DE102007009885A1 - Halbleiterschaltung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleiterschaltung, die für normalerweise eingeschaltete Schaltelemente oder Schaltelemente von niedriger Schwellenspannung geeignet ist. Eine negative Leistungsversorgung wird durch eine Hochspannungs-Leistungsversorgung geladen. Ein Hochspannungsschalter steuert die Zweckmäßigkeit der Anlegung einer Spannung an einen Hochspannungsanschluss. Mit dem Ableiten der Leistungsversorgung an Leistungsschaltelemente wird der Hochspannungsschalter ausgeschaltet, und selbst in dem Fall, in dem die Spannung der Steuerschaltungen der Leistungsschaltelemente gesenkt wird, werden die Leistungsversorgungskondensatoren für die Steuerschaltungen durch den Hochspannungsanschluss geladen, um dadurch die Steuerschaltungen zu betätigen. Weiterhin verwendet eine Schaltung zur Erzeugung einer Negativleistungsquellenspannung die Energie, die in die Kondensatoren von Ausgangsanschlüssen geladen wird. Ein Spannungsanschluss ist zwischen den Hochspannungsanschluss und einen Referenzspannungsanschluss eingefügt. Die Schaltung zur Erzeugung einer Negativleistungsquellenspannung ist zwischen den Spannungsanschluss und mehrere der Ausgangsanschlüsse gefügt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltung, die für ein normalerweise eingeschaltetes Halbleiterschaltelement geeignet ist, das selbst in dem Fall eingeschaltet ist, in dem die Gate-Spannung null Volt beträgt, und einen normalerweise ausgeschalteten Halbleiterschalter mit niedriger Schwellenspannung.
  • Obwohl ein Breitbandabstands-Halbleiterelement aus einem solchen Material wie SiC (Carbonsilicat), GaN (Galliumnitrid) oder Diamant überlegene Eigenschaften als Schaltelement besitzt, weist ein typisches Halbleiterelement, das dieses Breitbandabstands-Halbleiterelement, wie etwa einen FET vom Sperrschichttyp (nachstehend als JFET bezeichnet), einen Transistor vom statischen Induktionstyp (nachstehend als SIT bezeichnet), einen Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (nachstehend als MESFET bezeichnet), einen Heterosperrschicht-Feldeffekttransistor (nachstehend als HFET bezeichnet), einen Hochelektronenmobilitätstransistor (nachstehend als HEMT bezeichnet) oder einen FET vom Akkumulationstyp, verwendet, eine normalerweise eingeschaltete Charakteristik, bei der der Drain-Strom fließt, selbst wenn die Gate-Spannung Null ist, oder eine normalerweise ausgeschaltete Charakteristik mit niedriger Schwellenspannung von höchstens 2 bis 3 V auf. Eine Negativleistungsversorgungsschaltung zum Anlegen einer negativen Spannung zwischen Gate und Source ist daher erforderlich, um das Leistungshalbleiterelement positiv auszuschalten.
  • Die US-Patentoffenlegungsschrift US2003/0179035A1 (3 bis 6 und Absätze (0025) bis (0031)) offenbart ein Verfahren zum Ansteuern des normalerweise eingeschalteten JFET oder insbesondere eine Steuerschaltung, in der der Gate-Strom auf einem niedrigen Niveau für einen JFET unterdrückt werden kann, der eine unterschiedliche Durchbruchspannung der Diode zwischen Gate und Source aufweist. Auch JP-A-2004-304527 (1 und Absätze (0015) und (0016)) offenbart die herkömmliche Bootstrap-Schaltung, in der ein Leistungsversorgungskondensator eines Oberarm-Schaltelements durch ein Unterarm-Schaltelement geladen wird. Ferner offenbart JP-A-2004-304527 ein Verfahren zum Laden des Leistungsversorgungskondensators jedes Oberarm-Schaltelements von einem Nebenkondensator, der mit drei Sätzen Ladungs-/Entladungs-Schaltelementen verwendet wird. JP-A-7-23570 (1, 2 und Absatz (0006)) dagegen offenbart eine SIT-Aktivierungsschaltung mit einem unterdrückten Einschaltstoßstrom, in dem die Gate-Spannung und die Source-Spannung für eine stabile Aktivierung des SIT, der einen normalerweise eingeschalteten Transistor bereitstellt, zu verschiedenen Zeiten angelegt werden.
  • Auch JP-A-2004-232375 (Absätze (0034) bis (0044)) offenbart eine Schaltung mit einem normalerweise eingeschalteten FET, in dem die negative Seite einer ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung, die eine Hauptleistungsversorgung bildet, mit einer zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung verbunden ist, wobei die Spannung zur gleichen Zeit wie die erste Gleichstrom-Leistungsversorgung eingerichtet wird, und das Kurzschließen des Arms unter Verwendung der zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung vermieden wird.
  • Der in der US-Patentoffenlegungsschrift US2003/0179035A1 beschriebene Stand der Technik berücksichtigt nicht eine Konfiguration, bei der ein Kondensator als Leistungsversorgung für die negative Gate-Spannung der Steuerschaltung verwendet und durch den Source-Strom eines Leistungshalbleiterelements geladen wird.
  • Dem in JP-A-2004-304527 beschriebenen Stand der Technik dagegen fehlt die Untersuchung eines Verfahrens zur Ladung des Leistungs versorgungskondensators des Oberarm-Schaltelements durch das Oberarm-Schaltelement. Weiterhin wird in JP-A-2004-304527 trotz der Untersuchung, die über das Laden des Leistungsversorgungskondensators des Oberarm-Schaltelements von einem Nebenkondensator unter Verwendung von drei Sätzen Ladungs-/Entladungs-Schaltelementen und Nebenkondensatoren durchgeführt wird, das Verfahren zur Reduzierung der Anzahl der Ladungs-/Entladungs-Kondensatoren nicht untersucht. Auch die Verwendung des Leistungsversorgungskondensators, der an dem Unterarm-Halbleiterelement als Leistungsversorgung angeordnet ist, wird nicht untersucht.
  • Der Stand der Technik der JP-A-7-23570 offenbart eine SIT-Aktivierungsschaltung, in der die Gate-Spannung und die Source-Spannung zu verschiedenen Zeiten angelegt werden, um das SIT, das einen normalerweise eingeschalteten Transistor bereitstellt, stabil zu aktivieren. Dennoch wird die Untersuchung nicht über das Ausschalten des Schaltelements in Zusammenarbeit zwischen der Schalterschaltung und einer Schutzschaltung sowie die Art, in der das Schaltelement ausgeschaltet wird, durchgeführt.
  • Die in JPA-2004-242475 beschriebene herkömmliche Schaltung untersucht trotz der Offenbarung des Verfahrens zum Kurzschließen des Arms unter Verwendung einer zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung nicht den Fall, in dem die zweite Gleichstrom-Leistungsversorgung zu arbeiten aufhört.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiterschaltung bereitzustellen, die für ein normalerweise eingeschaltetes Halbleiterschaltelement geeignet ist, das sogar in dem Fall eingeschaltet wird, in dem die Gate-Spannung Null und ein normalerweise ausgeschalteter Halbleiterschalter von niedriger Schwellenspannung ist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Halbleiterschaltung bereitgestellt, mit einer Negativleistungsquellenspannungs-Erzeugungsschaltung, die die Energie, die in einen Kondensator von dem Ausgangsanschluss geladen wird, nutzt, um die Anzahl von Leistungsversorgungen für die Steuerschaltungen zu reduzieren. Weiterhin ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung ein Spannungsanschluss zwischen einem Hochspannungsanschluss und einem Referenzspannungsanschluss gefügt und eine Negativleistungsquellenspannungs-Erzeugungsschaltung ist zwischen dem Spannungsanschluss und mehreren Ausgangsanschlüssen angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Halbleiterschaltung bereitgestellt, mit einem Hochspannungsschalter zum Steuern der Zweckmäßigkeit des Anlegens einer Spannung an den Hochspannungsanschluss, wobei selbst in dem Fall, in dem der Hochspannungsschalter ausgeschaltet wird oder die Spannung für die Steuerschaltung des Leistungsschaltelements mit der Reduzierung der dem Leistungsschaltelement zugeführten Leistung fällt, die Steuerschaltung betätigt wird, indem der Leistungsversorgungskondensator für die Steuerschaltung vom Hochspannungsanschluss geladen wird, wodurch verhindert wird, dass dem Leistungsschaltelement ein übermäßig großer Strom zugeführt wird. Als Alternative wird in dem Fall, in dem die der Leistungsversorgung der Steuerschaltung des Leistungsschaltelements zugeführte Leistung reduziert wird, die Gate-Spannung des Leistungsschaltelements automatisch gesenkt, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom in das Leistungsschaltelement fließt.
  • Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung wird eine Halbleiterschaltung bereitgestellt, wobei in dem Fall, in dem die von der Leistungsversorgung für die Steuerschaltung des Leistungsschaltelements zugeführte Leistung reduziert wird, ein Strompfad gebildet wird, um die Spannung des Hochspannungsanschlusses zu senken. Auch wird, um den Leistungsverbrauch der Steuerschaltung des Leistungsschaltelements zu reduzieren, ein Schalter zum Ausschalten des Stroms zu einer Logik-Steuerschaltungseinheit in der Steuerschaltung in dem Fall eingefügt, in dem es nicht erforderlich ist, dass die Logik-Steuerschaltungseinheit betätigt wird. Weiterhin ist, um das Verhältnis dV/dt der Ausgangsspannung zu reduzieren, während verhindert wird, dass die Ausgangsanschlussspannung vom Spannungsbereich der Spannung des Hochspannungsanschlusses und der Spannung am Referenzspannungsausgang zum Zeitpunkt eines schnellen Schaltvorgangs beträchtlich abweicht, ein Kondensator, der für einen Lade- oder Entladevorgang lediglich in der Umgebung der Spannung des Hochspannungsvorgangs und der Spannung des Referenzspannungsanschlusses angepasst ist, mit dem Ausgangsanschluss verbunden.
  • Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung wird eine Halbleiterschaltung mit einer Negativleistungsversorgung bereitgestellt, um das normalerweise eingeschaltete Schaltelement positiv abzuschalten, wobei die negative Leistung durch Leistungsumwandlung von der Positivleistungsversorgung zugeführt wird. Andererseits kann in Abhängigkeit von der vorherrschenden Situation die negative Leistung durch Leistungsumwandlung von der Negativleistungsversorgung zur Positivleistungsversorgung zugeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Halbleiterschaltung bereitgestellt, in der die mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbundene Last beispielsweise mit der Leistung auch von ei ner Lastleistungsversorgung zugeführt wird, die einen mit einem Lastreferenzspannungsanschluss verbundenen Hochspannungsanschluss aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Steuerschaltung des normalerweise eingeschalteten Schaltelements oder des normalerweise ausgeschalteten Schaltelements mit einer niedrigen Schwellenspannung vereinfacht und die Halbleiterschaltung größenmäßig verkleinert werden, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit verbessert wird. Auch realisiert die Schaltungskonfiguration gemäß der Erfindung einen sanften Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgang mit geringem Verlust.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform.
  • 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
  • 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform.
  • 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer achten Ausführungsform.
  • 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform.
  • 10 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer zehnten Ausführungsform.
  • 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 11. Ausführungsform.
  • 12 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 12. Ausführungsform.
  • 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 13. Ausführungsform.
  • 14 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 14. Ausführungsform.
  • 15 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 15. Ausführungsform.
  • 16 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 16. Ausführungsform.
  • 17 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 17. Ausführungsform.
  • 18 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 18. Ausführungsform.
  • 19 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 19. Ausführungsform.
  • 20 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 20. Ausführungsform.
  • 21 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 21. Ausführungsform.
  • 22 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 22. Ausführungsform.
  • 23 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 23. Ausführungsform.
  • 24 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 24. Ausführungsform.
  • 25A und 25B sind Diagramme zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 25. Ausführungsform.
  • 26 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Steuerung eines Hauptschalters gemäß der 25. Ausführungsform.
  • 27 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 26. Ausführungsform.
  • 28 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 27. Ausführungsform.
  • 29 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 28. Ausführungsform.
  • 30 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 29. Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In der Halbleiterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwischen einem Referenzspannungsanschluss 10 und einem Hochspannungsanschluss 11, der einen ersten Leistungsquellenspannungsanschluss von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss 10 vorsieht, erste Schaltelemente 30u, 30v, 30w und erste Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w zum Steuern der ersten Schaltelemente 30u, 30v, 30w zwischen zumindest einem Ausgangsanschluss und einem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss eingefügt. Die ersten Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w werden zwischen hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w, 9u, 9v, 9w bzw. niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 16u, 16v, 16w betätigt. Die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 16u, 16v, 16w ist eine negative Spannung, die niedriger als die Spannung des Source-Anschlusses der ersten Schaltelemente ist. Erste Kondensatoren 40u, 40v, 40w sind zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w eingefügt, die Ausgangsanschlüsse und einen zweiten Source-Spannungsanschluss 19 bereitstellen. Die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 16u, 16v, 16w wird durch die Spannung erzeugt, die in die ersten Kondensatoren 40u, 40v, 40w geladen wird. Weiterhin sind erste Dioden 38u, 38v, 38w zwischen den zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss 19 bzw. die ersten Kondensatoren 40u, 40v, 40w eingefügt. Sobald die Ausgangsanschlussspannung die Spannung des zweiten Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 übersteigt, werden die ersten Kondensatoren geladen, während in dem Fall, in dem die Ausgangsanschlussspannung unter die Spannung des zweiten Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 fällt, verhindert wird, dass die ersten Kondensatoren leicht entladen werden.
  • Auch werden in der Halbleiterschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Dioden 68u, 68v, 68w, die Gleichrichterelemente bilden, zwischen die ersten Kondensatoren 40u, 40v, 40w und einen dritten Spannungsanschluss 14 gefügt. Die zweiten Kondensatoren des unteren Arms werden von den ersten Kondensatoren durch die Gleichrichterelemente geladen und somit als Leistungsversorgung zum Steuern der normalerweise eingeschalteten Schaltelemente und der normalerweise ausgeschalteten Schaltelemente mit niedriger Schwellenspannung verwendet. Mit dieser Schaltungskonfiguration wird verhindert, dass die Ausgangsanschlussspannung vom Spannungsbereich des Hochspannungsanschlusses und des Referenzspannungsanschlusses selbst durch den schnellen Schaltvorgang beträchtlich abweicht, wodurch „der sanfte Schaltvorgang" möglich gemacht wird, bei dem das Verhältnis dV/dt der Ausgangsspannung nur in der Umgebung des Hochspannungsanschlusses oder des Referenzspannungsanschlusses abfällt. Somit können sowohl der Schaltverlust als auch Geräusche für eine niedrigere Entwurfs-Durchbruchspannung der Schaltelemente reduziert werden.
  • In der Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung arbeiten die ersten Steuerschaltungen zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w; 9u, 9v, 9w und den niederspan nungsseitigen Spannungsanschlüssen 16u, 16v, 16w in der negativen Richtung der zweiten Spannung fort. In den ersten Steuerschaltungen ist die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 16u, 16v, 16w eine negative Spannung, die niedriger als die Spannung der hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w ist, die jeweils die Source-Anschlüsse der ersten Schaltelemente stellen. Die Spannung wird erhöht, indem der erste Schalter des ersten Spannungsanschlusses eingeschaltet wird, und in dem Fall, in dem die Fähigkeit zur Zuführung von Leistung zu den Steuerschaltungen wahrscheinlich unter den Referenzwert sinkt, wird der erste Schalter rasch ausgeschaltet, und weiterhin wird das mit den Gate-Anschlüssen der ersten Schaltelemente verbundene fünfte Schaltelement 117 (4) oder das mit den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 16u, 16v, 16w verbundene sechste Schaltelement 117 (16) eingeschaltet, um dadurch den Abfall der Leistungsquellenspannung der ersten Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w zu unterdrücken. Als Alternative werden die ersten Schaltelemente 30u, 30v, 30w ungeachtet des Treibersignals ausgeschaltet, um dadurch zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom in die ersten Schaltelemente 30u, 30v, 30w fließt.
