DE3826284A1 - Overcurrent protection with status message in a floating drive circuit of an insulated-gate transistor - Google Patents
Overcurrent protection with status message in a floating drive circuit of an insulated-gate transistorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überstromschutz eines Schalttransistors. Ein derartiges Verfahren ist durch die EP 00 46 962 B1 bekannt.The invention relates to a method for overcurrent protection of a switching transistor. Such a method is through the EP 00 46 962 B1 known.
Dabei wird die Spannung an der Kollektor-Emitterstrecke des Schalt transistors überwacht, wobei die Basis-Emitterstrecke dann über einen Thyristor kurzgeschlossen wird, wenn die überwachte Spannung die Schwellspannung einer Zenerdiode überschreitet. Ein derartiger Überstromschutz arbeitet, insbesondere bei Insulated-Gate-Transi storen, ungenau, weil einerseits die Gate-Emitterspannung stark variieren kann und dementsprechend die Schwellspannung nicht einheit lich festgelegt werden kann und weil andererseits die Schwellspannung von Zenerdioden temperaturabhängig ist. Auch muß die starke Streuung der Eigenschaften von Zenerdioden allgemein berücksichtigt werden. Das bekannte Verfahren erfordert zudem einen beträchtlichen Aufwand in Form eines zusätzlichen Spannungsverzögerungsgliedes, um den Ein schaltvorgang vom Störfall eines Überstromes unterscheiden zu können.The voltage on the collector-emitter path of the switch transistor monitors, the base-emitter path then over a thyristor is shorted when the monitored voltage exceeds the threshold voltage of a zener diode. Such one Overcurrent protection works, especially with insulated gate transis disturb, imprecise, because on the one hand the gate-emitter voltage is strong can vary and accordingly the threshold voltage is not unity Lich and because of the other hand, the threshold voltage of Zener diodes is temperature dependent. Also the strong spread the properties of Zener diodes are generally taken into account. The known method also requires considerable effort in the form of an additional voltage delay element to the on to be able to distinguish the switching process from the fault of an overcurrent.
Ist als Schalttransistor ein Insulated-Gate-Transistor (IGT) vorge sehen, besteht zudem die Schwierigkeit, den erforderlichen Gate-Wi derstand und die Steuerspannung so zu dimensionieren, daß einer seits der IGT optimal über seine Steueranschlüsse an der Gate-Emit terstrecke gesteuert werden kann, gleichzeitig aber auch der Überstrom schutz optimal ausgelegt wird und auch noch eine eindeutige Rücküber tragung des Meldesignals für den Störfall eines Überstromes über den Übertrager zur Steuereinrichtung möglich ist.Is an insulated gate transistor (IGT) featured as a switching transistor see, there is also the difficulty of the required gate Wi the current and the control voltage so that one on the part of the IGT optimally via its control connections at the gate emit distance can be controlled, but at the same time the overcurrent protection is optimally designed and also a clear return transmission of the alarm signal for an overcurrent fault via the Transmitter to the control device is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Ver fahren derart auszugestalten, daß ohne großen Aufwand und weitgehend unabhängig von der Steuerspannung der Gate-Anschluß eines Insulated- Gate-Transistors sowohl optimal hinsichtlich des üblichen periodi schen Betriebs als auch hinsichtlich des Überstromschutzes bei gleich zeitiger Erzeugung eines definierten Meldesignals beim Auftreten eines zu großen Laststromes beschaltet werden kann.The invention has for its object the Ver drive to design such that without much effort and largely regardless of the control voltage the gate connection of an insulated Gate transistor both optimal in terms of the usual periodi operation as well as with regard to overcurrent protection at the same timely generation of a defined message signal when a excessive load current can be connected.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 ange gebenen Merkmale gelöst.This object is according to the invention by the claim 1 given characteristics solved.
Mit Hilfe von Entkopplungsdioden und infolge der ange paßten Höhe der Referenzspannung, die in allen Fällen während des Betriebes unterhalb der bei einem Überstrom an den Steueranschlüssen des IGT auftretenden Spannung gewählt werden kann, ist eine Ansteue rung des IGT beim Betrieb und ein Kurzschließen des Ansteuerkreises im Überstromfall über getrennte Pfade und damit über unterschied liche Gate-Widerstände möglich.With the help of decoupling diodes and as a result of the matched the level of the reference voltage, which in all cases during the Operation below that in the event of an overcurrent at the control connections of the IGT occurring voltage is a control IGT during operation and a short circuit of the control circuit in the event of an overcurrent, via separate paths and thus via difference Liche gate resistances possible.
Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfah rens ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.An advantageous circuit arrangement for performing this procedure rens is characterized in claim 2.
Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfigur erläutert werden. Diese Figur zeigt das Prinzip schaltbild einer Ansteuerschaltung für einen Schalttransistor mit einem einen Überstrom meldenden Überstromschutz.The invention will be described in the following for an exemplary embodiment the drawing figure are explained. This figure shows the principle circuit diagram of a control circuit for a switching transistor an overcurrent protection reporting an overcurrent.
Gemäß der Zeichnungsfigur ist ein Insulated-Gate-Transistor Ts in Kollektorschaltung, der im leitenden Zustand eine Last L an eine Gleichspannung legt, über eine an seinem Gate-Anschluß G und seinem Emitteranschluß E angeschlossene Steuerschaltung potentialfrei an steuerbar.According to the drawing figure, an insulated gate transistor Ts in the collector circuit, which in the conductive state applies a load L to a DC voltage, can be controlled in a potential-free manner via a control circuit connected to its gate terminal G and its emitter terminal E.
Die Steuerschaltung weist einen Einschaltimpulsübertrager Ü E und einen Ausschaltimpulsübertrager Ü A auf, die die Potentialtrennung zwischen dem Steuerungspotential und dem Potential des Transistors Ts bewirken.The control circuit has a switch-on pulse transformer U E and a switch-off pulse transformer U A , which effect the potential separation between the control potential and the potential of the transistor Ts .
Eingangsseitig ist an die Steuerschaltung eine Versorgungsspannung V gelegt. Diese Versorgungsspannung V wird sowohl durch einen Kondensa tor C 2 für den Einschaltimpulsübertrager Ü E als auch durch einen Kon densator C 3 für den Ausschaltimpulsübertrager Ü A gestützt. Die Primär wicklung des Einschaltimpulsübertragers Ü E ist durch die Reihenschal tung einer Diode D 1 mit einer Zenerdiode Z 1 und die Primärwicklung des Ausschaltimpulsübertragers Ü A ist in gleicher Weise durch die Rei henschaltung einer weiteren Diode D 2 mit einer weiteren Z-Diode Z 2 schützend überbrückt.A supply voltage V is applied to the control circuit on the input side. This supply voltage V is supported both by a capacitor C 2 for the switch-on pulse transformer Ü E and by a capacitor C 3 for the switch-off pulse transformer Ü A. The primary winding of the switch-on pulse transformer U E is by the series connection of a diode D 1 with a Zener diode Z 1 and the primary winding of the switch-off pulse transformer U A is in the same way by the series circuit of a further diode D 2 with a further Zener diode Z 2 protective bridged.
Ein Einschaltbefehl S, der einer Impulsbildungsstufe I der Steuer schaltung zugeführt wird, hat einen H-Pegel für das Einschalten und einen O-Pegel für das Abschalten. In der Impulsbildungsstufe I wird dieser Eingangsbefehl S einmal direkt einem ersten Impulsumformer I 2 zugeführt, der zum Beispiel mit einer Impulskette der Spannung U 1 einer Frequenz von zum Beispiel 200 kHz über einen ersten Basiswider stand R 1 einen ersten Treibertransistor T 1 betätigt. Dieser erste Treibertransistor T 1 bewirkt ein Auftreten der Versorgungsspannung V an der Primärwicklung des Einschaltimpulsübertragers Ü E in entspre chender Schaltfrequenz.A switch-on command S , which is supplied to a pulse formation stage I of the control circuit, has an H level for switching on and an O level for switching off. In the pulse forming stage I of this input instruction S is fed again directly a first pulse shaper I 2 R, for example, with a pulse chain of the voltage U 1 at a frequency of for example 200 kHz via a first base Resist was a first driver transistor T 1 is operated. 1 This first driver transistor T 1 causes the supply voltage V to appear on the primary winding of the switch-on pulse transformer U E in a corresponding switching frequency.
