DE69122419T2 - Schutzschaltung für eine Halbleiteranordnung - Google Patents

Schutzschaltung für eine Halbleiteranordnung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, die eine Überstromschutzschaltung einer Halbleiteranordnung für einen Wechselrichter umfaßt, und im besonderen eine Schutzschaltung, die in ihrem Aufbau vereinfacht und mit weniger Bauelementen hergestellt werden kann.
  • EP-A-O 352 987 offenbart eine Anordnung, bei der der Strom von Leistungsschaltem dadurch übenwacht wird, daß die Temperatur eines den Strom überwachenden Temperaturfühlers mit dem Signal eines Umgebungstemperaturfühlers (Signal TIME- CURRENT in Fig. 7) verglichen wird. Ein zusätzlicher Temperaturschutz ist (zur Feststellung einer Überhitzung des Chips) vorgesehen und wird mit dem Überstromsignal in einer OR-Schaltung (OVER-TEMP in Fig. 7) logisch kombiniert.
  • Im folgenden werden gleiche Bezugszahlen und -zeichen zur Bezeichnung entsprechender Teile in den beigefügten Zeichnungen verwendet.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 ein Schaltbild einer Anwendungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Wellenform zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung in Fig. 1;
  • Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild einer Basistreiberschaltung mit Überstromschutzfunktion;
  • Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild einer Schaltung, bei der die Schaltung in Fig. 3 mit einem Alarmschaltkreis versehen ist;
  • Fig. 5 ein Schaltbild einer Basistreiberschaltung mit Überstromschutzfunktion;
  • Fig. 6 eine Darstellung, die ein Beispiel für den sicheren Betriebsbereich bei Überlastung (OLSOA - Abk. für "Over Load Safe Operation Area") eines Leistungstransistors zeigt.
  • Fig. 7 eine Darstellung verschiedener Arten von Kurzschlußfehlern eines Wechseirichters,
  • Fig. 8 eine Darstellung, die ein Beispiel für den Aufbau einer Dreiphasen- Wechselnchterbrückenschaltung zeigt; und
  • Fig. 9 eine Darstellung, die ein Beispiel für den Aufbau einer herkömmlichen Basistreiberschaltung für einen Leistungstransistor zeigt.
  • Wenn nun zuerst auf Fig. 9 Bezug genommen wird, dann wird dort ausführlich die Basistreiberschaltung für einen als Leistungsschalter eingesetzten Leistungstransistor ähnlich dem gezeigt, wie er im US-Patent US-A-4 949 213 des Anmelders der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
  • US-A-4 949 213 beschreibt eine allgemeine Treiberausgangsschaltung zur Steuerung ungleicher Halbleiterschalter mit unterschiedlichen Treibereingangskennlinien durch Einund Ausschalten der Gleichstromquellen zur Lieferung einer Spannung zwischen den Treibereingangsanschlüssen jedes Halbleiterschalters über zwei Transistoren in Darlington-Schaltung, wobei der Kollektorkreis eines der beiden Transistoren, der sich nicht in der Ausgangsstufe befindet, eine in Reihe geschaltete Diode besitzt, deren Polarität so gewählt ist, daß sie den Kollektorstrom durchläßt.
  • In Fig. 9 bezeichnet TR ein Leistungstransistorpaar mit npn-Übergang in Darlington- Schaltung, DR eine Basistreiberschaltung und die Zahl 3 eine Stromversorgung dieser Basistreiberschaltung (eine Treiberstromversorgung). Die Bezugszeichen Si1 und Si2 beziehen sich auf die Eingangsanschlüsse eines Treibersignals S, das wiederum den Leistungstransistor TR in den Durchlaß- bzw. Sperrzustand versetzt. In dieser Schaltung wird der Leistungstransistor TR in den Durchlaß- und Sperrzustand gebracht, wenn der Photokoppler PC1 ein- bzw. ausgeschaltet wird.
  • Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine Wechselrichterschaltung, die die in Fig. 9 dargestellten Basistreiberschaltungen und die Leistungstransistoren umfaßt.
  • In Fig.8 sind TR1 bis TR6 Leistungstransistoren mit npn-Übergang, die als Bruckenschaltung zur Bildung eines Dreiphasen-Wechselrichters ausgeführt sind, und bezeichnet IM einen Induktionsmotor. In dieser Schaltung wird der elektrische Gleichstrom, der zwischen einer Plus-Leitung (+) LP und einer Minus-Leitung (-) LN der Hauptgleichstromelektrodenversorgung anliegt, in einen Dreiphasenwechselstrom umgewandelt. Die drei Phasen U, V und W werden von jeder Verbindungsstelle (einem Mittelpunkt) zwischen den oberen und unteren Zweigen der Brücke dem Induktionsmotor IM zugeführt.
