
GH 信号処理ユニット或いは制御ユニットの出力段の出力端
M_D スイッチ
M_DAAC スイッチ
M_OFF、M_ON 制御装置の出力段
RA 反応時間抵抗
RME 抵抗
RSYM 抵抗
RVCE1、RVCE2、RVCE3 抵抗直列回路の抵抗
S パワー半導体スイッチ
VCA パワー半導体スイッチのコレクタ・エミッタ電圧から導き出された電圧
VCM 抵抗直列回路の、コレクタから遠い方の出力端の電圧
VC−REF 基準電圧
Vee 基準電位
Viso 作動電圧/供給電圧
Claims (17)
- パワー半導体スイッチのゲートに対するゲート信号を発生するための信号処理ユニットと、抵抗直列回路と、特定の電圧を超える前記パワー半導体スイッチのコレクタ・エミッタ電圧に応答してブレークダウンするように接続される少なくとも一つの第一の半導体素子を含む、パワー半導体スイッチを駆動するための駆動回路であって、
前記信号処理ユニットが、
第一の入力と、
前記パワー半導体スイッチのコレクタ・エミッタ電圧に対する基準電圧を入力する第二の入力と、
前記パワー半導体スイッチのゲートに接続される出力と、
を含み、
前記抵抗直列回路が、
前記パワー半導体スイッチのパワー供給端子に接続される入力と、
直列に接続される2つまたはそれ以上の抵抗と、
前記信号処理ユニットの前記第一の入力に接続される出力と、
を含み、
前記少なくとも一つの第一の半導体素子が、
a)前記抵抗直列回路の2つの抵抗の間の端子またはb)前記信号処理ユニットに接続される前記抵抗直列回路の前記出力のいずれかに導電性の接続線を通じて接続される出力を含み、
前記少なくとも一つの第一の半導体素子は、該少なくとも一つの第一の半導体素子の前記出力での電位が、前記パワー半導体スイッチがオン状態の場合に前記パワー半導体スイッチの前記ゲートの電位より大きいようなブレークダウン電圧を有する、
パワー半導体スイッチを駆動するための駆動回路。 - 前記少なくとも一つの第一の半導体素子と直列に接続される少なくとも一つの第二の半導体素子を更に含む、請求項1に記載の駆動回路。
- 前記導電性の接続線が、前記少なくとも一つの第一の半導体素子の前記出力を、前記抵抗直列回路の2つの抵抗の間の端子に接続し、
前記少なくとも一つの第二の半導体素子が、前記パワー半導体スイッチの前記パワー供給端子に接続され、
前記少なくとも一つの第一の半導体素子と前記少なくとも一つの第二の半導体素子が、
前記少なくとも一つの第一の半導体素子のブレークダウンの間に、前記少なくとも一つの第一の半導体素子の前記出力をコンスタントに保持するように接続される、
請求項2に記載の駆動回路。 - 前記少なくとも一つの第二の半導体素子に並列に接続されたスイッチであって、前記信号処理ユニットに接続される制御端子を含む前記スイッチを更に含み、
前記信号処理ユニットが、前記パワー半導体スイッチの回路ブレーク動作の開始時に、前記スイッチを閉じる、
請求項2に記載の駆動回路。 - 前記信号処理ユニットが、前記パワー半導体スイッチのオン状態で前記スイッチを閉じる、請求項4に記載の駆動回路。
- 前記第二の半導体素子に並列に接続される前記スイッチの前記制御端子が、前記信号処理ユニットの前記出力に接続される、請求項4または5に記載の駆動回路。
- 前記第二の半導体素子に並列に接続されるスイッチであって、前記信号処理ユニットに接続される制御端子を含む前記スイッチを更に含み、
前記信号処理ユニットが、前記パワー半導体スイッチの回路ブレーク動作の開始時に、前記スイッチを閉じる、
請求項2に記載の駆動回路。 - 前記信号処理ユニットが、前記パワー半導体スイッチのオン状態で前記スイッチを閉じる、請求項7に記載の駆動回路。
- 前記第二の半導体素子に並列に接続される前記スイッチの前記制御端子が、前記信号処理ユニットの前記出力に接続される、請求項7または8に記載の駆動回路。
- 前記少なくとも一つの第一の半導体素子のブレークダウン電圧が、100ボルトより大きい、請求項1に記載の駆動回路。
- 一つの前記第一の半導体素子の前記出力を、前記抵抗直列回路の抵抗間の端子に接続する少なくとも一つの導電性の接続線を更に含む、請求項1に記載の駆動回路。
- 反応時間抵抗を含む反応時間ネットワークを更に含み、
前記抵抗直列回路の前記出力が、前記反応時間ネットワークを通じて前記信号処理ユニットの前記第一の入力に接続される、
請求項1に記載の駆動回路。 - 前記抵抗直列回路と前記反応時間ネットワークとの間に接続され、かつ前記反応時間ネットワークと並列に接続された少なくとも周波数依存または時間依存のインピーダンスを更に含む、請求項12に記載の駆動回路。
- 前記少なくとも周波数依存または時間依存のインピーダンスのいずれかが、抵抗と容量との直列回路を含む、請求項13に記載の駆動回路。
- 前記少なくとも周波数依存または時間依存のインピーダンスのいずれかが、抵抗と、前記信号処理ユニットによって制御されるスイッチとの直列回路を含む、請求項13に記載の駆動回路。
- 前記少なくとも一つの第一の半導体素子が、共通の基準電位で、ブレークダウン電流をアノードに導通するように接続された、請求項1に記載の駆動回路。
- 前記少なくとも一つの第一の半導体素子が、ブレークダウン電流を前記パワー半導体スイッチのゲートに導通するように接続された、請求項1に記載の駆動回路。
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