JPH0559349U - 半導体の劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡素化され素子数が多くても製作が容
易で信頼性の向上する半導体の劣化検出装置を提供す
る。 【構成】 直列又は並列の半導体素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃
の劣化を発光素子ＬＥＤ₁〜ＬＥＤ₃を用いて検出するも
のにおいて、１つの発光素子ＬＥＤ₁を除く各発光素子
ＬＥＤ₂，ＬＥＤ₃と直列に光スイッチング素子Ｔｒ₁，
Ｔｒ₂を夫々接続し、前記１つの発光素子ＬＥＤ₁と他の
光スイッチング素子ＬＥＤ₂回路の光スイッチング素子
Ｔｒ₁間、前記他の発光素子ＬＥＤ₂と更に他の発光素子
ＬＥＤ₃回路の光スイッチング素子Ｔｒ₁間…等の発光素
子と光スイッチング素子を順次光ファイバーａ₁，ａ₂で
接続し、最後の発光素子ＬＥＤ₃と素子異常検出器１と
を光ファイバーａ₃で接続し、発光素子ＬＥＤ₃が発光す
るか否かをみて、素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の破壊を検出す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電力変換装置における電力用半導体素子の過電圧又は過電圧を保護 するための半導体劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電力変換装置は、電力用半導体素子を複数個直列又は並列に接続して使用する 場合、通常、素子が１個破損しても、装置が正常に運転しうるように設計されて いる。

【０００３】 図３は電力用半導体素子が直列接続されている場合の素子劣化検出回路を示す 。図３において、ＳＣＲ₁，ＳＣＲ₂，ＳＣＲ₃は直列に接続されたサイリスタ（ 電力用半導体素子、以下単に素子という。），Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃は各素子に印加す る電圧分担を改善するため素子と並列に接続された電圧分担抵抗、ＬＥＤ₁，Ｌ ＥＤ₂，ＬＥＤ₃は電圧分担抵抗に流れる電流により発光する発光ダイオード、１ は発光ダイオードが発光しているか否かを検出し、素子が正常か破損かを検出す る素子異常検出器、ｂ₁〜ｂ₃は各発光ダイオードの光を素子異常検出器に導く光 ファイバーである。

【０００４】 次に、図４に素子が並列に接続されている場合の素子劣化検出回路を示す。図 ４において、Ｆ₁〜Ｆ₃は素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃に夫々直列に接続された破損素子 切離用ヒューズである。この場合素子異常検出器１は素子破損を切れたヒューズ Ｆ₁〜Ｆ₃の接点によって検出している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記図３に示すような半導体劣化検出装置は、各素子から光ケーブル等の検出 用ケーブルを素子異常検出器１まで配線しなくてはならない。このため、素子数 が増えると配線数が増大し、構造が複雑となり製作上及び信頼性の点にも問題が ある。更に、素子を油浸又はフロロカーボン等液体タンクに入れる場合は、液体 タンクに配線を通すためのブッシングの数が増大するので、液洩れの問題が発生 する。

【０００６】 また、図４に示すような半導体劣化検出装置は、ヒューズの接点により素子破 壊を検出しているので、耐電圧が低くまた検出速度が遅い等の欠点がある。

【０００７】 本考案は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と するところは、構造が簡素化され、素子数が多くても製作が容易で、信頼性のあ る半導体の劣化検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の半導体の劣化検出装置は、電力用半導体 素子を複数個直列又は並列接続した回路の素子劣化を夫々発光素子を用いて検出 するものにおいて、１つの発光素子を除く各発光素子と直列に光スイッチング素 子を夫々接続し、前記１つの発光素子と他の発光素子回路の光スイッチング素子 間，前記他の発光素子と更に他の発光素子回路の光スイッチング素子間…等の発 光素子と光スイッチング素子を光ファイバーで順次接続し、最後に接続された発 光素子の発光状態を検出することにより素子の劣化を検出することを特徴とした ものである。