  • Wenn die Basistreiberschaltung DR, wie sie in Fig.9 dargestellt ist, im Wechselrichter, wie er in Fig. 8 dargestellt ist, verwendet wird, dann sind drei isolierte Treiberstromquellen 3 erforderlich die jeweils einem der Transistoren TR1, TR3 und TR5 entsprechen, weil diese sich in den oberen Zweigen befinden und die Minus-Elektroden dieser Treiberstromquellen 3 jeweils mit verschiedenen Ausgangsleitungen der drei Phasen verbunden sind, die sich in ihrem Spannungspotential voneinander unterscheiden.
  • Im Vergleich dazu kann nur eine Treiberstromquelle 3 für die Transistoren TR2, TR4 und TR6 in den unteren Zweigen erforderlich sein, weil die Minus-Elektroden dieser Treiberstromquellen 3 alle mit der Minus-Leitung (-) LN der Hauptgleichstromversorgung verbunden sind und damit das gleiche Spannungspotential aufweisen. Das bedeutet daß die Treiberstromquellen 3 bei einem Wechselrichter in Dreiphasen-Brückenschaltung aus wenigstens vier Stromversorgungen bestehen können, d.h. drei für die oberen Zweige und eine für die unteren Zweige.
  • In der in Fig. 8 dargestellten Wechselrichterschaltung können Kurzschlußfehler auftreten, wie beispielsweise ein Zweigkurzschluß, ein Reihenzweigkurzschluß, ein Ausgangskurzschluß oder ein Erdschluß. Diese sind schematisch in Fig. 7 dargestellt.
  • Wenn diese Fehler auftreten, dann fließt ein Überstrom durch den Leistungstransistor TR. Der Leistungstransistor besitzt jedoch einen sicheren Betriebsbereich bei Überlastung (OLSOA - Abk. "Over Load Safe Operation Area") in seiner Kollektorstrom/Kollektor- Emitter-Spannungs-Kennlinie (ICP/VCE), wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, und wird erst dann ausfallen, wenn ICP außerhalb des OLSOA liegt. Bei einem Kurzschlußfehler müssen die Leistungstransistoren dann sofort in den Sperrzustand gebracht werden, wenn ein Überstrom mittels der in Fig. 5 dargestellten Schaltung festgestellt wird.
  • Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der Basistreiberschaltung mit Überstromschutzfunktion. In diesem Schaltbild ist der von einer gestrichelten Linie eingeschlossene Teil eine Überstromschutzschaltung OC.
  • Der Leistungstransistorschutz in Fig. 5 hat folgende Funktion:
  • 1. Ein Treibersignal 5, das den Anschlüssen Si zugeführt wird, um den Leistungstransistor in den Durchlaßzustand zu bringen, lädt einen Kondensator C1 über einen Widerstand R1 auf und bringt gleichzeitig den Leistungstransistor TR über den Widerstand R2 in den Durchlaßzustand.
  • 2. Der normal betriebene Leistungstransistor TR besitzt eine gesättigte Kollektor- Emitter-Spannung VCE(sat), die weit unter der Lawinendurchbruchspannung einer Zener- Diode ZD liegt. Der Kondensator C1 gibt dann seine Ladung über eine Diode D2 an den Kollektor C des Leistungstransistors TR ab.
  • 3. Bei einem Kurzschlußfehler wird die gesättigte Kollektor-Emitter-Spannung VCE(sat) des Leistungstransistors TR durch einen zu starken Strom, der im Leistungstransistor TR zu fließen beginnt, über die Lawinendurchbruchspannung der Zener-Diode ZD hinaus erhöht. Dadurch wird verhindert, daß der Kondensator C1 seine Ladung an den Leistungstransistor TR abgibt.
  • 4. Die Anschlußklemmenspannung des Kondensators C1 wird infolgedessen über die Lawinendurchbruchspannung der Zener-Diode ZD hinaus erhöht. Dadurch wird ein Zusatztransistor Q2 in den Durchlaßzustand gebracht und die Basis-Emifler-Spannung des Leistungstransistors TR auf die gesättigte Kollektor-Emitter-Spannung VCE(sat) verringert, wodurch der Leistungstransistor TR in den Sperrzustand gebracht wird.