In der Impulsbildungsstufe I wird zum anderen der durch ein NICHT- Glied I 1 invertierte Eingangsbefehl S einem zweiten Impulsumformer I 3 zugeführt. Dieser zweite Impulsumformer I 3 betätigt mit einer Impuls kette U 2 mit zum Beispiel ebenfalls einer Frequenz von 200 kHz über einen zweiten Basiswiderstand R 2 einen zweiten Treibertransistor T 2, wodurch die Versorgungsspannung V in gleicher Frequenz an die Pri märwicklung des Ausschaltimpulsübertragers Ü A gelegt wird.In the pulse formation stage I , on the other hand, the input command S inverted by a NOT element I 1 is fed to a second pulse converter I 3 . This second pulse converter I 3 operated with a pulse chain U 2 with, for example, also a frequency of 200 kHz via a second base resistor R 2, a second driver transistor T 2 , whereby the supply voltage V is applied in the same frequency to the primary winding of the switch-off pulse transformer U A .
Die auf der Sekundärseite des Einschaltimpulsübertragers Ü E indu zierte Spannung wird als Steuerspannung zum Einschalten des Insulated- Gate-Transistors Ts zwischen dessen Steueranschlüsse gelegt. Zu die sem Zweck ist die Sekundärwicklung des Einschaltimpulsübertragers Ü E zum einen über eine Diode D 5, die Schaltstrecke eines Entkopplungs transistors T 3, eine Entkopplungsdiode D 3 und einen Gate-Widerstand R G an den Gate-Anschluß G und zum anderen direkt an den Emitteranschluß E angeschlossen. Der Arbeitspunkt des Entkopplungstransistors T 3 ist durch einen mit der gleichgerichteten Einschaltsteuerspannung beauf schlagten, durch Widerstände R 3, R 4 gebildeten Spannungsteiler, dessen Teilerpunkt an der Basis des Entkopplungstransistors T 3 liegt, fest gelegt.The voltage induced on the secondary side of the switch-on pulse transformer U E is applied as a control voltage for switching on the insulated gate transistor Ts between its control connections. To the sem purpose, the secondary winding of the Einschaltimpulsübertragers Ü E on the one hand via a diode D 5, the switching path of a decoupling transistor T 3, a decoupling diode D 3 and a gate resistor R G to the gate terminal G and the other directly to the Emitter connection E connected. The operating point of the decoupling transistor T 3 is formed by an estimated with the rectified Einschaltsteuerspannung beauf through resistors R 3, R 4 voltage divider whose divider point is located at the base of the decoupling transistor T 3, placed fixedly.
In entsprechender Weise dient zum Abschalten des Insulated-Gate-Transi stors Ts als Steuerspannung die sekundärseitig beim Abschaltimpuls übertrager Ü A induzierte Spannung. Sekundärseitig ist deshalb der Ab schaltimpulsübertrager Ü A über eine weitere Diode D 6, die Schaltstrec ke eines weiteren Entkopplungstransistors T 4, eine weitere Entkopp lungsdiode D 4 und den Gate-Widerstand R G an den Gate-Anschluß G und direkt an den Emitteranschluß E des Insulated-Gate-Transistors Ts an geschlossen. Der Arbeitspunkt wird durch einen mit der gleichgerich teten Abschaltsteuerspannung beaufschlagten Spannungsteiler mit den Widerständen R 5 und R 6 bestimmt, deren Verbindungspunkt an die Basis des weiteren Entkopplungstransistors T 4 gelegt ist.In a corresponding manner, to switch off the insulated gate transistor Ts, the voltage induced on the secondary side during the switch-off pulse U A is used as the control voltage. On the secondary side, therefore, the switching pulse transformer U A via a further diode D 6 , the switching path of a further decoupling transistor T 4 , a further decoupling diode D 4 and the gate resistor R G to the gate terminal G and directly to the emitter terminal E of the Insulated gate transistor Ts closed. The operating point is determined by a voltage divider with the resistors R 5 and R 6 , the connection point of which is connected to the base of the further decoupling transistor T 4 .
Der Gate-Emitter-Strecke des Transistors Ts ist in üblicher Weise ein Gate-Emitter-Widerstand R GE parallelgeschaltet.A gate-emitter resistor R GE is connected in parallel in the usual way to the gate-emitter path of the transistor Ts .