  • Die Halbleiterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Referenzspannungsanschluss 12, einen ersten Leistungsquellenspannungsanschluss von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss 10, mindestens einen Satz von Ausgangsanschlüssen 15u, 15v, 15w, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss 12 und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss 11 angeordnet sind, zweite Schaltelemente 31u, 31v, 31w, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss 10 und den Ausgangsanschlüssen 15u, 15v, 15w angeordnet sind, und zweite Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w zum jeweiligen Steuern der zweiten Schaltelemente 31u, 31v, 31w, wobei die zweiten Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w zwi schen der Spannung des Hochspannungsanschlusses 10 und der Spannung des Niederspannungsanschlusses 14 arbeiten. Die Spannung des Niederspannungsanschlusses 14 ist eine negative Spannung, die niedriger als die Spannung des Source-Anschlusses 10 der zweiten Schaltelemente ist, eine erste Leistungsversorgung 201 ist zwischen dem Referenzspannungsanschluss 10 und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss 13 angeordnet, ein fünfter Leistungsversorgungsanschluss 14 von entgegengesetzter Polarität zum ersten Leistungsquellenspannungsanschluss 11 wird zusätzlich in den Referenzspannungsanschluss 10 eingefügt, und ein normalerweise ausgeschalteter Schalter 34 wird eingeschaltet, wenn die Spannung zwischen den Referenzspannungsanschluss 10 und dem Niederspannungsanschluss 14 der zweiten Steuerschaltungen einen spezifischen Wert annimmt, wird zwischen dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss 11 und die erste Leistungsversorgung 201 eingefügt. Die Spannung am Niederspannungsanschluss 14 der zweiten Steuerschaltungen wird durch die fünfte Leistungsversorgung 204 erzeugt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Leistung einer mit dem Referenzspannungsanschluss 10 verbundenen Last 307 von der fünften Leistungsversorgung 204, die eine negative Leistungsversorgung vorsieht, zugeführt werden.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen betreffen ein n-Kanal-Feldeffekt-Schaltelement. Eine ähnliche Konfiguration kann natürlich für ein p-Kanal-Feldeffekt-Schaltelement durch Umkehren der Polarität der Schaltung mit gleicher Wirkung realisiert werden. Obwohl Anschlüsse des Schaltelements als Drain, Gate, Source wie beim FET bezeich net werden, werden die Namen Kollektor, Basis und Emitter in dem Fall benutzt, in dem das Schaltelement ein Bipolartransistor ist.
  • [Ausführungsform 1]
  • 1 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform stellt eine Schaltung dar, die einen n-Kanal-JFET für die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w verwendet. Dennoch können andere Feldeffekt-Schaltelemente oder ein anderer Bipolartransistor als ein JFET, wie etwa ein SIT, MESFET, HFET, HEMT oder FET vom Akkumulationstyp mit gleicher Wirkung eingesetzt werden. Diese Ausführungsform wird erläutert, indem die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w als Beispiel herangezogen werden.
  • Diese Ausführungsform stellt einen Drehstrom-Inverter dar, der aus einer Brückenschaltung aufgebaut ist, wobei die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse vorsehen, verbunden sind, die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w sind zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse vorsehen, und dem Referenzspannungsanschluss 10 angeordnet, und Lasten 37u, 37v, 37w, wie zum Beispiel Motoren, deren Leistung durch die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w gesteuert wird, sind mit den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse vorsehen, verbunden. Die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w werden durch die Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w gesteuert und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w werden durch die Unterarm-Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w gesteuert.
  • In 1 bezeichnen Bezugszeichen 130u, 130v, 130w, 131u, 131v, 131w Schwungraddioden zum Zuführen eines Stroms zum Drain-Anschluss von dem Source-Anschluss zum Drain-Anschluss der Schaltelemente im Fall einer induktiven Last. In dem Fall, in dem die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w FETs wie etwa JFETs oder Leistungs-MOSFETs oder Bipolartransistoren sind, kann der Strom von dem Source-Anschluss (Emitter-Anschluss) zum Drain-Anschluss (Kollektor-Anschluss) zugeführt werden. Die Schwungraddioden können daher in dem Fall, in dem der Verlust klein ist, zum Zuführen des Stroms von dem Source-Anschluss (Emitter-Anschluss) zum Drain-Anschluss (Kollektor-Anschluss) nicht verbunden sein.
  • In dem Fall, in dem die Dioden 130u, 130v, 130w, 131u, 131v, 131w nicht verwendet werden, wird der Verlust durch Einschalten der Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w verringert, solange der Strom von dem Source-Anschluss (Emitter-Anschluss) zum Drain-Anschluss (Kollektor-Anschluss) fließt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform sind die hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse der Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w jeweils mit den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w verbunden, die dieselben Ausgangsanschlüsse wie der Source-Anschluss der Schaltelemente 30u, 30v, 30w vorsehen, und die niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse sind mit den Bezugszeichen 16u, 16v, 16w bezeichnet. Auch sind die hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse der Unterarm-Steuerschaltungen mit dem Referenzspannungsanschluss 10 wie der Source-Anschluss der Unterarm-Schaltelemente verbunden, und die nieder spannungsseitigen Spannungsanschlüsse der Unterarm-Steuerschaltungen sind durch das Bezugszeichen 14 in 1 bezeichnet.
  • Die Leistungszuführungen 201, 202, 203, 204 können entweder die Sekundärelemente sein, wie etwa die Bleibatterie oder die Lithiumionenbatterie, oder die Schaltleistungsversorgung oder die Gleichstromversorgung, die von dem sekundären Ausgang des Stromwandlers erhalten wird. Auch kann, obwohl dies nicht gezeigt ist, ein Schalter in Reihe mit den Leistungsversorgungen 201, 202, 203, 204 zur Ein-/Aus-Steuerung der Leistungsversorgung angeordnet sein, um Leistungsverbrauch zu sparen.
  • Um diese Schaltung zu aktivieren, wird, während sich der Hochspannungsschalter 34 im Aus-Zustand befindet, eine hohe Spannung V1 zwischen dem eingangsseitigen Hochspannungsanschluss 13 und dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 von der Leistungsversorgung 201 angelegt, eine Spannung V2 wird zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Leistungsquellenspannungsanschluss 19 von der Leistungsversorgung 202 angelegt, eine Spannung V3 wird zwischen dem Anschluss 20 und dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 von der Leistungsversorgung 203 angelegt und eine Spannung V4 wird zwischen dem Referenzspannungsanschluss 10 und dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 von der Leistungsversorgung 204 angelegt. Bei diesem Vorgang werden die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w mit dem Ein-Treibersignal geprägt, während die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w mit einem Aus-Treibersignal geprägt werden. Dann wird der Strom den Oberarm-Schaltelementen 30u, 30v, 30w zugeführt und die Kondensatoren 40u, 40v, 40w, die als Leistungsversorgungen der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w eingesetzt werden, werden geladen.
  • Auch werden die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w durch die Leistungsversorgung 204 aktiviert, um dadurch die Unterarm-Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w zu aktivieren. Auf diese Weise wird der Hochspannungsschalter 34 eingeschaltet, während die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet werden. Um den Hochspannungsschalter 34 einzuschalten, wird anfangs nur der Schalter 34b eingeschaltet, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Einschaltstoßstrom in den Hochspannungsanschluss 11 fließt, und dann wird die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 langsam erhöht, wonach der Schalter 34a eingeschaltet wird. Im Übrigen wird es bald unmöglich, die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w vollständig abzuschalten, angesichts der Tatsache, dass die Kondensatoren 40u, 40v, 40w, die als Leistungsversorgung der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30v eingesetzt werden, allmählich durch den in den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w fließenden Strom entladen werden. Solange jedoch die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w ein wenig eingeschaltet sind, nimmt die Spannung der hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse vorsehen, zu und die Kondensatoren 40u, 40v, 40w werden durch die Leistungsversorgung 202 geladen, um dadurch die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w auszuschalten.
  • Insbesondere ist in der Schaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Bereitschaftszustand, in dem alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet sind, die Ausgangsanschlussspannung mindestens ein Drittel höher als die Spannungsdifferenz zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsanschluss 10 und daher wird den Lasten 37u, 37v, 37w im Wesentlichen kein Strom zugeführt.
  • Auch kann dieses Steuerungsverfahren verhindern, dass der Durchgangsstrom von dem Hochspannungsanschluss 11 zum Referenzspannungsanschluss 10 fließt.
  • Als Alternative werden zuerst zum Zeitpunkt der Aktivierung die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w mit einem Ein-Signal geprägt und nachdem die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltungen 32u, 32v, 32 der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w auf im Wesentlichen denselben Wert wie die Leistungsversorgung 202 gesetzt ist, werden alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet. Dann kann in diesem Zustand der Hochspannungsschalter 34 eingeschaltet werden.
  • In dem Fall, in dem die Breitbandabstands-Halbleiterelemente aus einem solchen Material wie SiC, GaN oder Diamant als die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w verwendet werden, kann der Durchgangsstrom für eine kurze Länge an Zeit in dem Referenzspannungsanschluss 10 von dem Hochspannungsanschluss 11 fließen gelassen werden. Daher ist es schwierig, die Zeit des Einschaltens des Hochspannungsschalters 34 zu steuern. Auch kann, obwohl dies in 1 nicht gezeigt ist, ein Steuersignal von der Steuerschaltung 36 zu den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w durch eine Pegelverschiebungsschaltung wie etwa einen Photokoppler übertragen werden.
  • Die Spannung an den Leistungsversorgungskondensatoren 40u, 40v, 40w für die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w fällt, da sie den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w den Strom zuführen. Jedes Mal jedoch, wenn sich die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w einschalten und das Potenzial der die Ausgangsanschlüsse vorsehenden hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w zu nimmt, werden die Leistungsversorgungskondensatoren 40u, 40v, 40w dadurch geladen, um ihre Anschlussspannung zu erhöhen.
  • Im Übrigen ist es erforderlich, die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w einzuschalten, um die Leistungsversorgungskondensatoren 40u, 40v, 40w, die als Leistungsversorgung der Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w dienen, zu laden. Daher werden in dem Bereitschaftszustand, in dem der Strom der Last nicht zugeführt wird, die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w alle ausgeschaltet. Um jedoch den Wert der Leistungsquellenspannung der Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w zu festigen, können alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet werden, während hochspannungsseitige Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse bereitstellen, auf hohem Potenzial gehalten werden können. Alternativ kann der Zustand, in dem alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w eingeschaltet und alle Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet sind, mit dem Zustand abwechseln, in dem alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w ausgeschaltet und alle Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w eingeschaltet sind, so dass die Leistungsversorgungskondensatoren 40u, 40v, 40w auf der gewünschten Spannung geladen gehalten werden können.
  • In dem Fall, in dem von der Leistungsquellenspannung der Eingangsleistungsversorgung 203 zum Senden eines Ansteuersignals an die Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und die Unterarm-Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w, der Leistungsquellenspannung der Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und der Leistungsquellenspannung der Unterarm-Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w mindestens eine unter einen spezifizierten Pegel fällt, wird der Hochspannungsschalter 34 bevorzugt ausgeschaltet. Als Alternative je doch kann die Schaltung in einer solchen Weise vereinfacht werden, dass mindestens eine der Leistungsquellenspannungen der Leistungsversorgungen 203, 202, 204 überwacht wird, und wenn sie unter den spezifizierten Wert fällt, wird der Hochspannungsschalter 34 ausgeschaltet.
  • Eine Stromerfassungsschaltung 35 vergleicht den Spannungsabfall an einem Widerstand 35a mit einer Referenzspannung 35b und überwacht so, ob der Strom, der nicht niedriger als der spezifizierte Wert ist, von dem Eingangs-Hochspannungsanschluss 13 zum Eingangs-Referenzspannungsanschluss 12 fließt. In dem Fall, in dem der Strom, der nicht niedriger als der Referenzwert ist, fließt, wird ein Signal zum Ausschalten der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und der Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w an den Stromerfassungs-Ausgangsanschluss 21 ausgegeben. In dem Fall, in dem der Strom, der nicht niedriger als der spezifizierte Wert ist, weiterhin von dem Eingangs-Hochspannungsanschluss 13 zum Eingangs-Referenzspannungsanschluss 12 trotz der Tatsache fließt, dass alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet sind, kann es andererseits an der Leistungsquellenspannung der Steuerschaltungen mangeln oder die Schaltelemente können unterbrochen sein. In einem solchen Fall wird daher der Hochspannungsschalter 34 rasch ausgeschaltet.
  • Um den Hochspannungsschalter 34 rasch abzuschalten, werden die Schalter 34a und 34b zur gleichen Zeit ausgeschaltet. Als Alternative wird der Schalter 34a zuerst ausgeschaltet, um dadurch rasch die Impedanz des Hochspannungsschalters 34 abzuschalten und den der Last zugeführten Strom schnell zu reduzieren. Insbesondere wird die Zeit, die zum Ausschalten oder Erhöhen der Impedanz des Hochspannungsschalters 34 erforderlich ist, auf mindestens die Hälfte der Zeit reduziert, die zum Einschalten des Hochspannungsschalters 34 benötigt wird.
  • Ein Merker, der Alarm schlägt, dass ein Überstrom geflossen ist, wird an die Steuerschaltung 36 gesendet und der Vorgang wird übertragen, um den Inverter zu stoppen. Auf diese Weise werden die Schaltelemente und das gesamte System gegen eine Unterbrechung geschützt.
  • Obwohl es nicht gezeigt ist, wird das Steuersignal von der Stromerfassungsschaltung 35 an die Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w, die Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w, die Schaltelemente 30u, 30v, 30w und die Steuerschaltung 36 durch eine Pegelverschiebungsschaltung, wie etwa einen Photokoppler, übertragen.
  • Um andererseits die Anzahl von Ein/Aus-Vorgängen des Hochspannungsschalters 34 zu reduzieren, können mehrere Stromkomparatorschaltungen (von denen nur eine in 1 gezeigt ist) mit verschiedenen Referenzspannungen beinhaltet sein, so dass der Überstrompegel zum Ausschalten des Hochspannungsschalters 34 höher eingestellt sein kann als der Überstrompegel zum Ausschalten der Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann die Negativleistungsversorgungsschaltung zum Ausschalten der normalerweise eingeschalteten Schaltelemente mit einer einfachen Schaltungskonfiguration realisiert werden. Außerdem kann eine schwebende Negativleistungsversorgung für drei Phasen der Oberarm-Schaltelemente mit einer einzigen Leistungsversorgung 202 erzeugt werden und daher kann die Leistungsversorgung größenmäßig verringert werden. Weiterhin ist es in dem Fall, in dem die schwebende Leistungsversorgung verwendet wird, erforderlich, dass der hochspannungsseitige Draht und der nie derspannungsseitige Draht zu den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w erweitert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch kann nur ein niederspannungsseitiger Draht von dem Leistungsquellenspannungsanschluss 19 zu den Steuerspannungen 32u, 32v, 32w erstreckt sein und daher kann die Verdrahtungslänge insgesamt verkürzt und die Leiterplatte größenmäßig reduziert werden.