  • Fig. 3 zeigt ein besonderes Beispiel für einen Schaltungsaufbau einer Basistreiberschaltung (in diesem Fall einer Gate-Treiberschaltung) mit Überstromschutzfunktion, bei der ein dem Leistungstransistor TR in Fig. 5 gleichwertiger Transistor mit isolierter Gate- und Basiselektrode (IGBT) als Leistungsschalter verwendet wird. In Fig.3 ist der von einer gestrichelten Linie eingeschlossene Teil ebenfalls eine Überstromschutzschaltung OC und der andere Teil eine Basistreiberschaltung DR. Die Grundfunktion der Schaltung in Fig. 3 ist die gleiche wie bei der Schaltung in Fig. 5, wobei jedoch das Treibersignal S über einen Photokoppler PC1, wie es in Fig. 9 der Fall ist, übermittelt wird und die Basistreiberschaltung DR kompuzierter ist.
  • Der Schaltung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, fehlt es jedoch an einer Möglichkeit zur Übermittlung eines Ausgangssignals nach Auslösung der Überstromschutzschaltung OC von der Schaltung nach außen. Die Schaltung ist deshalb gewöhnlich mit einem Alarmschaltkreis ALMG versehen, der in Fig. 4 als von einer gestrichelten Linie eingeschlossener Teil dargestellt ist. Die Überstromschutzschaltung in Fig. 4, die mit einem Alarmschaltkreis versehen ist, wird der Einfachheit halber als Überstromschutzschaltung mit Alarmschaltkreis OC1 bezeichnet.
  • In einer gewöhnlichen Wechselrichterschaltung wird ein Alarmsignal ALM einer Treibersignalerzeugungsschaltung zur Unterbrechung des Treibersignals S zugeführt, wodurch des weiteren sechs Leistungsschalter in einer Dreiphasen- Wechselrichterschaltung gleichzeitig in den Sperrzustand gebracht werden, um diese Leistungsschalter auch dann zu schützen, wenn ein Überstrom nur durch einen der Chips dieser Leistungstransistoren fließt.
  • Die im vorhergehenden beschriebene Überstromschutzschaltung weist die im folgenden beschriebenen Probleme auf. Wenn die Treiberschaltung mit Alarmschaltkreis in Fig 4 in einer Dreiphasen-Wechselnchterschaltung, wie sie beispielsweise in Fig. 8 zu sehen ist, verwendet wird, dann müssen die Leitungen für die Alarmsignale ALM für jeden Leistungstransistor gegeneinander isoliert sein, um zusammengenommen die Signale einem Gerät (beispielsweise einem Mikrocomputer) zuzuführen, das die Treibersignale für die sechs Transistoren steuert, da sich die Spannungspotentiale der Treiberstromquellen 3 für jeden der Transistoren TR1 TR3 und TR5 in den oberen drei Zweigen und für alle Transistoren TR2, TR4 und TR6 in den unteren drei Zweigen voneinander unterscheiden. Infolgedessen sind insgesamt wenigstens vier Photokoppler, die als PC2 in Fig. 4 bezeichnet sind, zur Schaffung einer Alarmfunktion in der Wechselrichterschaltung notwendig. Dadurch wird die Schaltung komplizierter und eine größere Anzahl Bauelemente erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung soll die oben beschriebenen Probleme lösen und eine vereinfachte Schutzschaltung für eine Halbleiteranordnung liefern, die den Einsatz elektronischer Bauelemente ermöglicht, die nur niedrigen Spannungen standhalten können wodurch Kosten gesenkt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiteranordnung mit Schutzschaltung zur Verfügung gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Halbleiteranordnung Leistungsschalterelementechips umfaßt, die jeweils eine erste und eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode zum Ein- und Ausschalten einer Schaltung, die im folgenden als Hauptschaltung bezeichnet wird, zwischen der ersten und der zweiten Hauptelektrode entsprechend einem zwischen der zweiten Hauptelektrode und der Steuerelektrode zugeführten Steuersignal besitzen, wobei die erste Hauptelektrode des einen bzw. die zweite Hauptelektrode des anderen Paares der Leistungsschalterelementechips an den Mittelpunkten miteinander verbunden sind, so daß Reihenschaltungen entstehen, bei denen die Hauptschaltungen zweier Chips mit derselben Polarität in Reihe geschaltet, mehrere dieser Reihenschaltungen in einem Gehäuse untergebracht und mit derselben Polarität parallelgeschaltet sind, und
  • eine Wechselspannung von diesen Mittelpunkten zwischen den entsprechenden Paaren der in Reihe geschalteten Leistungsschalterelementechips durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Hauptanschlüssen der Schalterelementechips jedes in Reihe geschalteten Paares, die nicht mit diesen Mittelpunkten verbunden sind, ausgegeben wird und die Leistungsschalterelementechips durch Zuführung von Treibersignalimpulsen an ihren Steuerelektroden in den Durchlaß- bzw. Sperrzustand gebracht werden,