【０００９】

【作用】

複数個直列又は並列に接続した電力用半導体素子がすべて正常であれば、先ず 、光スイッチング素子が接続されていない発光ダイオードが発光する。このため 、この発光ダイオードと光ファイバーによって結合された光スイッチング素子が 導通し、そのスイッチング素子と直列に接続されている発光ダイオードが発光す る。

【００１０】 このようにして順次各素子の劣化を検出する発光ダイオードが発光する。従っ て最後の発光ダイオードが発光していることにより、すべての素子が正常に導通 していることがわかる。

【００１１】 これに対し、複数の素子のうち１ケでも破損しているものがあれば、その破損 している素子と並列の発光ダイオードは発光しないので、その発光ダイオードと 光ファイバーで結合されている光スイッチング素子は導通しない。しかして、そ の発光ダイオード以降の発光ダイオードは発光することがない。従って最後の発 光ダイオードが発光状態を検出することにより、電力用半導体素子の劣化を検出 することができる。

【００１２】

【実施例】

第１実施例 図１は電力用半導体素子が直列接続の場合の素子劣化検出回路を示す。図１に おいて、ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃は直列に接続されたサイリスタ（電力用半導体素子、 以下単に素子という）、Ｒ₁〜Ｒ₃は夫々素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃と並列に接続され た電圧分担用抵抗、ＬＥＤ₁〜ＬＥＤ₂は夫々抵抗Ｒ₁〜Ｒ₃と直列に接続された素 子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃の劣化検出用発光ダイオード、Ｔｒ₁及びＴｒ₂は抵抗Ｒ₂と 発光ダイオードＬＥＤ₂間及び抵抗Ｒ₃と発光ダイオードＬＥＤ₃間に接続された ホトトランジスタ（光スイッチング素子）。

【００１３】 ａ₁及びａ₂は夫々発光ダイオードＬＥＤ₁及びＬＥＤ₂の光をホトトランジスタ Ｔｒ₁及びＴｒ₂に導く光ファイバー、ａ₃は発光ダイオードＬＥＤ₃の光を素子異 常検出器１に導く光ファイバー、ＺＤ₁，ＺＤ₂は夫々ホトトランジスタＴｒ₁， Ｔｒ₂が不導時でも抵抗Ｒ₂，Ｒ₃が電圧分担しうるように、ホトトランジスタＴ ｒ₁，Ｔｒ₂と発光ダイオードＬＥＤ₂，ＬＥＤ₃の直列回路に対し並列に接続され たツェナーダイオードである。

【００１４】 この第１実施例回路の動作について説明するに、直列に接続された素子ＳＣＲ ₁ 〜ＳＣＲ₃が正常に動作している場合、先ず、発光ダイオードＬＥＤ₁が発光し 、この光が光ファイバーａ₁を通じてホトトランジスタＴｒ₁を導通させて発光ダ イオードＬＥＤ₂を発光させる。同様に、この光は光ファイバーａ₂を通じてホト トランジスタＴｒ₂を導通させて発光ダイオードＬＥＤ₃を発光させる。この光は 光ファイバーａ₃を通じて素子異常検出器１に入り、素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃が正 常に動作していると判定される。

【００１５】 次に、この状態において、素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃のうち例えば、素子ＳＣＲ₂ が破壊したとすると、発光ダイオードＬＥＤ₂の発光は消えるので、光スイッチ ング素子Ｔｒ₂はオフとなり、発光ダイオードＬＥＤ₃の発光も消える。同様にし て何れの素子が破壊しても発光ダイオードＬＥＤ₃の発光は消えるので、素子異 常検出器１により素子異常の判定がなされる。