  • Auch ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Erhalten der Spannung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 die Leistungsversorgung 202 nicht mit der Niederspannungsseite verbunden, wie etwa der Referenzspannungsanschluss 10 oder der eingangsseitige Referenzspannungsanschluss 12, sondern mit dem Hochspannungsanschluss 11. Somit ist die Spannung V2 der Leistungsversorgung 202 vergleichsweise niedrig. Als Ergebnis können die Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w mit kleinerer Leistung angesteuert werden. Die Leistungsversorgung 202 kann, obwohl sie gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Hochspannungsanschluss 11 verbunden ist, alternativ mit dem eingangsseitigen Hochspannungsanschluss 13 verbunden sein, wobei ein Schalter mit der Leistungsversorgung 202 in Reihe geschaltet ist.
  • In einem speziellen Fall, in dem der hochspannungsseitige Überlauf des Ausgangsanschlusses aufgrund der parasitischen Impedanz der Verdrahtung usw. groß und zum Erzeugen der Leistungsquellenspannung der Oberarm-Steuerschaltungen zu groß ist, können der Leistungsquellenspannungsanschluss 19 und der Anschluss 11 integriert sein oder die Spannung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 kann auf ein höheres Potenzial als dasjenige des Hochspannungsanschlusses 11 gesetzt sein.
  • Beim Ansteuern des normalerweise eingeschalteten Elements sei angenommen, dass die Spannung aufgrund eines Leistungsausfalls usw. nicht mehr an die Steuerschaltungen angelegt wird. Weder die Oberarm-Schaltelemente noch die Unterarm-Schaltelemente können ausgeschaltet werden und ein Überstrom kann zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsanschluss 10 fließen. Gemäß dieser Ausführungsform wird jedoch der Hochspannungsschalter 34 rasch ausgeschaltet, um den Strom zum Hochspannungsanschluss 11 in dem Fall, in dem die Spannung der Leistungsversorgung 203 oder 204 für die Steuerschaltungen abfällt, rasch abzuschalten oder zu unterdrücken. Als Ergebnis kann die Leistungsversorgung zur Last gestoppt werden, selbst in dem Fall, in dem die Schaltelemente die Ausschaltfähigkeit verlieren. Somit sind die Elemente und das Schaltungssystem gegen eine Störung geschützt, die andernfalls durch einen Überstrom, der zwischen dem Hochspannungsanschluss und dem Referenzspannungsanschluss 10 fließt, oder den fortwährenden Zustand des besonderen Phänomens verursacht werden könnte. Bevorzugt wird der Hochspannungsschalter in dem Fall eingeschaltet, in dem die Spannung der Leistungsversorgung 203, 204 für die Steuerschaltungen nicht niedriger als der erste Referenzspannungswert ist, und sobald die Spannung der Leistungsversorgung 203, 204 auf oder unter den zweiten Referenzwert fällt, der niedriger als der erste Referenzspannungswert ist, wird die Hochspannungsschaltung ausgeschaltet. Als Ergebnis kann der instabile Vorgang in der Umgebung der Referenzspannung zum Einschalten des Hochspannungsschalters verhindert werden.
  • Der Hochspannungsschalter 34 wird bevorzugt von einem Halbleiterschalter von hoher Vorgangsgeschwindigkeit gebildet. Jedoch ist in dem Fall, in dem die Oberarm-Schaltelemente und die Unterarm-Schaltelemente Si-Halbleiterelemente sind, die Lastkurzschlussstärke nicht höher als 100 μs und daher kann das mechanische Relais nicht ausreichend Schutz bieten. Da dagegen der JFET einen Breitbandabstands-Halbleiter, wie etwa einen SiC, verwendet, der eine Lastkurz schlussstärke von nicht weniger als mehreren Millisekunden aufweist, kann die Verwendung eines mechanischen Hochgeschwindigkeitsrelais als Hochspannungsschalter 34 gegen einen Leistungsausfall schützen.
  • [Ausführungsform 2]
  • 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird der in 1 gezeigte Hochspannungsschalter 34 von normalerweise ausgeschalteten Leistungs-MOSFETs 60, 61 als Halbleiterschaltelemente gebildet. 2 zeigt einen bidirektionalen Schalter, in dem der normalerweise ausgeschaltete Leistungs-MOSFET 60 und der normalerweise ausgeschaltete Leistungs-MOSFET 61 in entgegengesetzten Richtungen in Reihe geschaltet sind. Als Ergebnis kann der Umkehrfluss vom Hochspannungsanschluss 11 zum eingangsseitigen Hochspannungsanschluss 13 zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Hochspannungsschalters 34 verhindert werden. In dem Fall, in dem die Umkehrflussverhinderung nicht notwendig ist, wird der normalerweise ausgeschaltete Leistungs-MOSFET 61 eliminiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die an die primären Anschlüsse 22a, 23a des Stromwandlers 7a angelegte Spannung an die sekundären Anschlüsse 9, 8 übertragen und durch den Kondensator 55 und die Diode 56 geformt, um dadurch die Gleichspannung V0 von etwa 10 V zwischen den Anschlüssen 24 und 8 zu erzeugen.
  • In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 50a eine Zener-Diode mit der Durchbruchspannung 8 V, das Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Zener-Diode mit der Durchbruchspannung 11 V, das Bezugszeichen 49a bezeichnet einen pnp-Transistor und die Bezugszeichen 51, 53a, 54a, 58a bezeichnen Widerstände. Sobald die Spannung des Anschlusses 24 auf 8 V oder höher als die Spannung des Hochspan nungsanschlusses 11 steigt, unterbricht die Zener-Diode 50a, während in dem Fall, in dem die Spannung des Anschlusses 24 etwa 9 V erreicht, sich der pnp-Transistor 49a einschaltet und der Anschluss 25a ein hohes Potenzial annimmt. Zur gleichen Zeit nimmt, wenn der Anschluss 25b in hohem Potenzial ist, der Ausgangsanschluss 7 der UND-Schaltung 48 ein hohes Potenzial an und schaltet den Leistungs-MOSFET 60 ein. In dem Vorgang entspannt der sanfte Einschaltvorgang unter Verwendung des Widerstands 99 den Einschaltstoßstrom zum Hochspannungsanschluss 11. Insbesondere wird, wie in der ersten Ausführungsform, in dem Fall, in dem der Hochspannungsschalter 34 eingeschaltet wird, der langsame Einschaltvorgang benutzt, um den Einschaltstoßstrom zu entspannen, während in dem Fall, in dem der Hochspannungsschalter 34 zum Schutz ausgeschaltet wird, das schnelle Ausschalten möglich ist.
  • Eine Konfiguration, in der der Anschluss 25b ein hohes Potenzial in dem Fall annimmt, in dem der Überstrom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 35 erfasst wird, und ein niedriges Potenzial in dem Fall annimmt, in dem der Überstrom erfasst wird, ermöglicht es, den Hochspannungsschalter 34 abzuschalten, wenn ein Überstrom fließt.
  • Weiterhin kann, obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, eine Schmidt-Triggerschaltung in der auf die UND-Schaltung 48 folgenden Stufe angeordnet werden. In diesem Fall wird der Hochspannungsschalter eingeschaltet, wenn die Spannung V0 zwischen den Anschlüssen 24 und 8 auf mindestens den ersten Referenzspannungswert steigt, und ausgeschaltet, wenn die Spannung V0 auf oder unter den zweiten Referenzschaltungswert sinkt, der niedriger als der erste Referenzspannungswert ist. Als Ergebnis kann der instabile Vorgang in der Umgebung der Referenzspannung zum Einschalten des Hochspannungsschalters verhindert werden. Anstelle der Leistungs-MOSFETs 61, 60 kann ein IGBT aus Si oder ein Thyristor verwendet werden. Die Verwendung eines aus einem Breitbandabstands-Halbleiter gebildeten Schaltelements mit einer größeren Bandabstandsenergie als die Bandabstandsenergie (2,0 eV) von Si, wie etwa SiC, kann jedoch die Größe des Hochgeschwindigkeitsschalters mit großer Kapazität zuverlässig verringern. Die anderen Punkte sind ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 3]
  • 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem die in 1 gezeigten Leistungsversorgungen 202, 204 aus einer Gleichrichterschaltung einschließlich eines Stromwandler 57a, Kondensatoren 64a, 64b, Dioden 65a, 65b und Zener-Dioden 63a, 63b ausgebildet sind. Dennoch können die Leistungsversorgungen 202, 204 mit einer Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsversorgung umgesetzt werden. In 3 bezeichnen die Bezugszeichen 59b, 59c eine Komparatorschaltung, die wie die Schaltung 59a in 2 eine Referenzschaltung aufweist, die gleich dem Durchbruchspannungswert der Zener-Dioden 50b, 50c ist, um zu bestimmen, ob die Leistungsquellenspannungen V2, V4 den gewünschten Spannungspegel erreicht haben. In dem Zustand, der frei von den Wirkungen der parasitischen Induktivität oder des parasitischen Widerstands der Verdrahtung ist, sind die Leistungsquellenspannungen V2, V4 auf etwa 25 V bis 40 V in dem Fall eingestellt, in dem die Schwellenspannung der Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w –20 V beträgt. Dementsprechend ist die Durchbruchspannung der Zener-Dioden 50b, 50c auf zwischen ungefähr 22 V und 38 V eingestellt und die Durchbruchspannung der Zener-Dioden 63a, 63b auf zwischen ungefähr 26 V und 42 V. Dadurch steigen die Ausgangsanschlüsse 26, 27 auf ein hohes Potenzial an, sobald die Leis tungsquellenspannungen V2, V4 den gewünschten Spannungspegel annehmen.
  • Obwohl es in 3 nicht gezeigt ist, kann eine Pegelverschiebungsschaltung, wie etwa ein Photokoppler, zum Eingangsanschluss der UND-Schaltung 48 der 2 hinzugefügt werden, um den Fall mitzuteilen, dass die Ausgangsanschlüsse 26, 27 ein hohes Potenzial annehmen. Dadurch wird die Hochspannungsschaltung 34 nur in dem Fall eingeschaltet, in dem die Leistungsquellenspannungen V2, V4 mindestens die gewünschte Spannung annehmen und kein Überstrom fließt, während der Hochspannungsschalter 34 schnell in dem Fall ausgeschaltet wird, in dem die Leistungsquellenspannung V2 oder V4 unter den gewünschten Spannungspegel fällt oder ein Überstrom fließt. In dem Fall, in dem die Leistungsquellenspannungen V2, V4 nicht die gewünschte Spannung erreichen, können die normalerweise eingeschalteten Elemente nicht ausgeschaltet werden. In dem Fall, in dem die Leistungsquellenspannungen V2, V4 auf oder unter den gewünschten Spannungspegel gesenkt werden, wie oben beschrieben, wird jedoch der Hochspannungsschalter 34 schnell ausgeschaltet.
  • Andererseits haben die Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und die Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w die Kondensatoren 40u, 40v, 40w und die Kondensatoren 64u, 64v, 64w von ausreichend großer Kapazität. Selbst nachdem die Leistungsquellenspannungen V2, V4 auf oder unter den gewünschten Spannungspegel sinken, wird daher die unterste Minimalspannung gesichert, um die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w zu betätigen, bis der Hochspannungsschalter 34 sich ausschaltet oder eine hohe Impedanz erreicht ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass der Überstrom in den Hochspannungsanschluss 11 fließt.
  • Auch in dem Fall, in dem die Spannung der Niederspannungsanschlüsse 16u, 16v, 16w über die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 unter der Wirkung der parasitischen Impedanz der Verdrahtung usw. beträchtlich zunimmt, wird der Stromwandler 57a bevorzugt in einen Stromwandler zum Erzeugen der Spannung V2 und einen Stromwandler zum Erzeugen der Spannung V4 unterteilt und der primäre Strom der Stromwandler wird in einer solchen Weise zurückgespeist, dass die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w, 33u, 33v, 33w in dem gewünschten Bereich beinhaltet ist. Insbesondere wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Hochspannungsanschluss 15u, zwischen dem Leistungsquellenspannungsanschluss 19 und dem Ausgangsanschluss 15u oder zwischen dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u und dem Ausgangsanschluss 15 überwacht, und nach Maßgabe des Werts dieses Gefälles kann der primäre Strom der Stromwandler gesteuert werden, um den optimalen Wert der Spannung V2 zu sichern. Als Alternative werden der Phasenstrom, der Zwischenphasenstrom oder die Zwischenphasenspannung und die optimalen Primärstrombedingungen des einem solchen Strom oder einer solchen Spannung zugeordneten Stromwandlers im Voraus festgelegt, um den optimalen Wert der Spannung V2 zu sichern. Die anderen Teile der Konfiguration sind identisch mit denjenigen der ersten und zweiten Ausführungsformen.
  • [Ausführungsform 4]
  • 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird die in 1 gezeigte Steuerschaltung 36 zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Spannungsanschluss 14 betätigt. Gemäß dieser Ausführungsform werden die in 1 gezeigte Leistungsversorgung 203 und der Anschluss 20 eliminiert und die Schal tung wird vereinfacht. Die anderen Teile der Konfiguration sind mit denjenigen der ersten Ausführungsform identisch.
  • [Ausführungsform 5]
  • 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Funktion der in 1 gezeigten Leistungsversorgung 204 durch den Kondensator 66 und die Dioden 68u, 68v, 68w umgesetzt, so dass die Spannung V4 an dem Kondensator 66 erzeugt wird, wie in der in 1 gezeigten Leistungsversorgung 204.
  • In der Schaltung gemäß dieser Ausführungsform wird jedes Mal, wenn die hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die Ausgangsanschlüsse vorsehen, auf ein niedriges Potenzial verringert werden, die Energie, die bis dahin in die Kondensatoren 40u, 40v, 40w geladen worden ist, in den Kondensator 66 geladen, um dadurch die Spannung V4 am Spannungsanschluss 14 der negativen Leistungsversorgung in derselben Weise wie in 1 zu erzeugen. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Batterie und der Stromwandler zur Umsetzung der Leistungsversorgung 204 eliminiert, und daher kann die Schaltung im Vergleich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform weiterhin größenmäßig reduziert werden.
  • Im Übrigen nimmt in dem Fall, in dem der Strom in den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w in dem Bereitschaftszustand fließt, in dem der Last kein Strom zugeführt wird, die Spannung des Spannungsanschlusses 14 zu und die zum Betätigen der Steuerschaltungen erforderliche Leistungsquellenspannung ist verringert. Als Gegenmaßnahme gegen diese Unannehmlichkeit wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerbetätigung zum Erhöhen des Potenzials aller hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die die Ausgangsanschlüsse bilden, auf einen hohen Pegel mit der Steuerbetätigung zum Senken des Potenzials aller hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die die Ausgangsanschlüsse bilden, auf einen niedrigen Pegel während des Bereitschaftszustands abgewechselt. Auf diese Weise wird die zur Betätigung der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w erforderliche Leistungsquellenspannung durch Zuführen von im Wesentlichen keinem Strom zu den Lasten 37u, 37v, 37w gehalten.
  • Die Kondensatoren 40u, 40v, 40w, die gemäß der vorliegenden Erfindung mit den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen 15u, 15v, 15w verbunden sind, die die Ausgangsanschlüsse bilden, werden durch den Spannungsanstieg der Ausgangsanschlüsse geladen, um dadurch die Spannungsanstiegsrate der Ausgangsanschlüsse zu reduzieren. Auch wird der Kondensator 66 geladen und die Ausgangsspannungs-Ausschaltgeschwindigkeit wird nur während der Zeitdauer reduziert, wenn die Ausgangsanschlussspannung gesenkt ist und die mit den Kondensatoren 40u, 40v, 40w verbundenen Dioden 68, 68v, 68w vorwärtsgespannt sind.