  • die Schutzschaltung des weiteren umfaßt:
  • eine Schaltung, die zu jedem der Leistungsschalterelementechips gehört, deren zweite Hauptelektroden mit den Mittelpunkten verbunden sind, um die in den dazugehöriger Leistungsschalterelementechips fließenden Überströme festzustellen und funktionell die entsprechenden Leistungsschalterelementechips in einen nichtleitenden Zustand bis zum Beginn des nächsten, ihren entsprechenden Steuerelektroden zugeführten Treibersignalimpulses zu bringen, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß aufeinanderfolgende Perioden des Überstromflusses die Leistungsschalterelementechips erhitzen läßt, Temperaturfühler zum Feststellen der Temperatur jedes der oder mehrerer Leistungsschalterelementechips vorgesehen sind, deren zweite Hauptelektroden mit den Mittelpunkten verbunden sind, die Zahl der Temperaturfühler gleich oder kleiner als die Gesamtzahl dieser Leistungsschalterelementechips ist,
  • eine Schaltung zur Erzeugung eines ersten Alarmsignals, wenn die von einem der Temperaturfühler festgestellte Temperatur einen vorher festgelegten Wert überschreitet, wobei die Schaltung mit einer Anschlußstelle, die im folgenden als Stelle mit Bezugspotential bezeichnet wird, für die zweiten Hauptelektroden der Leistungsschalterelementechips in jeder Reihenschaltung verbunden ist, und die Schutzschaltung
  • eine Schaltung zur Schaffung eines zweiten Alarmsignals umfaßt, durch die festgestellt wird, wann der Strom einer der Hauptschaltungen in den Leistungsschalterelementechips, deren zweite Elektroden mit der Stelle mit Bezugspotential verbunden sind, oder ein addierter Strom mehrerer Hauptschaltungen in diesen Leistungsschalterelementechips einen vorher festgelegten Wert überschreitet, und
  • eine Schaltung, die das erste und zweite Alarmsignal empfängt und ein drittes Alarmsignal abgibt, wenn eines oder mehr als eines der ersten und zweiten Alarmsignale festgestellt wird.
  • Eine auf einen Überstromzustand zurückzuführende Überhitzung wird bei Leistungsschalterelementen, die sich wenigstens in den oberen Zweigen einer Wechselrichterbrückenschaltung in Fig. 8 befindet, mit in der Nähe dieser Elemente angebrachten Temperaturfühlern, wie beispielsweise Thermistoren, über elektrisch von diesen Elementen isolierten Übertragungsleitungen festgestellt.
  • Die bevorzugte Anwendungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 erläutert. Fig. 1 zeigt ein Schaltbild als Beispiel für Anwendungsformen der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt die entsprechenden Wellenformen eines Basisstroms IB, eines Kollektorstroms IC und einer Kollektor-Emitter-Spannung VCE des Leistungstransistors während des Überstromschutzes durch die Schaltungen in Fig. 3 bis 5.
  • In Fig. 1 sind die entsprechenden Leistungstransistoren TR1 bis TR6, die einen Wechselrichter in Dreiphasen-Brückenschaltung bilden, in diesem Fall Leistungstransistorchips. Diese sechs Chips sind in einem Gehäuse untergebracht. Die Überstromschutzschaltungen OC für die Leistungstransistoren TR1, TR3 und TR5 in den oberen Zweigen der Brücke und eine Basistreiberschaltung DR sind die gleichen, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, die keine Alarmsignale abgeben. Andererseits sind die Überstromschutzschaltungen für die Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 in den unteren Zweigen der Brücke die Überstromschutzschaltungen, die Alarmsignale ALM1 abgeben so daß die Überstromschutzschaltung mit Alarmschaltkreis OC1, wie sie in Fig. 4 zu sehen ist, dafür ohne jede Modifizierung verwendet werden kann. Dieses Alarmsignal ALM1 kann jedoch direkt vom Alarmschaltkreis entnommen werden, ohne über einen Photokoppler PC2, beispielsweise vom Kollektor eines Transistors Q3 in der vorhergehenden Stufe, übertragen zu werden, da jeder Emitter dieser drei Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 zusammen mit der Minus-Leitung (-) LN einer Hauptgleichstromquelle verbunden ist, die sich an einer Stelle mit Bezugspotential befindet. In der vorliegenden Erfindung kann damit der Photokoppler PC2 aus der Überstromschutzschaltung mit Alarmschaltkreis OC1 in Fig. 4 weggelassen werden. Diese drei Alarmsignale ALM1 werden der OR-Schaltung G1 zugeführt. In den unteren Zweigen sind die Basistreiberschaltungen DR für die Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 die gleichen, wie sie in Fig. 3 oder Fig. 4 dargestellt sind.