Zum Schutz des Insulated-Gate-Transistors Ts vor durch ihn fließenden Überströmen (zum Beispiel bei einem Kurzschluß der Last L) und zu deren eindeutiger Meldung ist eine Überwachungs- und Schutzschaltung Ü auf dem Potential des Transistors Ts vorgesehen, die mit einer Fehler meldeschaltung F auf der Steuerpotentialseite der Steuerschaltung zu sammenarbeitet. In order to protect the insulated gate transistor Ts from overcurrents flowing through it (for example in the event of a short-circuit of the load L) and to clearly signal it, a monitoring and protection circuit U is provided at the potential of the transistor Ts , which with an error signaling circuit F cooperates on the control potential side of the control circuit.
Die Überwachungs- und Schutzschaltung Ü weist einen kathodenseitig am Emitteranschluß E des Insulated-Gate-Transistors Ts liegenden Thy ristor Th 1 auf, der durch einen Transistor T 5 ansteuerbar ist. Dieser Transistor T 5 ist in Reihe mit einer ersten Diode D 23 und einem ersten ohmschen Widerstand R 21 parallel zur Gate-Emitter-Strecke des Insula ted-Gate-Transistors Ts geschaltet. Zwischen dem Basisanschluß des Transistors T 5 und dem Emitteranschluß E des Insulated-Gate-Transi stors Ts liegt ein Kondensator C 1, der über eine zweite Diode D 22 an den Verbindungspunkt zwischen dem Entkopplungstransistor T 3 und der Entkopplungsdiode D 3 der Einschaltimpulsschaltung angeschlossen ist und eine Spannung U ref aufweist.The monitoring and protection circuit Ü has a cathode side at the emitter terminal E of the insulated gate transistor Ts Thy ristor Th 1 , which can be controlled by a transistor T 5 . This transistor T 5 is connected in series with a first diode D 23 and a first ohmic resistor R 21 in parallel to the gate-emitter path of the insulated gate transistor Ts . Between the base terminal of the transistor T 5 and the emitter terminal E of the insulated gate transistor Ts is a capacitor C 1 , which is connected via a second diode D 22 to the connection point between the decoupling transistor T 3 and the decoupling diode D 3 of the switch-on pulse circuit and has a voltage U ref .
Der Thyristor Th 1 ist anodenseitig zum einen in Reihe mit einer dritten Diode D 20 an den Verbindungspunkt der beiden Entkopplungs dioden D 3 und D 4 und zum anderen in Reihe mit einer vierten Diode D 21 und einem zweiten, der Begrenzung eines Kurzschlusses beim Leiten des Transistors Th 1 dienenden zweiten Gate-Widerstand R G * direkt am Gate- Anschluß des Insulated-Gate-Transistors Ts angeschlossen.The thyristor Th 1 is on the anode side on the one hand in series with a third diode D 20 at the connection point of the two decoupling diodes D 3 and D 4 and on the other hand in series with a fourth diode D 21 and a second, the limitation of a short circuit when conducting the Transistor Th 1 serving second gate resistor R G * connected directly to the gate terminal of the insulated gate transistor Ts .
Die Fehlermeldeschaltung F weist einen Schmitt-Trigger F 2 auf, der eingangsseitig über eine Blockdiode D 7 an die Verbindung zwischen dem Einschaltimpulsübertrager Ü E und dem ersten Treibertransistor T 1 an geschlossen ist und ausgangsseitig an den einen Eingang eines UND- Gliedes F 1 gelegt ist. Dem anderen Eingang des UND-Gliedes F 1 werden die Ausgangssignale des ersten Impulsumformers I 2 über einen ohmschen Anpassungswiderstand R 7 und einen Stützkondensator C 4 zugeführt. Das Ausgangssignal S p des UND-Gliedes F 1 meldet - wie noch zu erläutern ist - einen Kurzschluß des Insulated-Gate-Transistors Ts und löst in weiterer Folge zum Beispiel eine Sperrung des Eingangsbefehls S aus.The error reporting circuit F has a Schmitt trigger F 2 which is connected on the input side via a block diode D 7 to the connection between the switch-on pulse transformer U E and the first driver transistor T 1 and is connected on the output side to the one input of an AND gate F 1 . The other input of the AND gate F 1 , the output signals of the first pulse converter I 2 are supplied via an ohmic matching resistor R 7 and a backup capacitor C 4 . The output signal S p of the AND gate F 1 reports - as will be explained later - a short circuit of the insulated gate transistor Ts and subsequently triggers a blockage of the input command S, for example.