  • Selbst in dem Fall, in dem die Spannungsanstiegsrate oder die Spannungsausschaltgeschwindigkeit der Ausgangsanschlüsse erhöht ist, kann daher das Verhältnis dV/dt in der Umgebung der Hoch- und Niederspannungsanschlüsse unterdrückt werden und es wird verhindert, dass eine übermäßig große Spannung unter der Wirkung der Verdrahtungsimpedanz an die Schaltelemente angelegt wird. Als Ergebnis werden die Geräusche wie etwa die Verdrahtungsimpedanz und die Entwurfsmarge der Durchbruchspannung der Schaltelemente reduziert. Auch arbeitet die Energie, die in die Kondensatoren 40u, 40v, 40w geladen wird, in eine solche Richtung, um zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsanschluss 10 zu laden und daher kann der Leistungsverbrauch reduziert wer den. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Spannung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19, der mit den Dioden 38u, 38v, 38w verbunden ist, und die Spannung des Spannungsanschlusses 14, der mit den Dioden 68u, 68v, 68w verbunden ist, in einer solchen Weise festgelegt, dass die Leistungsquellenspannungen der Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w den gewünschten Wert annehmen. In dem Fall, in dem der sanfte Schaltvorgang jedoch zweckdienlich sein, können die Dioden 38u, 38v, 38w mit dem Hochspannungsanschluss 11 und die Dioden 68u, 68v, 68w mit dem Referenzspannungsanschluss 10 verbunden oder der Anschluss 20 positiver als der Referenzspannungsanschluss 10 sein.
  • Um den sanften Schaltvorgang leicht nur an dem Hochspannungsanschluss zu realisieren, werden andererseits die Dioden 68u, 68v, 68w eliminiert und ein Widerstand wird mit den Kondensatoren 40u, 40v, 40w parallel geschaltet, so dass die Ladung in den Kondensatoren 40u, 40v, 40w durch den Widerstand entladen werden kann. Die anderen Bestandteile sind mit denjenigen in der ersten Ausführungsform identisch.
  • 6 zeigt eine Abspann-Ladungspumpenschaltung der Halbleiterschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Diese Schaltung ist in die in 5 gezeigte Steuerschaltung 36 eingebaut. Insbesondere wird der Kondensator 71 zuerst durch den abwechselnden Ein-/Aus-Steuervorgang der Schaltelemente 69, 70 geladen, wenn der Kondensator 66 entladen und die Spannung V4 auf oder unter den gewünschten Wert gesenkt ist, weiterhin gefolgt durch den Vorgang des Ladens des Kondensators 66 für die Unterarm-Leistungsversorgung vom Kondensator 71. Diese Vorgänge werden wiederholt. Als Ergebnis wird der Spannungsanschluss 14 der negativen Leistungsversorgung auf die gewünschte Spannung geladen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann daher, ohne Steuern der Spannung der hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 15u, 15v, 15w, die die Ausgangsanschlüsse im Bereitschaftszustand bilden, in dem der Last kein Strom zugeführt wird, die erforderliche Spannung V4 immer in die Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w geladen werden. Die Spannung zwischen dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 und dem Spannungsanschluss 14 nimmt im Wesentlichen denselben Wert wie die Spannung zwischen dem Anschluss 20 und dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 an. Indem jedoch mehrfache Stufen der Ladungspumpenschaltung ausgeführt werden, kann der Spannungsanschluss 14 auf einen noch niedrigeren gewünschten Spannungspegel gesetzt werden. Die anderen Teile der Konfiguration sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 7]
  • 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform. Obwohl nur die U-Phase in 7 gezeigt ist, haben die V- und W-Phasen eine ähnliche Konfiguration. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem die Steuerschaltungen zwei Arten von Leistungsversorgung aufweisen. Daher wird gemäß dieser Ausführungsform die in der fünften Ausführungsform der 5 gezeigte Leistungsversorgung 202 in Leistungsversorgungen 202x und 202y unterteilt. Auch werden zusätzlich zu den Dioden 38u, 68u Dioden 38xu, 68xu eingefügt, um die Spannung auch den Leistungsversorgungsanschlüssen 19x, 14x zuzuführen. Als Ergebnis kann der Schaltung zum Betätigen der Steuerschaltungen bei hoher Spannung und der Schaltung zum Betätigen der Steuerschaltungen bei niedriger Spannung Leistung zugeführt werden. Die anderen Teile der Konfiguration sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 8]
  • 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer achten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird, um den Spannungsabfall der Spannung V4 aufgrund der Entladung des Kondensators 66 selbst in dem Bereitschaftszustand, in dem die Stromversorgung der Last durch Ausschalten der Schaltelemente 31u, 31v, 31w gestoppt wird, soweit wie möglich zu verzögern, ein Schaltelement 75 in Reihe mit den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w auf der Hochspannungsanschlussseite der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w eingefügt.
  • Während des Normalbetriebs ist das Schaltelement 77 eingeschaltet, so dass die Schaltelemente 76, 75 eingeschaltet werden, um dadurch den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w den Strom zuzuführen. Im Bereitschaftszustand dagegen wird das Schaltelement 77 ausgeschaltet, um dadurch die Schaltelemente 76, 75 abzuschalten. Zur selben Zeit fällt die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w ab und die Schaltung hört zu arbeiten auf. Gemäß dieser Ausführungsform sind Widerstände 80u, 80v, 80w zwischen dem Gate-Anschluss der Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w und dem Niederspannungsanschluss der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w verbunden, um die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w im Bereitschaftszustand auszuschalten. Obwohl gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur ein gemeinsamer Satz der Schaltelemente 76, 75 für die Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w vorgesehen ist, können die Schaltelemente 76, 75 für jede Phase mit gleicher Wirkung vorgesehen werden. Im Übrigen kann diese Schaltung auch in einer solchen Weise eingesetzt werden, dass die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 31u, 31v, 31w ausgeschaltet werden oder die Impedanz während einer solchen Störung wie einem Leistungsausfall oder einer Unterbrechung, wenn die Spannung V3, V4 auf oder unter einen spezifizierten Pegel fällt, erhöht wird. Insbesondere kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform zur Verhinderung, dass die negative Spannung V4 während eines Fehlers sinkt, das normalerweise ausgeschaltete Schaltelement 75 ausgeschaltet werden, während es die Stromversorgung der Steuerschaltungen 41, 33u, 33v, 33w stoppt. Als Ergebnis wird verhindert, dass die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w und deren Last unter einem übermäßigen Strom unterbrechen, der ansonsten während eines Fehlers dort hineinfließen könnte. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 9]
  • 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform. Obwohl nur die Teile in der U-Phase gezeigt werden, die sich von denjenigen der 8 unterscheiden, ist die Schaltungskonfiguration auch für die V- und W-Phasen ähnlich. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schaltelement 75 mit den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w auf ihrer Hochspannungsanschlussseite in Reihe geschaltet. Auch ist nur die Photokopplerschaltungseinheit 110, nicht aber die Emitterfolgertransistoren 111u, 112u mit dem Schaltelement 75 in Reihe geschaltet, so dass der Strom zu den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w, 41 während des Bereitschaftszustands ausgeschaltet werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Strom zu den Emitterfolgertransistoren 111u, 112u von dem Referenzspannungsanschluss 10 während des Bereitschaftszustands gestoppt und daher wird das Schaltelement 75 nicht zum Stoppen der Stromzufuhr verwendet.
  • Die Photokopplerschaltungseinheit 110u ist aus einer normalen Widerstandslast 136u ausgebildet, um den Spannungszuwachs leicht zu erreichen. Dies stellt einen Strom der Steuerschaltungen während des Bereitschaftszustands zur Verfügung. Daher wird das Schaltelement 75 eingesetzt, um die Stromzufuhr lediglich für die Photokopplerschaltungseinheit 110 zu stoppen, die die Spannungsverstärkerschaltung des Photokopplers bildet. Auf diese Weise wird die Leistung die zum Ausschalten der normalerweise ausgeschalteten Unterarm-Schaltelemente erforderlich ist, reduziert, um dadurch zu verhindern, dass die negative Leistungsquellenspannung V4 abnimmt. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der achten Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 10]
  • 10 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer zehnten Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Kondensator 85 anstelle der Leistungsversorgung 202 für die Spannung V2 verwendet. Beim Einschalten der Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 wird zuerst das Schaltelement 84a eingeschaltet, und wenn die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 erhöht wird, wird der Kondensator 85 auf die gewünschte Spannung geladen, wonach das Schaltelement 84a ausgeschaltet wird. Nachdem der Hochspannungsanschluss 11 auf die gewünschte Spannung steigt, wird das Schaltelement 84b eingeschaltet und ein Strompfad wird zwischen dem Leistungsquellenspannungsanschluss 19 und dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 gebildet. Die Spannung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 wird in einer solchen Weise gesteuert, dass die Durchbruchspannung der Zener-Diode 86 auf V2 eingestellt wird, und dadurch arbeitet der Kondensator 85 ähnlich wie die Leistungsversorgung 202 in anderen Ausführungsformen. Gemäß der vorlie genden Ausführungsform wird, um den in diesem Strompfad fließenden Strom zu begrenzen, der Kondensator 85 durch den Widerstand 83 auf die gewünschte Spannung geladen. In dem Fall, in dem die Abnahme der Ladungsspannung des Kondensators 85 gering ist, kann das Schaltelement 84b ausgeschaltet werden, um den Leistungsverbrauch zu unterdrücken. Diese Ausführungsform vereinfacht die Umsetzung der Leistungsversorgung 202. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 11]
  • 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 11. Ausführungsform. In der neunten Ausführungsform wird eine Zener-Diode 86 verwendet und in dem Fall, in dem die Ladungsspannung des als die Leistungsversorgung 202 eingesetzten Kondensators 85 reduziert ist, wird die Ladungsspannung des Kondensators 85 durch Einschalten des Schaltelements 84b auf die gewünschte Spannung gesteuert. Andererseits unterbricht gemäß der 11. Ausführungsform in dem Fall, in dem die Ladungsspannung des Kondensators 85 abfällt, die zwischen den Leistungsquellenspannungsanschluss 19 und den eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 eingefügte Zener-Diode 81 und der Kondensator 85 wird auf den gewünschten Spannungsbereich geladen. Diese Ausführungsform beseitigt die Notwendigkeit des Vorgangs zur Steuerung der Ladungsspannung des Kondensators 85 unter Verwendung des Schaltelements 84b. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der neunten Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 12]
  • 12 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Halbleiterschaltung gemäß einer 12. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Leistungsversorgung 202 durch das Verfahren realisiert, das sich von den in 3 und 10 gezeigten unterscheidet. Insbesondere wird gemäß dieser Ausführungsform nach dem Einschalten eines Schaltelements 92 und dem Laden eines Kondensators 95 das Schaltelement 95 ausgeschaltet und das Schaltelement 94 eingeschaltet. Danach bewegt sich mit dem Einschalten des Schaltelements 93 die in den Kondensator 95 geladene Energie zum Kondensator 85 und lädt ihn. Mit der Abnahme der Energiebewegung werden die Schaltelemente 93, 94 ausgeschaltet und das Schaltelement 92 eingeschaltet, um dadurch den Kondensator 95 wieder zu laden. Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird die Energie, die unter Verwendung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 auf der Niederspannungsseite geladen wird, in den am Hochspannungsanschluss 11 angeordneten Kondensator 85 geladen. In dieser Ausführungsform kann der Kondensator 85 unter Verwendung einer Niederspannungsquelle am Referenzspannungsanschluss 10 geladen werden und daher ist der Leistungsverbrauch der Steuerschaltungen reduziert. Die anderen Bestandteile sind mit denjenigen der fünften Ausführungsform identisch.
  • [Ausführungsform 13]
  • 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 13. Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist äquivalent der in 5 gezeigten Ausführungsform mit der Leistungsversorgung 202 für die Spannung V2, die, wie in 11, das Schaltungselement 84a, die Zener-Diode 81, die Dioden 108, 109 und den Widerstand 82 zu Hilfszwecken beinhaltet. Selbst in dem Fall, in dem die Spannung V2 aufgrund einer Störung der Leistungsversorgung 202 nicht den gewünschten Wert annimmt, kann die Spannung der Leistungsversorgung 202 durch Einschalten des Schaltelements 84a auf den gewünschten Spannungspegel eingestellt werden. Auch in dem Fall, in dem die Spannung der Leistungsversorgung 202 abfällt, während der Hochspannungsanschluss 11 auf einem Hochspannungspegel ist, unterbricht die Zener-Diode 18 und der Leistungsquellenspannungsanschluss 19 nimmt die gewünschte Spannung an. Als Ergebnis wird die Zuverlässigkeit erhöht. In dem Fall, in dem ein Durchbruchstrom, der einen spezifizierten Wert übersteigt, weiterhin in der Zener-Diode 81 fließt, wird eine Störung der Leistungsversorgung 202 festgestellt und ein Alarmsignal kann ausgegeben oder der Schalter 34 für eine weiter verbesserte Zuverlässigkeit ausgeschaltet werden. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 14]
  • 14 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 14. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Schaltelement 84 zur Senkung der Gate-Spannung der in 5 gezeigten Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w zwischen den Gate-Anschluss der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und dem Spannungsanschluss 14 auf der negativen Spannungsseite in einer solchen Weise eingefügt, um die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w zwangsweise abzuschalten.
  • Die Zener-Dioden 91u, 91v, 91w sind Schutzdioden, um zu verhindern, dass die Gate-Source-Spannung der Schaltelemente 30u, 30v, 30w übermäßig ansteigt, und der Widerstand 83 ist eingeschlossen, um den Strom des Schaltelements 84 zu unterdrücken. Auch sind die Dioden 109u, 109v, 109w eingefügt, so dass der Gate-Anschluss der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w eine negative Spannung annehmen kann. Im Übrigen wird gemäß der vorliegenden Ausfüh rungsform ein hoher Widerstand 117 zwischen Drain und Gate des Schaltelements 84 eingefügt, und die Zener-Diode 116 zum Gate-Schutz wird zwischen Gate und Source des Schaltelements 84 eingefügt.
  • Die Schaltung einschließlich des Schaltelements 84 wird mit der von der Leistungsversorgung 203 zugeführten Leistung aktiviert und normalerweise durch Senken der Gate-Source-Spannung des Schaltelements 84 auf oder unter die Schwellenspannung gesenkt. Im Fall eines Leistungsausfalls oder dergleichen Situation, in der die Leistungsversorgung der Steuerschaltungen abnimmt, wird jedoch der Gate-Anschluss 6 geöffnet. Dann wird das Schaltelement 84 durch den von dem Widerstand 117 in den Gate-Anschluss 7 fließenden Strom eingeschaltet und die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w können zwangsweise ohne Aktivierung der Oberarm-Steuerschaltungen ausgeschaltet werden. In dem Fall, in dem der Hochspannungsanschluss 11 von hoher Spannung ist, wird der Vorgang des zwangsweisen Ausschaltens der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w selbst nach dem Senken der Source-Spannung der Leistungsversorgung 203 auf Null fortgesetzt. Als Ergebnis wird selbst in dem Fall, in dem die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w vom normalerweise eingeschalteten Typ sind, verhindert, dass der Kurzschlussstrom von dem Hochspannungsanschluss 11 zum Niederspannungsanschluss (Referenzspannungsanschluss 10) fließt, wenn eine Störung entsteht, bei der die Leistungsversorgung für die Steuerschaltungen verringert wird.
  • Im Übrigen wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform zur Reduzierung der Anzahl der Schaltelemente nur ein Schaltelement 84 kollektiv für die U-, V- und W-Phase verwendet. Dennoch kann ein Schaltelement für jede Phase vorgesehen sein und die Oberarm- Schaltelemente 30u, 30v, 30w können unter optimalen Bedingungen ausgeschaltet werden.