  • In der Nähe der Chips oder Bauelemente der Leistungstransistoren TR1, TR3 und TR5 sind Temperaturfühler H, wie beispielsweise Thermistoren, angebracht. Jeder Temperaturfühler H ist mit der OR-Schaltung G1 über eine entsprechende Überhitzungsschutzschaltung OH verbunden, deren Minus-Leitung mit der Minus-Leitung (-) der Hauptgleichstromquelle an der Stelle mit Bezugspotential verbunden ist.
  • Wenn ein Überstrom durch einen der Leistungstransistoren TR1, TR3 und TR5 in den oberen Zweigen fließt, dann ändern sich dessen Kollektorstrom IC und Kollektor-Emitter- Spannung VCE so, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, wodurch es zu einer Überhitzung des Transistors kommt. Zur gleichen Zeit führt die entsprechende Überstromschutzschaltung OC dazu, daß das dem Transistor direkt zugeführte Treibersignal ausgeschaltet wird Dieser Zustand wird als OFF-Modus gehalten, da der Zusatztransistor Q2 in der OC durch ständiges Entladen des Kondensators C1 im Durchlaßzustand bleibt. Das Halten der Überstromschutzschaltung OC wird dann aufgehoben, wenn das Treiberimpulssignal S, das der Basistreiberschaltung DR des Transistors als Eingangssignal zugeführt wird, in den OFF-Modus gebracht wird, da der Kondensator C1 nicht über den Widerstand R1 aufgeladen wird, sondern seine Ladung über Q2 abgibt, wodurch die Anschlußklemmenspannung unter die Lawinendurchbruchspannung der Zener-Diode ZD gesenkt und dadurch Q2 in den Sperrzustand gebracht wird.
  • Wenn das Treibersignal S wieder in den ON-Modus gebracht wird, so daß der Überstrom fließen kann, dann besitzen infolgedessen IC und VCE des Leistungstransistors die gleichen Wellenformen wie in Fig. 2, wodurch der Leistungstransistor wieder erhitzt wird.
  • Durch Wiederholen dieser ON- und OFF-Modi werden die Leistungstransistoren TR1, TR3 und TR5, durch die der Überstrom fließt, überhitzt, und wenn die Temperatur eines überhitzten Leistungstransistors einen vorher festgelegten Wert überschreitet, dann wird die Überhitzungsschutzschaltung OH ausgelöst und dabei ein Alarmsignal ALM2 der OR Schaltung G1 zugeführt. Die Alarmsignale, die auf einen Überstrom in einem der sechs Leistungstransistoren TR1 bis TR6 zurückzuführen sind, werden so der OR-Schaltung G1 zugeführt. Das Ausgangssignal dieser OR-Schaltung G1, ein Alarmsignal ALMO wird anschließend an einen Mikrocomputer (nicht dargestellt) weitergeleitet. Der Mikrocomputer übermittelt den Überstromschutzschaltungen die Treibersignale S im OFF- Modus, die dann über Signalübertragungsleitungen, die von den Hauptschaltungen isoliert sind, an die sechs Transistoren über Photokoppler übertragen werden. Die sechs Transistoren TR1 bis TR6 werden anschließend gleichzeitig in den Sperrzustand gebracht und dadurch geschützt.
  • In der Anwendungsform von Fig. 1 werden Leistungstransistoren als Schalterelemente verwendet, wobei jedoch die Schalterelemente nicht nur auf Leistungstransistoren begrenzt sind sondern alle Leistungsschalterelemente, die sich selbständig ausschalten, bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können.