Mit der zuvor beschriebenen Überwachungs- und Schutzschaltung wird aus der Steuerspannung eine Referenzspannung U ref am Kondensator C 1 gewonnen, deren Amplitude von der Versorgungsspannung V der Steuer schaltung bestimmt ist. Diese Referenzspannung U ref ist bei allen Schaltzuständen des Insulated-Gate-Transistors Ts (Ein- und Abschal ten, Durchlaß- und Sperr-Zustand) im üblichen Betriebsfall immer grö ßer als die bei verschiedenen Anwendungsfällen durchaus unterschied liche Höhen aufweisende Gate-Emitter-Spannung U GE am Insulated-Gate- Transistor Ts. Nur im Störfall (also zum Beispiel bei einem Über strom durch einen Lastkurzschluß) steigt die Gate-Emitter-Spannung U GE am Transistor Ts so weit an, daß die Gate-Emitter-Spannung U GE höher als die Referenzspannung U ref ist. Durch den ständigen Vergleich der Gate-Emitter-Spannung U GE mit der Referenzspannung U ref wird bei je dem Störfall (das heißt wenn die Differenz der Spannungen U GE - U ref größer als ein Schutzspannungswert Δ U Schutz wird) die Gate-Emitter- Strecke durch Ansteuerung des Thyristors Th 1 infolge des Leitendwer dens des Transistors T 5 über den Widerstand R G * und die vierte Diode D 21 kurzgeschlossen und der Insulated-Gate-Transistor Ts abgeschaltet.With the monitoring and protection circuit described above, a reference voltage U ref on capacitor C 1 is obtained from the control voltage, the amplitude of which is determined by the supply voltage V of the control circuit. This reference voltage U ref is always greater in all switching states of the insulated gate transistor Ts (switch-on and switch-off, pass-through and blocking state) in the usual operating case than the gate-emitter voltage, which has quite different heights in different applications U GE on the insulated gate transistor Ts . Only in the event of a fault (for example in the event of an overcurrent caused by a load short circuit) does the gate-emitter voltage U GE at transistor Ts rise to such an extent that the gate-emitter voltage U GE is higher than the reference voltage U ref . By constantly comparing the gate-emitter voltage U GE with the reference voltage U ref is at each of the fault (i.e., when the difference of the voltages U GE - V ref is greater than a protection voltage value Δ U protection), the gate-emitter path by shorting the thyristor Th 1 as a result of the conductance of the transistor T 5 via the resistor R G * and the fourth diode D 21 and the insulated gate transistor Ts switched off.
Da der Insulated-Gate-Transistor Ts über den zweiten Gate-Widerstand R G * abgeschaltet wird, können der erste Gate-Widerstand R G ausschließ lich für den periodischen Betrieb und der zweite Gate-Widerstand R G * ausschließlich für die Abschaltung des Kurzschlußstromes dimensioniert werden.Since the insulated gate transistor Ts is switched off via the second gate resistor R G *, the first gate resistor R G can be dimensioned exclusively for periodic operation and the second gate resistor R G * exclusively for switching off the short-circuit current will.