  • Auch wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltelement 119 zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsseitenanschluss als Mittel zur Reduzierung der Spannung am Hochspannungsanschluss 11 in dem Fall eingefügt, in dem die Leistungsquellenspannung der Leistungsversorgung 203 der Steuerschaltung 36 auf ein solches Maß gesenkt wird, dass die Spannung, die höher als ein spezifizierter Pegel ist, nicht zugeführt werden kann. Das Schaltelement 119 wird gemäß demselben Prinzip eingeschaltet wie das Schaltelement 84, wenn die Leistungsversorgung 203 der Steuerschaltung 36 unter den spezifizierten Pegel sinkt. In dem Fall, in dem eine hohe Spannung an den Hochspannungsanschluss 11 angelegt wird, wird ein normalerweise ausgeschaltetes Schaltelement 345, das zwischen die Anschlüsse 3 und 12 eingefügt und dazu angepasst ist, durch die von der Leistungsversorgung 203 zugeführten Leistung zu arbeiten, eingeschaltet, um dadurch das Schaltelement 119 auszuschalten. In dem Fall, in dem die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 zum Zeitpunkt einer Störung gesenkt wird, wird das normalerweise ausgeschaltete Schaltelement 345 ausgeschaltet. Als Alternative schaltet in dem Fall, in dem das normalerweise ausgeschaltete Schaltelement 345 durch die von der Leistungsversorgung 203 zugeführte Leistung eingeschaltet ist, die Abnahme in der Leistungsquellenspannung der Leistungsversorgung 203 das normalerweise ausgeschaltete Schaltelement 345 aus. Dann fließt, solange der Hochspannungsanschluss 11 von hoher Spannung ist, der Strom in den Widerstand 120, 122 und das Schaltelement 119 schaltet sich ein, um dadurch die Spannung des Hochspannungsanschlusses zu reduzieren. In dieser Konfiguration dient die Zener-Diode 121 zum Schutz des Gates des MOSFET, der als Schaltelement 119 verwendet wird. Auf diese Weise können die zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsanschluss 10 geladene Energie und der umgekehrt von der Last fließende Strom durch einen Strompfad einschließlich des Widerstands 20 und des Schaltelements 119 verringert werden.
  • Das Schaltelement 119 kann, obwohl es in der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsseitenanschluss angeordnet ist, alternativ zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem negativen Spannungsanschluss 14 eingefügt sein.
  • Obwohl in 14 nicht gezeigt, kann ferner ein Schaltelement, wie das Schaltelement 84 oder 119, das so angepasst ist, dass es sich in dem Fall ausschaltet, in dem die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltungen zu einer Spannung ansteigt, die nicht niedriger als eine erste Referenzspannung ist, und sich in dem Fall einschaltet, in dem die Leistungsquellenspannung auf oder unter einen zweiten Referenzspannung sinkt, die niedriger als die erste Referenzspannung ist, zum Steuern des Hochspannungsschalters 34 verwendet werden. Diese Konfiguration kann in einer solchen Weise realisiert werden, dass ein Schaltelement, das angepasst ist, um sich abzuschalten, wenn die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltung eine Spannung annimmt, die nicht niedriger als die erste Referenzspannung ist, und sich einschaltet, wenn die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltung eine Spannung annimmt, die nicht höher als eine zweite Referenzspannung ist, die niedriger als die erste Referenzspannung ist, zwischen den Gate-Anschluss der Leistungs-MOSFETs 60, 61, die in 2 gezeigte Schaltelemente zur Verfügung stellen, und dem Referenzspannungsanschluss 10, dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 oder dem Spannungsanschluss 14 eingefügt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann in dem Fall, in dem die Gleichstrom-Leistungsquellenspannung der Leistungsversorgung der Steuerschaltung des normalerweise eingeschalteten Schaltelements abfällt und das normalerweise eingeschaltete Schaltelement nicht normal gesteuert werden kann, das Leistungs-Schaltelement zwangsweise durch Anlegen einer negativen Spannung zwischen Gate und Source des normalerweise eingeschalteten Schaltelements ohne die Leistungsversorgung der Steuerschaltung ausgeschaltet werden, und weiterhin wird der Leistungsversorgungskondensator zwischen dem Hochspannungsanschluss und dem Niederspannungsanschluss durch Reduzieren der Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 entladen oder der Umkehrstrom kann von der Last entladen werden. Als Ergebnis wird verhindert, dass der Überstrom in das Leistungsschaltelement fließt. Das normalerweise eingeschaltete Schaltelement kann wirksam auch durch Verwenden einer schwebenden Leistungsversorgung für die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w und eine Leistungsversorgungsschaltung zum Erzeugen der Source-Spannung V4 ohne die Leistungsversorgung 202 geschützt werden. Auch können die normalerweise eingeschalteten Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w wirksam durch einen Impulsstromwandler angetrieben werden, der keine Gleichstrom-Leistungsquellenspannung für die Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w erfordert. Insbesondere kann dieses Verfahren auch zum Schutz in dem Fall angewendet werden, in dem das Treibersignal nicht mehr an das normalerweise eingeschaltete Schaltelement angelegt wird, das durch den Impulsstromwandler angetrieben wird. Obwohl diese Ausführungsform vorstehend unter Bezugnahme auf einen Fall erläutert wird, in dem die Spannung der Leistungsversorgung 203 für einen Schutzvorgang überwacht wird, kann der Schutzvorgang auch durch Überwachen der Spannung V2 der Leistungsversorgung 202, der Source-Spannung V4 oder der Leistungsquellenspannung der Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w durchgeführt werden. Die anderen Teile der Konfiguration sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 15]
  • 15 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 15. Ausführungsform. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass ein normalerweise eingeschaltetes Schaltelement 124 anstelle des normalerweise ausgeschalteten Schaltelements 119 der 14 verwendet wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Zener-Diode 126 zwischen den eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 und den Spannungsanschluss 14 eingefügt und die Durchbruchspannung der Zener-Diode wird als Referenzspannung zum Überwachen der Leistungsquellenspannung V4 der Steuerschaltungen eingesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Anschluss 3 mit dem Anschluss 2 verbunden, und in dem Fall, in dem die Leistungsquellenspannung V4 für die Steuerschaltungen nicht niedriger als eine spezifizierte Spannung ist, wird eine ausreichend negative Spannung zum Ausschalten des normalerweise eingeschalteten Schaltelements 123 an den Anschluss 2 angelegt. Mit der Abnahme des Spannungsgefälles zwischen dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 und dem Spannungsanschluss 14 nimmt die Spannungsdifferenz zwischen dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 und dem Anschluss 12 zur gleichen Zeit ab. Mit der Abnahme der Steuerschaltungs-Leistungsversorgung V4 auf oder unter eine spezifizierte Spannung dagegen nimmt die Spannung des Anschlusses 2 zu und mit dem Anstieg der Spannung am Anschluss 2 auf oder über die Schwellenspannung des normalerweise eingeschalteten Schaltelements 119 wird das normalerweise eingeschaltete Schaltelement 119 eingeschaltet.
  • In dem Fall, in dem der Anschluss 3 mit dem Anschluss 2 wie in der vorliegenden Ausführungsform verbunden ist, hebt die Anwesenheit des Widerstands 125 die Notwendigkeit des Widerstands 124 auf. Im Übrigen wird in dem Fall, in dem der Anschluss 2 nicht direkt mit dem Anschluss 3, sondern durch eine Schaltung mit der Hysteresecharakteristik wie die Schmidt-Triggerschaltung verbunden ist, der Steuervorgang möglich gemacht, bei dem der Anstieg der Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 12 und dem Spannungsanschluss 14 über einen ersten spezifizierten Spannungswert die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 31u, 31v, 31w aus, während die Abnahme des Spannungsgefälles zwischen dem eingangsseitigen Referenzspannungsanschluss 12 und dem Spannungsanschluss 14 auf oder unter eine zweite Spannungsdifferenz, die niedriger als die erste spezifizierte Spannung ist, die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 31u, 31v, 31w einschaltet. In diesem Fall kann die Grenzspannung zum Ein-/Ausschalten der normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 31u, 31v, 31w eingerichtet werden. Die anderen Bestandteile sind mit denjenigen der 14. Ausführungsform identisch.
  • [Ausführungsform 16]
  • 16 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 16. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird das Schaltelement 84, das zum Ausschalten der Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w in 14 eingesetzt wird, nicht verwendet, um die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w zwangsweise auszuschalten, sondern um die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 16u, 16v, 16w für die Oberarm-Steuerschaltungen nach unten zu steuern, um die gewünschte Leistungsquellenspannung für die Oberarm-Steuerschaltungen sicherzustel len. Gemäß dieser Ausführungsform kann den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w die gewünschte Leistung selbst in dem Fall zugeführt werden, in dem die Leistung den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w nicht von der Leistungsversorgung 202 zugeführt werden kann. Somit können die Oberarm-Schaltelemente für eine lange Zeitlänge wirksam abgehalten werden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann die gewünschte Leistung den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w selbst in dem Fall zugeführt werden, in dem den Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w keine Leistung von der Leistungsversorgung 202 zugeführt werden kann. Somit können alle Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w ausgeschaltet werden, und die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 kann durch den Strom, der in den Oberarm-Steuerschaltungen fließt, gesenkt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann die Leistungsquellenspannung für die Oberarm-Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w leicht gesichert werden. Um zu verhindern, dass die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 scharf zunimmt oder um die Zeit zum Senken der Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 im Fall einer Störung zu verkürzen, können die Schaltelemente 30u, 30v, 30w auf eine solche Weise gesteuert werden, dass die Energie, die in den Kondensator zwischen dem Hochspannungsanschluss 11 und dem Referenzspannungsanschluss 10 geladen wird, entladen oder der Umkehrstrom von den Lasten 37u, 37v, 37w auf die Referenzspannungsseite durch die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w freigesetzt wird.
  • In dem Fall, in dem die Breitbandabstands-Halbleiterelemente aus einem solchen Material wie SiC als die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31 eingesetzt werden, kann die maximale Sperrschichttem peratur im Vergleich mit den Si-Elementen erhöht werden und daher kann, wie oben beschrieben, die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 durch Zuführen des Stroms durch die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w zum Zeitpunkt einer Störung sicher reduziert werden.
  • Im Übrigen kann auch in der vorliegenden Ausführungsform, wie in der 15. Ausführungsform, das Schaltelement 84 oder das Schaltelement 119 durch ein normalerweise eingeschaltetes Element ersetzt werden und der Hochspannungsschalter 34 kann zum Schutz mit einem normalerweise eingeschalteten Element verbunden werden. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen in der 14. Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 17]
  • 17 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 17. Ausführungsform. Obwohl in dieser Ausführungsform nur die U-Phasen-Schaltung gezeigt ist, kann eine ähnliche Schaltung wie bei der U-Phasen-Schaltung auch für die V- und W-Phasen-Schaltung verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Fall, in dem der hochspannungsseitige Spannungsanschluss 15 auf ein hohes Potenzial steigt, die Spannungsdifferenz zwischen dem hochspannungsseitigen Spannungsanschluss 15u und dem Leistungsquellenspannungsanschluss 19 nicht an den Kondensator 40u und die Diode 38u allein angelegt, sondern die Spannung kann auch zwischen dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u und dem Anschluss 6u geteilt werden. In dem Fall, in dem die Spannung des hochspannungsseitigen Spannungsanschlusses 15u die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 weit übersteigt und die Tendenz hat, die maximale Leistungsquellenspannung der Steuerschaltung 32u aufgrund der parasiti schen Induktivität der Verdrahtung oder dergleichen zu übersteigen, unterbricht daher die Zener-Diode 102 und der Kondensator 105u wird geladen. Als Ergebnis wird die Energie, die in den Kondensator 105u der Steuerschaltungen geladen wird, wie die Energie, die in den Kondensator 40u geladen wird, zum Laden des Kondensators 66 verwendet.
  • Selbst unter den Antriebsbedingungen, wobei die Spannung des hochspannungsseitigen Spannungsanschlusses 15u die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 weitaus übersteigt, ist die Steuerschaltung 32u vor einer Überspannung geschützt und weiterhin kann die in die Kondensatoren geladene Energie wirksam genutzt werden. Weiterhin kann in dem Fall, in dem die überschüssige Energie in den Kondensator geladen wird, die Spannung V2 der Leistungsversorgung 202 reduziert und daher der Gesamtleistungsverbrauch gesenkt werden. In dem Fall, in dem die für die Steuerschaltungen erforderliche Spannung nicht gesichert werden kann, wird dagegen die Spannung V2 der Leistungsversorgung 202 nach oben gesteuert. Wie in 3 gezeigt ist, kann zum Beispiel die Spannung V2 der Leistungsversorgung 202 durch Steuern des Primärseitenstroms des Stromwandlers gesteuert werden. Auch unter den Antriebsbedingungen, dass die Spannung des hochspannungsseitigen Spannungsanschlusses 15u die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 die ganze Zeit weitaus überschreitet, kann die Leistungsversorgung 202 auf eine negative Spannung gesteuert werden, d. h. die Spannung des Leistungsquellenspannungsanschlusses 19 kann nach oben gesteuert werden, um die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 zu übersteigen. Zu diesem Zweck kann die Leistungsversorgung 202 ein Aufwärts-/Abwärts-Wandler sein.