【００１６】 第２実施例 図２は半導体素子が並列接続の場合の素子劣化検出回路を示す。図２において 、ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃は並列に接続されたサイリスタ（素子）、Ｒａ₁〜Ｒａ₃は夫 々素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃と直列に接続された抵抗、ＬＥＤ₁〜ＬＥＤ₃は夫々抵抗 Ｒｂ₁〜Ｒｂ₃を介して素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃と並列に接続された素子ＳＣＲ₁〜 ＳＣＲ₃の破損を検出する発光ダイオード、Ｔｒ₁及びＴｒ₂は夫々抵抗Ｒｂ₂と発 光ダイオードＬＥＤ₂間及び抵抗Ｒｂ₃と発光ダイオードＬＥＤ₃間に直列に接続 されたホトトランジスタ。ａ₁，ａ₂は発光ダイオードＬＥＤ₁，ＬＥＤ₂の光をホ トトランジスタＴｒ₁，Ｔｒ₂に導く光ファイバー、ａ₃は発光ダイオードＬＥＤ₃ の光を素子異常検出器１に導く発光ダイオード、ＺＤ₁，ＺＤ₂は夫々オートトラ ンジスタＴｒ₁，Ｔｒ₂と発光ダイオードＬＥＤ₂，ＬＥＤ₃の直列回路に対し並列 に接続されたツェナーダイオードである。

【００１７】 この第２実施例回路も第１実施例回路と同様に、素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃が正常 であれば、すべての発光ダイオードが発光するので、最後の発光ダイオードが発 光するか否かにより素子ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃のうち少なくとも１つ以上の素子が破 損していることを検出することができる。

【００１８】 上記実施例では半導体素子としてＳＣＲを用いた場合について説明したが、素 子としてはＳＣＲは限定されるものでないことはいうまでもない。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。

【００２０】 （１）直列又は並列に接続された半導体素子の良，否の判定は、最後の発光ダイ オードの発光を検出すればよいので、半導体劣化検出装置の構造が簡素化され、 製作上、信頼性が向上する。

【００２１】 （２）素子異常検出器に導く光ファイバーは最後の発光ダイオードからのものだ けでよいので、半導体素子を油浸又はフロロガーボン等液体タンクに入れた場合 、タンク壁を通すためのブッシング数が少なくて済むので液洩れの問題が解消す る。

【００２２】 （３）従来並列接続時の素子異常検出器としてヒューズの接点を用いていたが、 半導体スイッチを使用しているので、機械的接点部分がなく、検出速度が早くな る。

【００２３】 （４）素子の検出信号を光で伝送するため、絶縁の問題がなく、高電圧回路での 素子破損を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例にかかる半導体劣化検出装
置の回路を示すブロック回路図、

【図２】同第２実施例の回路を示すブロック回路図、

【図３】従来半導体劣化検出装置の回路を示すブロック
回路図、

【図４】同従来の他の例を示すブロック回路図。

【符号の説明】

ＳＣＲ₁〜ＳＣＲ₃…サイリスタ（電力用半導体素子） ＬＥＤ₁〜ＬＥＤ₃…発光ダイオード Ｒ₁〜Ｒ₃，Ｒａ₁〜Ｒａ₃，Ｒｂ₁〜Ｒｂ₃…抵抗 Ｔｒ₁，Ｔｒ₂…ホトトランジスタ（光スイッチング素
子） ＺＤ₁，ＺＤ₂…ツェナーダイオード ａ₁〜ａ₃，ｂ₁〜ｂ₃…光ファイバー Ｆ₁〜Ｆ₃…ヒューズ １…素子異常検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力用半導体素子を複数個直列又は並列
   接続した回路の素子劣化を夫々発光素子を用いて検出す
   るものにおいて、１つの発光素子を除く各発光素子と直
   列に光スイッチング素子を夫々接続し、前記１つの発光
   素子と他の発光素子回路の光スイッチング素子間，前記
   他の発光素子と更に他の発光素子回路の光スイッチング
   素子間…等の発光素子と光スイッチング素子を光ファイ
   バーで順次接続し、最後に接続された発光素子の発光状
   態を検出することにより素子の劣化を検出することを特
   徴とした半導体の劣化検出装置。