Gleichzeitig mit dem Abschalten des Insulated-Gate-Transistors Ts wird der Ausgang des Einschaltimpulsübertragers Ü E über die dritte Diode D 20 in Reihe mit dem Thyristor Th 1 kurzgeschlossen. Dieses ermöglicht eine eindeutig erkennbare Fehlermeldung auf dem Steuerungspotential unabhängig von den Werten der Gate-Widerstände R G und R G *. Ein zusätzliches Element (zum Beispiel Optokoppler) zur Signalüber tragung wird dabei nicht benötigt. Auf dem Steuerungspotential führt nämlich der sekundärseitige Kurzschluß zur Erhöhung des Steuerstromes und damit zur Entsättigung des Treibertransistors T 1, so daß die Durchlaßspannung des Treibertransistors T 1 deutlich höher ist als die Durchlaßspannung im normalen periodischen Betriebsfall. Der Schmitt-Trigger F 2 löst durch die erhöhte Spannung aus und erzeugt in Verbindung mit dem Einschaltsteuersignal vom Impulsumformer I 2 an dem UND-Glied F 1 das Steuersignal S p zur Meldung des Kurzschlusses und zum Sperren des Eingangssignals S.Simultaneously with the switching off of the insulated gate transistor Ts , the output of the switch-on pulse transformer U E is short-circuited with the thyristor Th 1 via the third diode D 20 . This enables a clearly identifiable error message on the control potential regardless of the values of the gate resistors R G and R G *. An additional element (e.g. optocoupler) for signal transmission is not required. At the control potential, the secondary-side short-circuit leads to an increase in the control current and thus to desaturation of the driver transistor T 1 , so that the forward voltage of the driver transistor T 1 is significantly higher than the forward voltage in normal periodic operation. The Schmitt trigger F 2 is triggered by the increased voltage and, in conjunction with the switch-on control signal from the pulse converter I 2, generates the control signal S p at the AND gate F 1 to report the short circuit and to block the input signal S.
Damit ist ein Überstromschutz mit Statusmeldung bei einer potential freien Insulated-Gate-Transistor-Ansteuerungsschaltung mit geringem Bauelemente-Aufwand bei schneller Reaktionszeit zum Schutz des IGT realisiert.This is an overcurrent protection with status message at a potential free insulated gate transistor drive circuit with low Component effort with fast response time to protect the IGT realized.
Claims (3)
- - eine Steuereinrichtung aus einer Versorgungsspannung eine Steuerspannung formt, die potentialfrei an die Steueranschlüsse des Schalttransistors angelegt wird,
- - ein Überstrom im Lastkreis des Schalttransistors durch einen Spannungsvergleich an den Steueranschlüssen des Schalttransi stors als Störfall erfaßt wird,
- - im Störfall die Steueranschlüsse kurzgeschlossen werden und
- - ein den Störfall meldendes Signal über einen Übertrager zur Steuereinrichtung übertragen wird,
- a control device forms a control voltage from a supply voltage, which is applied potential-free to the control connections of the switching transistor,
- - An overcurrent in the load circuit of the switching transistor is detected as a fault by a voltage comparison at the control terminals of the Schalttransi,
- - In the event of a fault, the control connections are short-circuited and
- a signal reporting the malfunction is transmitted to the control device via a transmitter,
- - durch einen Transistor (T 5) ansteuerbar ist, der in Reihe mit einer ersten Diode (D 23) und einem ersten ohmschen Widerstand (R 21) parallel zur Gate-Emitterstrecke des Insulated-Gate-Transistors (Ts) geschaltet ist und an dessen Basis die von einem über eine zwei te Diode (D 22) aus der Versorgungsspannung aufgeladenen Konden sator (C 1) bereitgestellte Referenzspannung gelegt ist,
- - anodenseitig zum einen in Reihe mit einer dritten Diode (D 20) an dem über einen ersten ohmschen Gate-Widerstand (R G ) zum Gatean schluß des Insulated-Gate-Transistors (Ts) führenden Anschluß für die Steuerspannung liegt und zum anderen über einen im Kurz schlußfall wirksamen zweiten ohmschen Gate-Widerstand (R G *) in Reihe mit einer vierten Diode (D 21) direkt an den Gateanschluß des Insulated-Gate-Transistors (Ts) angeschlossen ist.
- - Can be controlled by a transistor (T 5 ), which is connected in series with a first diode (D 23 ) and a first ohmic resistor (R 21 ) parallel to the gate-emitter path of the insulated gate transistor (Ts) and at the latter On the basis of the reference voltage provided by a capacitor (C 1 ) charged via a second diode (D 22 ) from the supply voltage,
- - Anode side on the one hand in series with a third diode (D 20 ) at the connection via a first ohmic gate resistor (R G ) to the gate of the insulated gate transistor (Ts) leading connection for the control voltage and on the other hand via one in the short-circuit case effective second ohmic gate resistor (R G *) is connected in series with a fourth diode (D 21 ) directly to the gate terminal of the insulated gate transistor (Ts) .