  • Im Übrigen wird in dem Fall, in dem der Kondensator 66 nicht durch den Kondensator 105u geladen wird, der Kondensator 105u nicht benötigt. Auch ist gemäß dieser Ausführungsform ein Kondensator 104u zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschluss 15u und den Anschluss 6u eingefügt und der Kondensator 66 kann auch von dem Kondensator 104u geladen werden. Der Widerstand 103u wird mit der Leistungsversorgung 202 verwendet, um die Leistungsquellenspannung der Steuerschaltung 32u auf im Wesentlichen denselben Pegel wie die Spannung der Leistungsversorgung 202 zu setzen. Dennoch kann der Widerstand 103u durch ein Schaltelement ersetzt werden. Auch kann, da die Spannung des Kondensators 104u und des Kondensators 66 durch den Widerstand 103u entladen werden kann, die Geschwindigkeit, mit der die Spannung des hochspannungsseitigen Spannungsanschlusses 15u zunimmt, jedes Mal, wenn dieselbe Spannung die Tendenz zeigt, die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 zu übersteigen, unterdrückt werden. Als Ergebnis kann der sanfte Schaltvorgang mit dem schnellen Schaltvorgang durchgeführt werden. Die Diode 68u kann, obwohl sie in der vorliegenden Ausführungsform mit dem Anschluss 6u verbunden ist, alternativ mit dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u verbunden sein. Die anderen Punkte sind ähnlich denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 18]
  • 18 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 18. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind der Widerstand 103u und der Kondensator 107u der 17 durch einen Anschluss 29u geteilt und ein Kondensator 106u und ein Widerstand 107u sind hinzugefügt. In der Ausführungsform der 15 ist die Diode 68u mit dem Anschluss 6u oder dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u verbunden. Gemäß der 18. Ausführungsform dagegen kann die Spannung zwischen dem Anschluss 6u und dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u auf einen Zwischenpegel gesetzt werden und daher kann, im Vergleich mit der Verbindung der Diode 68u mit dem niederspannungsseitigen Spannungsanschluss 16u, das Leistungsquellenspannungsgefälle der Steuerschaltung 32u aufgrund des Ladens des Kondensators 66 unterdrückt werden. Auch kann, verglichen mit dem Fall, in dem die Diode 68u mit dem Anschluss 6u verbunden ist, die maximale Leistungsquellenspannung, die sofort an die Steuerschaltung 33u angelegt wird, unterdrückt werden. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der 16. Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 19]
  • 19 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Halbleiterschaltung gemäß einer 19. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Oberarm-Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w alle vom normalerweise ausgeschalteten Typ. Im Fall der normalerweise ausgeschalteten Elemente kann der Drain-Strom ausgeschaltet werden, indem die Gate-Source-Spannung auf Null gesetzt wird. In dem Fall, in dem das schnelle Ausschalten der Gate-Spannung jedoch die Drain-Source-Spannung scharf erhöht, wird eine positive Spannung zwischen Gate und Source durch die Drain-Gate-Kapazität angelegt. In dem Fall, in dem die Schwellenspannung so niedrig wie und nicht höher als ungefähr 3 V ist, kann daher das fälschliche Einschalten den Verlust erhöhen. Um daher das normalerweise ausgeschaltete Element, das eine niedrige Schwellenspannung hat, positiv auszuschalten, wird das Element bevorzugt in einer solchen Weise angetrieben, dass es eine ausreichend negative Gate-Source-Spannung sicherstellt.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind hochspannungsseitige Spannungsanschlüsse 9u, 9v, 9w eingeschlossen, um eine positive Gate-Source-Spannung anzulegen, um die Schaltung der 5 als normalerweise ausgeschaltetes Element zu verwenden. Auch sind gemäß dieser Ausführungsform die hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse 9u, 9v, 9w angepasst, um eine Spannung durch eine Bootstrap-Schaltung unter Verwendung der Kondensatoren 40u, 40v, 40w und der Dioden 38u, 38v, 38w zu erzeugen, Jedes Mal, wenn die Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w eingeschaltet werden, werden die als Leistungsversorgung der Steuerschaltung der Unterarm-Schaltelemente 31u, 31v, 31w arbeitenden Kondensatoren 40u, 40v, 40w durch die Dioden 38u, 38v, 38w vom Anschluss 8 geladen. Als Ergebnis kann die Leistungsversorgungsschaltung größenmäßig verkleinert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Anschlüsse 5 und 8 Leistungsversorgungsanschlüsse von ungefähr 3 V bis 10 V und können daher in einen einzigen allgemeinen Anschluss integriert werden. Auch wird gemäß dieser Ausführungsform, mit der Annäherung der Spannung an den Ausgangsanschluss, der mit den Lasten 37u, 37v, 37w verbunden ist, an die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung unterdrückt, um die Kondensatoren 40u, 40v, 40w zu laden. Mit der Annäherung der Spannung des Ausgangsanschlusses an die Spannung des Referenzspannungsanschlusses 10 dagegen wird die Ausschaltgeschwindigkeit der Spannung unterdrückt, um die Kondensatoren 66, 88u, 88v, 88w zu laden. Als Ergebnis können der schnell schaltende Vorgang und der sanft schaltende Vorgang zur gleichen Zeit durchgeführt werden, wodurch es ermöglicht wird, den Schaltverlust und die Geräusche zur gleichen Zeit zu reduzieren.
  • Dieser sanft schaltende Vorgang kann ohne Verwendung der Kondensatoren 40u, 40v, 40w als Leistungsversorgungskondensatoren durchgeführt werden. Insbesondere kann der sanft schaltende Oberarm-vorgang durch Schalten der Kondensatoren 40u, 40v, 40w und der Dioden 38u, 38v, 38w in Reihe an den Ausgangsanschluss und weiterhin durch Bereitstellen einer Einrichtung zur Entladung der Energie aus den Kondensatoren 40u, 40v, 40w und in der vorliegenden Ausführungsform der Steuerschaltungen 32u, 32v, 32w und der Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w, 67 realisiert werden. Der sanft schaltende Unterarm-Vorgang dagegen kann realisiert werden, indem die Kondensatoren 88u, 88v, 88w und die Dioden 89u, 89v, 89w an den Ausgangsanschluss in Reihe geschaltet werden, und weiterhin, indem eine Einrichtung zum Entladen der Energie aus den Kondensatoren 88u, 88v, 88w, und in der vorliegenden Ausführungsform den Steuerschaltungen 33u, 33v, 33w, bereitgestellt wird. Die anderen Punkte sind identisch mit denjenigen der fünften Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 20]
  • 20 ist ein Schaltungsdiagramm gemäß einer 20. Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Hochspannungsschalter 34 vor der Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlung auf der primären Seite eingefügt. In 20 bezeichnet das Bezugszeichen 131 einen Wechselstrom-Leistungsversorgungsstecker, die Bezugszeichen 132, 133 bezeichnen Hauptschalter, das Bezugszeichen 57x einen Stromwandler, und die Bezugszeichen 134, 135, 136, 137 Gleichrichterschaltungen. Gemäß dieser Ausführungsform werden, wie in der ersten Ausführungsform, zum Zeitpunkt der Aktivierung die Leistungsversorgungen V2, V3, V4 für die Steuerschaltungen auf mindestens eine erste Referenzspannung erhöht und der Hochspannungsschalter 34 schaltet den Schalter 34b ein, um dadurch den Einschaltstoßstrom zu reduzieren, wonach der Schalter 34a eingeschaltet wird. In dem Fall dagegen, in dem die Leistungsversorgungen V2, V3, V4 für die Steuerschaltung auf einen Pegel von höchstens einer zweiten Referenzspannung reduziert werden, die niedriger als die ers te Referenzspannung ist, wird die Zeit, die zum Ausschalten des Hochspannungsschalters 34 aus dessen Ein-Zustand benötigt wird, auf nicht länger als die Hälfte der Zeit eingestellt, die benötigt wird, um den Hochspannungsschalter 34 aus dessen Aus-Zustand vollständig einzuschalten. Als Ergebnis wird ein zuverlässiger Steuervorgang realisiert, ohne die Elemente und das System sogar in dem Fall, in dem die Schaltelemente vom normalerweise eingeschalteten Typ sind, zu unterbrechen.
  • [Ausführungsform 21]
  • 21 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 21. Ausführungsform zeigt. In dieser Ausführungsform wird eine negative Leistungsversorgungsbatterie 204 verwendet, um die negative Spannung V4 zu erzeugen, wobei die Steuerschaltung 301 die Primärseitenschaltung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 318 ist. Weiterhin wird der negativen Leistungsversorgungsbatterie 204 Leistung durch einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 318 von einer positiven Leistungsversorgungsbatterie 201 der Spannung V1 zugeführt, um dadurch die gewünschte Spannung zu erhalten. Auch verhindert selbst in dem Fall, in dem die Leistungsversorgung der negativen Spannung V4 von der positiven Spannungsseite gestoppt wird, die negative Leistungsversorgungsbatterie 204, dass die Spannung V4 scharf abfällt. Weiterhin ist gemäß dieser Ausführungsform der Gate-Anschluss des normalerweise eingeschalteten Unterarm-Halbleiterelements 31u mit dem negativen Leistungsquellenspannungsanschluss 14 durch den Widerstand 302u verbunden. Selbst in dem Fall, in dem der Strom aufhört, der Steuerschaltung 33u zugeführt zu werden, kann daher das normalerweise eingeschaltete Unterarm-Halbleiterelement 31u ausgeschaltet oder anderweitig gesteuert werden, um einen Überstromfluss zu stoppen. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem zur Verbesserung der Zuverlässigkeit alle normalerweise ein geschalteten Oberarm-Halbleiterelemente 30u ausgeschaltet werden können, indem ein normalerweise eingeschalteter Schalter 117 während einer Störung ausgeschaltet wird. Dennoch kann die Halbleiterschaltung durch Ausschalten aller Oberarm-Elemente oder aller Unterarm-Elemente geschützt werden. Auch kann durch Öffnen des Hochspannungsschalters 34 und Einschalten des Schalters 119 die in einen Glättungskondensator 140 von großer Kapazität geladene Energie schnell entladen werden. Als Ergebnis kann das Problem überwunden werden, bei dem die Elemente oder das System durch einen übermäßig großen Strom zerstört werden, der von dem Hochspannungsanschluss 11 aufgrund des Versagens, das normalerweise eingeschaltete Halbleiterelement 31u auszuschalten, zum Referenzspannungsanschluss 10 fließen kann. Weiterhin kann gemäß dieser Ausführungsform ein Schaltelement 141, wie etwa eine Sicherung zum Verhindern eines Überstroms in dem Strompfad angeordnet sein, in dem der Überstrom wahrscheinlich fließen wird, um zu verhindern, dass der übermäßig große Entladungsstrom von dem Glättungskondensator 140 die Leistungsschaltelemente oder die Lasten unterbricht, und um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • In einer Anwendung der vorliegenden Ausführungsform auf ein Hybridkraftfahrzeug ist beispielsweise die positive Leistungsversorgungsbatterie 201, die eine Hauptbatterie von ungefähr 290 V darstellt, die, nachdem sie in Abhängigkeit von der vorherrschenden Lage weiter in der Spannung erhöht worden ist, mit einem Motorgenerator verbunden und wird als Leistungsquelle für den Motor eingesetzt. Während der Motorgenerator als Leistungsgenerator betätigt wird, wird dagegen eine Systemkonfiguration verwendet, um die Hauptbatterie zu laden. Weiterhin verwendet die vorliegende Ausführungsform die Negativleistungsversorgung 204 zur Zuführung von Leistung zu einer Hilfs- bzw. Nebenausstattung, obwohl die Last 307 ein Solenoid oder dergleichen ist, der durch das Schaltelement 308 gesteuert wird.
  • Für Anwendungen mit Eigenantrieb ist der Referenzspannungsanschluss 10 mit der Karosserie bei einer Spannung verbunden, die dem Erdungspotenzial gleichwertig ist. In den heutigen Kraftfahrzeugen wird eine Leistungsversorgung, die in Bezug auf den Körper positiv ist, als Leistungsversorgung für eine Hilfsausstattung verwendet und daher wird die hochseitige Schalterkonfiguration verwendet, um eine Last zur Sicherheit mit der Karosserie zu verbinden. Somit kompliziert die Verwendung eines n-Kanal-Elements, in dem ein niedriger Ein-Widerstand im Vergleich zu einem p-Kanal-Element leicht realisiert wird, die Treiberschaltung. Gemäß dieser Ausführungsform dagegen kann eine niederseitige Schaltungskonfiguration verwendet werden, in der selbst dann, wenn die Schaltungskonfiguration eine Last 307 hat, die mit der Karosserie zur Sicherstellung der Sicherheit verbunden ist, wobei das n-Kanal-Element 308 einen niedrigen Ein-Widerstand als Schaltelement hat, mit einer einfachen Treiberschaltung realisiert werden. Im Übrigen wird, um die Kompatibilität mit dem konventionellen System sicherzustellen, die Spannung der Negativleistungsversorgungsbatterie 204 bevorzugt auf die Größenordnung von 12 V oder 36 V eingestellt. Obwohl anstelle des Schalters 326 eine Sicherung verwendet werden kann, kann eine Konfiguration entworfen werden, in der die Negativleistungsversorgungsbatterie 204 und die durch die besondere Batterie zugeführte Schaltung voneinander nach Bedarf getrennt werden können. Jede der Dioden 303u, 304u, die zwischen Gate und Drain angeordnet ist, ist als Überspannungsschutzdiode zum Schutz gegen eine Überspannung beabsichtigt. In dem Fall, in dem eine Überspannung zwischen Drain und Source der Schaltelemente 30u, 31u angelegt ist, werden die Schaltelemente 30u, 31u dadurch eingeschaltet, um zu verhindern, dass der Hochspannungsanschluss 11 in der Spannung übermäßig ansteigt. In dem Fall, in dem die Schaltelemente 30u, 31u normalerweise eingeschaltete JFETs sind, kann auch nur eine Diode für jedes Element verwendet werden. In dem Fall dagegen, in dem die Schalt elemente 30u, 31u vom normalerweise ausgeschalteten Typ sind, sind die Dioden 303u und 304u erforderlich die in entgegengesetzten Richtungen in Reihe geschaltet sind.
  • [Ausführungsform 22]
  • 22 ist ein Schaltungsdiagramm gemäß einer 22. Ausführungsform. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem ein 3-Pegel-Inverter verwendet wird, in dem nur die U-Phasen-Schaltung aufgrund des beschränkten Platzes auf dem Blatt gezeigt ist. Ein Ausgangsanschluss 342u nimmt eine niedrige Spannung in dem Fall an, in dem nur die Schaltelemente 31u, 31um sich einschalten, eine mittlere Spannung in dem Fall, in dem sich nur die Schaltelemente 31um, 30um einschalten, und eine hohe Spannung in dem Fall, in dem sich nur die Schaltelemente 30u, 30um einschalten. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Leistungsversorgung 202 als Steuerleistungsversorgung der Oberarm-Schaltelemente 31um, 30um geteilt. In dem Fall, in dem sich beide Oberarm-Schaltelemente 31um, 30um einschalten, können als Leistungsversorgungen verwendete Kondensatoren 40u, 40um durch Dioden 38u, 38um bis ungefähr dem Wert von V2 geladen werden. Diese Konfiguration kann, wie die in der ersten Ausführungsform erläuterte Konfiguration, tatsächlich die Anzahl von Oberarm-Leistungsversorgungen verringern.
  • [Ausführungsform 23]
  • 23 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 23. Ausführungsform zeigt. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem eine normale schwebende Leistungsversorgung V6u als Leistungsversorgungen für die Steuerschaltungen der Oberarm-Schaltelemente verwendet wird. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass ein Schaltelement 306, wie etwa ein Relais, zwischen den negativen Leistungsver sorgungsanschluss 14 und die negative Leistungsversorgungsbatterie 204 für die Schaltung der in 21 gezeigten 21. Ausführungsform gefügt wird. Die 21. Ausführungsform hat eine Schaltungskonfiguration, in der eine Spannung konstant zwischen Gate und Source des normalerweise eingeschalteten Halbleiterelements 31u angelegt ist. In der 23. Ausführungsform dagegen wird eine negative Spannung zwischen Gate und Source angelegt, um das normalerweise eingeschaltete Halbleiterelement 31u nur in dem Fall abzuschalten, in dem das Schaltelement 306 eingeschaltet und negative Leistung an die Unterarmschaltung angelegt ist. Als Ergebnis ist diese Ausführungsform auch auf ein Element anwendbar, dessen Zuverlässigkeit durch einen verstärkten Leckstrom bei verlängerter Anwendung einer Umkehrvorspannung zwischen Gate und Source des normalerweise eingeschalteten Halbleiterelements 31u verschlechtert wird. Die anderen Bestandteile und Wirkungen sind identisch mit denjenigen der 21. Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 24]
  • 24 ist ein Schaltungsdiagramm der vorliegenden Ausführungsform und 25A, 25B sind Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zum Steuern eines Hauptschalters. Gemäß dieser Ausführungsform wird, um zu verhindern, dass die Schaltelemente 30u, 31u oder die Lasten unterbrechen, wenn der Überstrom vom Glättungskondensator 140 beispielsweise aufgrund einer Störung fließt, wie etwa dem Versagen, die Leistungsschaltelemente 30u, 301 abzuschalten, ein Schalter 327 auf dem Pfad angeordnet, auf dem der Überstrom fließt. Der Schalter 327 ist wie der Schalter 34 vom normalerweise ausgeschalteten Typ und so angepasst, dass er sich einschaltet, wenn die Negativleistungsquellenspannung V4 den gewünschten Wert annimmt, und sich zum Zeitpunkt einer Störung ausschaltet, wenn die Negativleistungsquellenspannung V4 auf höchstens einen spezifizierten Wert absinkt und die Leistungsschaltelemente fast unmöglich zu steuern werden. Selbst in dem Fall, in dem die Leistungsschaltelemente 30u, 31u aufgrund eines Leistungsausfalls, einer verringerten Entladungskapazität oder einer Unterbrechung nicht ausgeschaltet werden können, wird daher verhindert, dass die Leistungsschaltelemente 30u, 31u und die Lasten durch einen übermäßig großen Entladungsstrom von dem Glättungskondensator 140 unterbrochen werden. Ein weiterer Vorteil ist auch, dass die Reaktivierung nach Beseitigung der Störung leichter als in dem Fall ist, in dem die Sicherung 141 verwendet wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Sicherung 141, obwohl man ohne sie auskommt, für eine verbesserte Zuverlässigkeit im Fall einer möglichen Störung, der durch die Ansprechgeschwindigkeit des Schalters 327 nicht gefolgt werden kann, besser beibehalten. Auch wird zum Zeitpunkt der Störung der normalerweise eingeschaltete Schalter 119 eingeschaltet, um die Energie durch den Widerstand 120 schnell aus dem Glättungskondensator 140 zu entladen. Im Übrigen kann, nachdem die Leistung aus der Leistungsversorgung 201 im normalen Betrieb gestoppt worden ist, der Glättungskondensator 140 vergleichsweise langsam entladen werden, indem nur ein Nebenschlusswiderstand 343 mit einem hohen Widerstandwert verwendet wird, der parallel zum Glättungskondensator 140 angeordnet ist. Ein mechanisches Hochgeschwindigkeitsrelais kann als der Schalter 327 in dem Fall verwendet werden, in dem die Hochspannungs-Schaltelemente 30u, 31u eine hohe Lastkurzschlussstärke aufweisen, wie etwa das Breitbandabstands-Halbleiterelement. Dennoch ist ein normalerweise ausgeschalteter Halbleiterschalter, der einen Hochgeschwindigkeits-Breitbandabstands-Halbleiter mit hoher Durchbruchspannung, geringem Verlust und hoher Ansprechung verwendet, eine bevorzugte Wahl. Auch kann der Schalter 327, wie in der Ausführungsform der 2, die Funktion zur Verhinderung eines Einschaltstoßstroms haben und der Schalter 34 kann ein normaler Schalter mit lediglich der Ein-/Aus-Funktion sein. Zum Zeitpunkt einer Störung wird der Schalter 327 bevorzugt mit derselben Geschwindigkeit wie oder mit einer höheren Geschwindigkeit als der Schalter 34 ausgeschaltet.