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Publications (2)
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007539A1 (en) * | 1990-03-09 | 1991-09-12 | Asea Brown Boveri | Control circuit for power semiconductor switch - uses pulse transformer to control power switch and register overcurrent and undervoltage conditions |
| DE4012382A1 (en) * | 1990-04-18 | 1991-10-24 | Licentia Gmbh | Power semiconductor switching off method for switch protection - has discharge of switch capacitance before turn off only in overload conditions |
| EP0487964A2 (en) * | 1990-11-29 | 1992-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for protecting a field-effect-controlled semiconductor against overload |
| DE4216177A1 (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent protection device for power semiconductor - uses control signal amplifier with opto-coupler for voltage separation |
| EP0561386A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| DE4316694C1 (en) * | 1993-05-14 | 1994-10-06 | Licentia Gmbh | Auxiliary power supply with integrated status message for activating power semiconductors by means of optocouplers |
| US5500619A (en) * | 1992-03-18 | 1996-03-19 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US8508906B2 (en) | 2007-06-04 | 2013-08-13 | Eaton Industries Gmbh | Device and method for identifying the type of control for a voltage-release or current-release switching device |
| CN113433379A (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Ee voltage detection device and method for IGBT |
| CN113433377A (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | GE voltage detection device and method for IGBT |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0095579A1 (en) * | 1982-05-05 | 1983-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection circuit for a switching transistor |
| EP0046962B1 (en) * | 1980-09-01 | 1984-02-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection circuit for switching transistor |
| DE3723786A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Licentia Gmbh | Arrangement for automatic overcurrent disconnection |
-
1988
- 1988-07-30 DE DE19883826284 patent/DE3826284A1/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0046962B1 (en) * | 1980-09-01 | 1984-02-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection circuit for switching transistor |
| EP0095579A1 (en) * | 1982-05-05 | 1983-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Protection circuit for a switching transistor |
| DE3723786A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Licentia Gmbh | Arrangement for automatic overcurrent disconnection |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GOODENOUGH, Frank: Latch-free MOS IGT gates 800 V at 50 A., In: Electronic Design, Nr. 16, 10. Juli 1986, S. 45-48 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007539A1 (en) * | 1990-03-09 | 1991-09-12 | Asea Brown Boveri | Control circuit for power semiconductor switch - uses pulse transformer to control power switch and register overcurrent and undervoltage conditions |
| DE4012382A1 (en) * | 1990-04-18 | 1991-10-24 | Licentia Gmbh | Power semiconductor switching off method for switch protection - has discharge of switch capacitance before turn off only in overload conditions |
| EP0487964A2 (en) * | 1990-11-29 | 1992-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for protecting a field-effect-controlled semiconductor against overload |
| EP0487964A3 (en) * | 1990-11-29 | 1993-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for protecting a field-effect-controlled semiconductor against overload |
| DE4216177A1 (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent protection device for power semiconductor - uses control signal amplifier with opto-coupler for voltage separation |
| DE4216177C2 (en) * | 1991-05-15 | 2000-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Overcurrent protection device for a power element |
| EP0730347A2 (en) * | 1992-03-18 | 1996-09-04 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US5500619A (en) * | 1992-03-18 | 1996-03-19 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| EP0730347A3 (en) * | 1992-03-18 | 1996-10-23 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
| EP0561386A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| DE4316694C1 (en) * | 1993-05-14 | 1994-10-06 | Licentia Gmbh | Auxiliary power supply with integrated status message for activating power semiconductors by means of optocouplers |
| US8508906B2 (en) | 2007-06-04 | 2013-08-13 | Eaton Industries Gmbh | Device and method for identifying the type of control for a voltage-release or current-release switching device |
| CN113433379A (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Ee voltage detection device and method for IGBT |
| CN113433377A (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | GE voltage detection device and method for IGBT |
| CN113433379B (en) * | 2020-03-23 | 2022-04-26 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Ee voltage detection device and method for IGBT |
| CN113433377B (en) * | 2020-03-23 | 2022-04-26 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | GE voltage detection device and method for IGBT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE3826284C2 (en) | 1991-07-04 |
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