  • Der Kondensator 337 ist bereitgestellt, um die Wirkung der parasitischen Impedanz zu unterdrücken, die ansonsten durch die Hinzufügung des Schalters 327 oder einer Sicherung erhöht werden könnte. Der Kondensator 337 kann eine ausreichend niedrige Durchbruchspannung haben, besitzt aber bevorzugt eine ausreichend größere Kapazität als der Glättungskondensator 140. Im Übrigen kann der Kondensator 337 als zweiter Glättungskondensator zwischen dem Anschluss 11x und dem Referenzspannungsanschluss 10 eingefügt werden. In einem solchen Fall ist die Kapazität dieses Kondensators bevorzugt so klein, dass ein Überstrom aufgrund des zweiten Glättungskondensators kein Problem darstellt.
  • Der Schalter 327 kann, obwohl er gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Glättungskondensator 140 und dem Oberarm-Leistungsschaltelement 30u angeordnet ist, alternativ zwischen dem Glättungskondensator 140 und dem Unterarm-Leistungsschaltelement 31u oder zwischen dem Oberarm-Leistungsschaltelement 30u und dem Unterarm-Leistungsschaltelement 31u eingefügt sein.
  • Außerdem stellt diese Ausführungsform eine Schaltung dar, die dazu angepasst ist, bei Feststellung der einfachen Verringerung der negativen Leistungsversorgung V4 als Störung zu arbeiten. Diese Ausführungsform jedoch kann, wie die oben beschriebenen Ausführungsformen, so konfiguriert sein, dass eine Störungsfeststellung durch die Leistungsquellenspannung V6 der Oberarm-Steuerschaltungen oder durch die Stromerfassungsschaltung der Hauptschaltung, wie in 1 gezeigt, oder für die gesamten Schaltungen durch Überwachung aller Erfassungsschaltungen und Finden einer Störung in mindestens einer von ihnen erfolgt.
  • [Ausführungsform 25]
  • 26 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 25. Ausführungsform zeigt. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Stromumwandler 330 verwendet und der scharfe Anstieg des Stroms in den Schaltelementen 30u, 31u und der Hauptschaltung wird erfasst, indem die Induktionswirkung genutzt wird, das Schaltelement 30u usw. wird ausgeschaltet oder ein Überstrom darin gesteuert, und während dieser Zeitdauer wird der Schalter 119 eingeschaltet, so dass die in den Glättungskondensator 140 geladene Energie entladen wird, um die Spannung des Spannungsanschlusses 11 zu reduzieren, wodurch die Unterbrechung der Schaltelemente 30u, 31u und der Last 37u verhindert wird. Im Übrigen kann durch Erhöhen des Kopplungskoeffizienten des Stromumwandlers 330 die Leistung, die zum Ausschalten oder Erhöhen der Impedanz des Schaltelements 30u usw. erforderlich ist, durch einen in der Hauptschaltung fließenden großen Umschaltstrom bereitgestellt werden. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem der in 24 gezeigte Schalter 327 weggelassen ist. Dennoch kann der Schalter 327 eingeschlossen sein. Aufgrund des begrenzten Platzes auf dem Blatt ist der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 318 in dieser Ausführungsform nicht beschrieben. Die anderen Bestandteile sind identisch mit denjenigen der 24. Ausführungsform.
  • [Ausführungsform 26]
  • 27 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 26. Ausführungsform zeigt. In der Zeichnung zeigt das Bezugszeichen 320 eine Steuerschaltung, die für die Hilfsausstattung in einem Hybridkraftfahrzeug und so weiter eingesetzt werden kann. Diese Ausführungsform stellt ein spezifisches Beispiel für die Schaltungskonfiguration des in 21 gezeigten Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 318 dar. Gemäß dieser Ausführungsform werden normalerweise eingeschaltete Schaltelemente 30x, 30y, 31x, 31y mit einem Breitbandabstands-Halbleiterelement als die hochspannungsseitigen Schaltelemente des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 318 verwendet, um dadurch eine Schaltung mit niedrigem Verlust zu realisieren. Auch werden die Steuerschaltungen 33x, 33y zum Ansteuern der Schaltelemente 30x, 30y, 31x, 31y durch die Negativleistungsquellenspannung V4, die durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 318 erzeugt wird, angesteuert. Die Schalter 322, 326, 336, obwohl zum Trennen der Schaltungen voneinander vorgesehen, sind nicht unbedingt alle erforderlich, können aber durch eine Sicherung ersetzt werden.
  • [Ausführungsform 27]
  • 28 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer 27. Ausführungsform. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem ein Schalter 336 zwischen die Leistungsversorgung 204 für die negative Spannung V4, wie etwa eine Batterie, und die Schaltungen 33x, 33y zum Steuern der normalerweise eingeschalteten Schaltelemente gefügt wird. Der Schalter 336 kann eine Diode mit einer Anode auf der Seite nahe den Steuerschaltungen 33x, 33y und einer Kathode nahe der Leistungsversorgung 204 sein. Gemäß dieser Ausführungsform jedoch wird ein normalerweise ausgeschalteter MOSFET 331 verwendet, dessen Körper mit der Source verbunden ist, um den Verlust des normalen Betriebs zu verringern. Während des Aus-Zustands arbeitet der MOSFET 331 als Diode mit einer Anode nahe den Steuerschaltungen 33x, 33y und einer Kathode nahe der Leistungsversorgung 204, wie gezeigt. Selbst in dem Fall, in dem die Leistungsquellenspannung V4x der Steuerschaltungen der normalerweise eingeschalteten Schaltele mente zur Abnahme neigt, wird die Diode daher vorgespannt und daher wird eine Spannung sichergestellt, die im Wesentlichen gleich der Spannung V4 der Batterie 204 ist. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in dem normalerweise ausgeschalteten Schalter 75 gemäß der oben beschriebenen achten und neunten Ausführungsform, ein normalerweise ausgeschalteter Schalter 335 zwischen den Hochspannungsanschluss der Schaltungen 33x, 33y zum Steuern der normalerweise eingeschalteten Unterarm-Schaltelemente 31x, 31y und den Referenzspannungsanschluss 10 eingefügt. Durch Ausschalten des Schalters 335 können die Schaltelemente 31x, 31y ausgeschaltet werden und daher wird eine negative Spannung weiterhin zwischen Gate und Source der Schaltelemente 31x, 31y angewendet, wodurch es ermöglicht wird, den Aus-Zustand oder den Zustand hoher Impedanz der Schaltelemente 31x, 31y zu halten. Auch wird im Fall eines Fehlers einer schnellen Abnahme der Spannung V4 an der Batterie 204 der MOSFET 331 ausgeschaltet. Somit wird die in den Kondensator 64 geladene Spannung V4x gehalten und die Schaltelemente 30x, 30y, 31x, 31y können abgehalten oder im Zustand eines begrenzten Stroms gehalten werden. Auf diese Weise wird während der Zeitdauer, wenn die Schaltelemente aus sind oder kein übermäßig großer Strom darin fließt, die Energie des Glättungskondensators 114 durch den in 21 gezeigten Schalter 119 entladen und die Spannung des Hochspannungsanschlusses 11 wird auf oder unter einen Sicherheitspegel reduziert. Als Ergebnis wird die Zuverlässigkeit der Schaltung, die die normalerweise eingeschalteten Hochspannungs-Schaltelemente verwendet, verbessert.
  • Zum Lösen des Problems, dass der Schalter 34 bei einem normalen Ansprechen versagt oder eine langsame Ansprechung hat, ist eine Sicherung 312 vorgesehen.
  • [Ausführungsform 28]
  • 29 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 28. Ausführungsform zeigt. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem ein bidirektionaler Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler als Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler in der Schaltung der in 28 gezeigten 27. Ausführungsform verwendet wird. Insbesondere wird Leistung einerseits von einer positiven Leistungsversorgung 201 zur Negativleistungsversorgungsbatterie 204 zugeführt, und in dem Fall, in dem die Spannung an der als die positive Leistungsversorgung 201 verwendete Batterie abfällt, kann die Positivleistungsversorgungsbatterie 201 andererseits von der Negativleistungsversorgungsbatterie 204 geladen werden. In einer Anwendung dieser Ausführungsform auf elektrische Fahrzeuge kann mindestens der Motor mit der in der Hilfsbatterie 204 gespeicherten Energie selbst in dem Fall gestartet werden, in dem die eine Hauptbatterie vorsehende Leistungsversorgung 201 fast erschöpft ist, und daher wird die Zuverlässigkeit der Kraftfahrzeuge verbessert.
  • [Ausführungsform 29]
  • 30 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine 29. Ausführungsform zeigt. Diese Ausführungsform betrifft einen Fall, in dem ein Hybridkraftfahrzeug oder dergleichen eine Spannung erfordert, die höher als die eine Batterie darstellende Hochspannungs-Leistungsversorgung 201 ist. Die Schaltelemente 30a, 31a arbeiten als Wandler, um die Spannung von beispielsweise 288 V auf 650 V zu erhöhen, und die Schaltelemente 30u, 30v, 30w, 31u, 31v, 31w werden als die Elemente einer Inverterschaltung verwendet. Das Merkmal der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass ein Schaltelement des Breitbandabstands-Halbleiters oder insbesondere eines normalerweise eingeschalteten Halbleiter-Elements, das dazu neigt, im Ein-Widerstand reduziert zu werden, als das Leistungselement der Hochspannungsschaltungen verwendet wird. Wie in anderen Ausführungsfor men ermöglicht es selbst in dem Fall, in dem die normalerweise eingeschalteten Halbleiterelemente als Hochspannungs-Schaltelemente verwendet werden, die Anwesenheit der Leistungsversorgung V4 für negative Spannung, eine hohe Impedanz aller normalerweise eingeschalteten Schaltelemente 31a, 31u, 31v, 31w auszuschalten oder auszuführen. Außerdem wird selbst während einer Störung der schnellen Abnahme der Spannung der Leistungsversorgung V4 der scharfe Spannungsabfall am Spannungsanschluss 14 durch Ausschalten des Schalters 336 verhindert. Als Ergebnis kann, während sie den in den normalerweise eingeschalteten Halbleiterelementen 31a, 31u, 31v, 31w, 30a, 30u, 30v, 30w fließenden Strom auf einen Pegel unterdrückt, der dieselben Elemente und das System nicht unterbricht, die Energie im Glättungskondensator 140 sicher durch den Widerstand 343 und die normalerweise eingeschalteten Halbleiterelemente 31a, 31u, 31v, 31w, 30a, 30u, 30v, 30w entladen werden. Auch wird in dem Fall, in dem die Spannung zwischen dem Referenzspannungsanschluss 12 und dem negativen Spannungsanschluss 14 dazu neigt, in einem solchen Ausmaß abzunehmen, dass der normale Betrieb der Steuerschaltungen 33a, 33u, 33v, 33w gefährdet ist, der Schalter 335 ausgeschaltet und eine negative Spannung wird an den Gate-Anschluss der normalerweise eingeschalteten Halbleiterelemente 31a, 31u, 31v während einer möglichst langen Zeitdauer angelegt, während der der Glättungskondensator 140 auf einen sicheren Pegel entladen werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden weiterhin ein Kondensator 344 und ein Schalter 336x hinzugefügt. Selbst in dem Fall einer Störung, wie etwa des Kurzschließens sowohl der Negativleistungsversorgungsbatterie 224 als auch des Kondensators 64 zum Halten der negativen Spannung, kann daher der Spannungsanschluss 14 während einer längeren Zeit durch die Spannung V14y des Kondensators 344 auf einer negativen Spannung gehalten wer den. Die Spannung V14y wird während des Normalbetriebs durch den Schalter 336x geladen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Kondensator 64 mit dem Referenzspannungsanschluss 12 nur verbunden, während der Schalter 335 sich im Ein-Zustand befindet, und daher wird in dem Fall, in dem der Kondensator 64 eine Störung entwickelt, der Schalter 335 ausgeschaltet und die Spannung des Spannungsanschlusses 14 kann leicht auf einem negativen Pegel gehalten werden. Durch Erhöhen der Kapazität des Kondensators 344 kann jedoch wie in den vorstehend angegebenen Ausführungsformen der Spannungsanschluss 14 wirksam zum Zeitpunkt einer Störung des Kondensators 64 sogar in dem Fall auf einer negativen Spannung gehalten werden, in dem der Kondensator 64 direkt mit dem Referenzspannungsanschluss 12 verbunden ist. In dem Fall, in dem der Kondensator 344 eine Störung entwickelt, wird der Spannungsanschluss 14 durch Ausschalten des Schalters 336 auf einer negativen Spannung gehalten. Obwohl der Schalter 336 aus lediglich einer Diode gebildet sein kann, kann die Verwendung des MOSFET-Schalters den Widerstand des Schalters 336x im Normalzustand für einen verringerten Verlust reduzieren. Die anderen Bestandteile sind ähnlich denjenigen der vorstehend angegebenen Ausführungsformen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung das normalerweise eingeschaltete Schaltelement verwendet, können dieselbe Konfiguration und dieselben Wirkungen unter Verwendung des quasi eingeschalteten Schaltelements erhalten werden, in dem die Steuerspannungen (Gate-Spannungen) entgegengesetzter Polaritäten an die Steueranschlüsse (Gate-Anschlüsse usw.) angelegt werden müssen, wenn eine hohe Spannung zwischen den Hauptelektroden (Drain und Source) in dem Fall angelegt wird, in dem die normalerweise eingeschalteten Schaltelemente ausgeschaltet oder in der Impedanz erhöht werden, wenn die Steuerspannung (Gate-Spannung) auf Null ist.
  • Es sollte weiterhin durch den Fachmann verstanden werden, dass, obwohl die vorhergehende Beschreibung über Ausführungsformen der Erfindung erfolgt ist, die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass vom Geist der Erfindung und dem Umfang der beigefügten Ansprüche abgewichen wird.

Claims (31)

  1. Halbleiterschaltung mit: einem Referenzspannungsanschluss (10); einem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss (11) von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss; mindestens einem Satz von Ausgangsanschlüssen (15u, 15v, 15w), die zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Schaltelementen (30u, 30v, 30w), die zwischen den Ausgangsanschlüssen und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; und mehreren ersten Steuerschaltungen (32u, 32v, 32w) zum Steuern der ersten Schaltelemente; wobei die ersten Steuerschaltungen zwischen der Spannung der mehreren hochspannungsseitigen Spannungsanschlüsse (15u, 15v, 15w) bzw. der Spannung von mehreren niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen (16u, 16v, 16w) arbeiten; wobei die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen eine negative Spannung ist, die niedriger als die Spannung am Sourceanschluss der ersten Schaltelemente ist; wobei mehrere erste Kondensatoren (40u, 40v, 40w) zwischen den Ausgangsanschlüssen und einem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss (19) angeordnet sind; und wobei die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen durch die Spannung, die in die ersten Kondensatoren geladen wird, erzeugt wird.
  2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, weiterhin mit mehreren ersten Gleichrichterelementen (38u, 38v, 38w) zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und den ersten Kondensatoren; und wobei die ersten Kondensatoren in dem Fall, in dem die Spannung an den Ausgangsanschlüssen höher als die Spannung an dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss (19) ist, geladen werden.
  3. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, weiterhin mit zumindest einem Satz zweiter Schaltelemente (31u, 31v, 31w) und mehreren zweiten Steuerschaltungen (33u, 33v, 33w) zum Steuern der zweiten Schaltelemente zwischen dem Referenzspannungsanschluss und den Ausgangsanschlüssen; wobei die zweiten Steuerschaltungen zwischen der Spannung an den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und der Spannung an einem dritten Spannungsanschluss (14) arbeiten, der die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen bereitstellt, und die Spannung am dritten Spannungsanschluss eine negative Spannung ist, die niedriger als die Spannung am Referenzspannungsanschluss ist.
  4. Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, weiterhin mit einem zweiten Kondensator (66), der zwischen den Referenzspannungsanschluss und den dritten Spannungsanschluss eingefügt ist; wobei der zweite Kondensator von den ersten Kondensatoren geladen wird.
  5. Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, weiterhin mit mehreren zweiten Gleichrichterelementen (68u, 68v, 68w), die zwischen die ersten Kondensatoren und den dritten Spannungsanschluss eingefügt sind; wobei der zweite Kondensator von den ersten Kondensatoren durch die zweiten Gleichrichterelemente geladen wird.
  6. Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, wobei der zweite Kondensator durch die Verwendung einer Abspann-Spannungsschaltung geladen wird.
  7. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannung am zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss durch eine mit dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss verbundene Leistungsversorgung zugeführt wird.
  8. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem dritten Kondensator (85) zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss, wobei der dritte Kondensator durch einen Stromdurchgang geladen wird, der zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und einem vierten Leistungsquellenspannungsanschluss (13) von niedrigerem Potenzial als der zweite Leistungsquellenspannungsanschluss ausgebildet ist.
  9. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, weiterhin mit einer ersten Zener-Diode (121) in dem Stromdurchgang zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem vierten Leistungsquellenspannungsanschluss, wobei die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss auf mindestens einem spezifizierten Wert gehalten wird.
  10. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, weiterhin mit einem dritten Schaltelement zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem vierten Leistungsquellenspannungsanschluss, wobei die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss auf mindestens einem spezifizierten Wert gehalten wird.
  11. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, wobei die Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem erste Leistungsquellenspannungsanschluss gesteuert werden kann.
  12. Halbleiterschaltung nach Anspruch 11, weiterhin mit einem ersten Schalter zum Steuern des Spannungsanstiegs am ersten Leistungsquellenspannungsanschluss, wobei der erste Schalter in dem Fall eingeschaltet wird, in dem die Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss nicht niedriger als der erste Referenzspannungswert ist, und in dem Fall ausgeschaltet wird, in dem die Spannungsdifferenz nicht höher als ein zweiter Referenzwert ist, der niedriger als der erste Referenzspannungswert ist.
  13. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannung an den Ausgangsanschlüssen, wenn der Last kein Strom zugeführt wird, von höherem Potenzial ist, das mindestens ein Drittel der Spannungsdifferenz zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und dem Referenzspannungsanschluss beträgt.
  14. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement aus einem Breitbandabstands-Halbleiter mit einem Bandabstand von mindestens 2,0 eV ausgebildet ist.
  15. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement ein normalerweise eingeschaltetes Halbleiterelement ist.
  16. Halbleiterschaltung mit: einem Referenzspannungsanschluss; einem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss; mindestens einem Satz von Ausgangsanschlüssen, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Schaltelementen, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Steuerschaltungen zum Steuern der ersten Schaltelemente, wobei die ersten Steuerschaltungen zwischen der Spannung an mehreren hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und der Spannung an mehreren niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen arbeiten und die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen eine negative Spannung ist, die niedriger als die Sourceanschlussspannung der ersten Schaltelemente ist; mehreren ersten Kondensatoren, die zwischen die Ausgangsanschlüsse und den zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss eingefügt sind, wobei die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse durch die Spannung, die in die ersten Kondensatoren geladen wird, erzeugt wird; und mindestens einem Satz von zweiten Schaltelementen und mehreren zweiten Steuerschaltungen zum Steuern der zweiten Schaltelemente, der zwischen den Referenzspannungsanschluss und die Ausgangsanschlüsse eingefügt ist; wobei die zweiten Steuerschaltungen zwischen der Spannung an den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und der Spannung an einem dritten Spannungsanschluss arbeitet, der die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen bildet; wobei die Spannung am dritten Spannungsanschluss eine negative Spannung als die Spannung am Referenzspannungsanschluss ist; wobei der Spannungsanstieg des ersten Leistungsquellenspannungsanschlusses durch den ersten Schalter gesteuert wird; und wobei der erste Schalter in dem Fall eingeschaltet wird, in dem die Spannung zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem dritten Leistungsquellenspannungsanschluss nicht niedriger als ein dritter Referenzspannungswert ist, und in dem Fall ausgeschaltet wird, in dem die Spannung zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem dritten Leistungsquellenspannungsanschluss nicht höher als ein vierter Referenzwert ist, der niedriger als der dritte Referenzspannungswert ist.
  17. Halbleiterschaltung mit: einem Referenzspannungsanschluss; einem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss; mindestens einem Satz von Ausgangsanschlüssen, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Schaltelementen, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Steuerschaltungen zum Steuern der ersten Schaltelemente, wobei die ersten Steuerschaltungen zwischen der Spannung an mehreren hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und der Spannung an mehreren niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen arbeiten und die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen eine negative Spannung ist, die niedriger als die Spannung am Sourceanschluss der ersten Schaltelemente ist; und mehreren ersten Kondensatoren, die zwischen die Ausgangsanschlüsse und den zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss eingefügt sind, wobei die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse durch die Spannung, die in die ersten Kondensatoren geladen wird, erzeugt wird, wobei der Spannungsanstieg am ersten Leistungsquellenspannungsanschluss durch den ersten Schalter gesteuert wird; und wobei der erste Schalter in dem Fall eingeschaltet wird, in dem die Spannung zwischen dem Referenzspannungsanschluss und einem fünften Leistungsquellenspannungsanschluss nicht niedriger als der erste Referenzspannungswert ist, und in dem Fall ausgeschaltet wird, in dem die Spannung zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem fünften Leistungsquellenspannungsanschluss nicht höher als der zweite Referenzwert ist, der niedriger als der erste Referenzspannungswert ist.
  18. Halbleiterschaltung mit: einem Referenzspannungsanschluss; einem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss von höherer Spannung als der Referenzspannungsanschluss; mindestens einem Satz von Ausgangsanschlüssen, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Schaltelementen, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und dem ersten Leistungsquellenspannungsanschluss angeordnet sind; mehreren ersten Steuerschaltungen zum Steuern der ersten Schaltelemente, wobei die ersten Steuerschaltungen zwischen der Spannung an mehreren hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und der Spannung an mehreren niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen arbeiten und die Spannung an den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen eine negative Spannung ist, die niedriger als die Spannung am Sourceanschluss der ersten Schaltelemente ist; und mehreren ersten Kondensatoren, die zwischen die Ausgangsanschlüsse und den zweiten Leistungsquellenspannungsanschluss eingefügt sind; wobei die Spannung der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüsse durch die Spannung, die in die ersten Kondensatoren geladen wird, erzeugt wird; wobei der Spannungsanstieg am ersten Leistungsquellenspannungsanschluss durch den ersten Schalter gesteuert wird; und wobei der erste Schalter in dem Fall eingeschaltet wird, in dem die Leistungsquellenspannung der ersten Steuerschaltungen nicht niedriger als die erste Referenzspannung ist, und in dem Fall ausgeschaltet wird, in dem die Leistungsenergiespannung der ersten Steuerschaltungen nicht höher als der zweite Referenzwert ist, der niedriger als der erste Referenzspannungswert ist.
  19. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, wobei die Zeit, die erforderlich ist, um den ersten Schalter aus seinem Ein-Zustand auszuschalten, nicht länger als die Hälfte der Zeit ist, die erforderlich ist, um den ersten Schalter vollständig aus seinem Aus-Zustand einzuschalten.
  20. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, wobei in dem Fall, in dem die Leistungsquellenspannung der ersten Steuerschaltungen nicht höher als eine spezifische Spannung ist, das mit der niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen der ersten Steuerschaltungen verbundene vierte Schaltelement eingeschaltet wird und der Strom von den niederspannungsseitigen Spannungsanschlüssen der ersten Steuerschaltungen zur Niederspannungsseite fließt.
  21. Halbleiterschaltung nach Anspruch 20, weiterhin mit einem fünften Schaltungselement, das mit dem Gate-Anschluss der ersten Schaltelemente verbunden ist, wobei in dem Fall, in dem die Leistungsversorgungskapazität für die ersten Steuerschaltungen auf oder unter eine Referenz reduziert wird, das fünfte Schaltelement dadurch eingeschaltet wird, um die Gate-Spannung der ersten Schaltelemente zu reduzieren.
  22. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, weiterhin mit einem sechsten Schaltelement, das zwischen den ersten Spannungsanschluss und den Referenzspannungsanschluss eingefügt ist, wobei in dem Fall, in dem die Leistungsversorgungskapazität für die ersten Steuerschaltungen auf oder unter eine Referenz reduziert wird, der Strom von dem ersten Spannungsanschluss zum Referenzspannungsanschluss zugeführt wird.
  23. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, wobei die Spannung an den Ausgangsanschlüssen, wobei der Last kein Strom zugeführt wird, von um mindestens ein Drittel der Spannungsdifferenz zwischen den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen und dem Referenzspannungsanschluss höherem Potenzial ist.
  24. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, wobei von dem Schaltelement und dem Schalter der Ausgewählte aus einem Breitbandabstands-Halbleiter mit einem Bandabstand von mindestens 2,0 eV ausgebildet ist.
  25. Halbleiterschaltung nach Anspruch 16, wobei das Schaltelement ein normalerweise eingeschaltetes Halbleiterelement ist.
  26. Halbleiterschaltung mit einer Steuerschaltung für ein Leistungshalbleiter-Schaltelement: wobei die Steuerschaltung eine Logiksteuerschaltungseinheit zum Erzeugen einer Logikausgabe entsprechend dem Ein- oder Aus-Zustand des Leistungshalbleiter-Schaltelements und ein siebtes Schaltelement umfasst, das mit der Logiksteuerschaltungseinheit in Reihe geschaltet ist; wobei in dem Fall, in dem das siebte Schaltelement eingeschaltet wird, der Strom von der Leistungsversorgung der Steuerschaltung zur Logiksteuerschaltung zugeführt und das Signal der Logiksteuerschaltung zum Gate-Anschluss des Schaltelements übertragen wird; und wobei in dem Fall, in dem die Schalterschaltung ausgeschaltet wird, der Strom von der Leistungsversorgung der Steuerschaltung zur Logiksteuerschaltung gestoppt und ein einzigartiges Signal unabhängig von dem Eingangssignal zur Logiksteuerschaltung an den Gate-Anschluss des Leistungsschaltelements angelegt wird.
  27. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, weiterhin mit: einem vierten Kondensator zwischen dem sechsten Leistungsquellenspannungsanschluss und den Ausgangsanschlüssen; einem dritten Gleichrichterelement, das zwischen den ersten Leistungsquellenspannungsanschluss und den vierten Leistungsquellenspannungsanschluss eingefügt wird; und mehreren zweiten Schaltelementen und mehreren zweiten Steuerschaltungen zum Steuern der zweiten Schaltelemente, die zwischen den Referenzspannungsanschluss und die Ausgangsanschlüsse eingefügt sind, wobei in dem Fall, in dem die zweiten Schaltelemente eingeschaltet werden, der vierte Kondensator geladen wird.
  28. Halbleiterschaltung mit: mehreren ersten Schaltelementen, die zwischen einem Referenzspannungsanschluss und mehreren Ausgangsanschlüssen eingefügt sind; mehreren zweiten Schaltelementen zwischen den Ausgangsanschlüssen und einem Hochspannungsanschluss; einem fünften Kondensator und einem vierten Gleichrichterelement, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und einem siebten Leistungsquellenspannungsanschluss in Reihe geschaltet sind, wobei der fünfte Kondensator durch das vierte Gleichrichterelement in dem Fall geladen wird, in dem die Spannung an den Ausgangsanschlüssen nicht niedriger als eine spezifizierte Spannung ist; und einer Entladungseinrichtung zum Reduzieren der Spannung am fünften Kondensator, bevor die Spannung an den Ausgangsan schlüssen einen Wert erreicht, der nicht niedriger als eine spezifizierte Spannung ist, nachdem sie gesenkt wurde.
  29. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, weiterhin mit: mehreren ersten Schaltelementen, die zwischen dem Referenzspannungsanschluss und den Ausgangsanschlüssen eingefügt sind; mehreren zweiten Schaltelementen, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und den hochspannungsseitigen Spannungsanschlüssen eingefügt sind; einem sechsten Kondensator und einem vierten Gleichrichterelement, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und dem achten Leistungsquellenspannungsanschluss in Reihe geschaltet sind; und einer Entladungseinrichtung zum Laden des sechsten Kondensators durch das vierte Gleichrichterelement in dem Fall, in dem die Spannung an den Ausgangsanschlüssen nicht höher als eine spezifizierte Spannung ist, und zum Senken der Spannung am sechsten Kondensator, bevor die Spannung an den Ausgangsanschlüssen auf oder unter die spezifizierte Spannung gesenkt wird, nachdem sie erhöht wurde.
  30. Halbleiterschaltung nach Anspruch 28, wobei von dem Schaltelement und dem Schalter der Ausgewählte aus einem Breitbandabstands-Halbleiter mit einem Bandabstand von mindestens 2,0 eV ausgebildet ist.
  31. Halbleiterschaltung nach Anspruch 28, wobei das Schaltelement ein normalerweise eingeschaltetes Halbleiterelement ist.
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