  • Die Anzahl der Temperaturfühler H kann des weiteren kleiner als die Anzahl der Leistungstransistoren sein. Es können wenigstens zwei Fühler H vorgesehen sein, die ihre Überstromschutzaufgabe erfüllen, wenn sich die Leistungstransistoren TR1, TR3 und TR5 in dichter Nähe befinden, so daß die Temperaturfühler so zwischen ihnen angeordnet werden können, daß eine Überhitzung jedes der Leistungstransistoren TR1, TR3 oder TR5 durch den Fühler festgestellt wird.
  • Darüber hinaus sind in Fig. 1 die Überstromschutzschaltungen OC1 für die Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 in den unteren Zweigen der Brücke für jeden Leistungstransistor vorgesehen, wobei jedoch der Zweck der vorliegenden Erfindung auch beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß die Emitter der drei Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 zusammen mit einem Anschluß verbunden werden, ein Parallelwiderstand zwischen diesem Anschluß und der Minus-Leitung (-) LN der Hauptgleichstromquelle eingefügt wird, die Zunahme des Potentialunterschieds zwischen beiden Seiten dieses Parallelwiderstands festgestellt und diese Zunahme nur einer Überstromschutzschaltung übermittelt wird, die gleichzeitig die drei Leistungstransistoren in den unteren Zweigen der Brücke in den Sperrzustand bringt, wodurch der Überstromschutz erreicht wird.
  • Eine weitere Anwendungsform, die auch nach der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, ist die Anwendungsform, bei der das Überschreiten eines Normalwertes von einer der gesättigten Kollektor-Emitter-Spannungen VCE(sat) der Leistungstransistoren TR2, TR4 und TR6 durch eine Überstromschutzschaltung festgestellt wird, bei der drei Dioden D2 mit den Kollektoren dieser drei Leistungstransistoren parallelgeschaltet sind und ein Überstromschutz dadurch erfolgt, daß sie gleichzeitig in den Sperrzustand gebracht werden.
  • Darüber hinaus können zwei verschiedene OR-Schaltungen verwendet werden, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dabei empfängt eine der OR-Schaltungen die Alarmsignale ALM1 von den Überstromschutzschaltungen OC für die Leistungstransistoren in den unteren drei Zweigen und die andere OR-Schaltung das Alarmsignal ALM2 von der Überhitzungsschutzschaltung OH.
  • Die Temperaturfühler H sind nicht immer notwendigerweise in demselben Gehäuse zusammen mit TR1, TR3 und TR5 untergebracht, sondern können sich auch außerhalb des Gehäuses befinden, wenn diese Fühler an Stellen angebracht sind, wo sie in wirksamer Weise eine Überhitzung von TR1, TR3 und TR5 feststellen können.
  • Durch Anwenden der Lehren aus der vorliegenden Erfindung sind keine Photokoppler zur Ausgabe von Alarmsignalen für die Überstromschutzschaltung der Leistungstransistoren in den oberen Zweigen notwendig, so daß Bauelemente, die nur schwachen Spannungen standhalten, verwendet werden können

Claims (2)

1. Halbleiteranordnung mit Schutzschaltung, dadurch gekennzeichnet daß diese Halbleiteranordnung Leistungsschalterelementechips (TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6) umfaßt, die jeweils eine erste und eine zweite Hauptelektrode und eine Steuerelektrode zum Ein- und Ausschalten einer Schaltung, die im folgenden als Hauptschaltung bezeichnet wird, zwischen der ersten und der zweiten Hauptelektrode entsprechend einem zwischen der zweiten Hauptelektrode und der Steuerelektrode zugeführten Steuersignal besitzen, wobei die erste Hauptelektrode des einen bzw die zweite Hauptelektrode des anderen Paares der Leistungsschalterelementechips (TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6) an den Mittelpunkten miteinander verbunden sind, so daß Reihenschaltungen entstehen, bei denen die Hauptschaltungen zweier Chips mit derselben Polarität in Reihe geschaltet, mehrere dieser Reihenschaltungen in einem Gehäuse untergebracht und mit derselben Polarität parallelgeschaltet sind, und
eine Wechselspannung von diesen Mittelpunkten zwischen den entsprechenden Paaren der in Reihe geschalteten Leistungsschalterelementechips (TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6) durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Hauptanschlüssen der Schalterelementechips jedes in Reihe geschalteten Paares, die nicht mit diesen Mittelpunkten verbunden sind, ausgegeben wird und die Leistungsschalterelementechips (TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6) durch Zuführung von Treibersignalimpulsen (5) an ihren Steuerelektroden in den Durchlaß- bzw. Sperrzustand gebracht werden,
die Schutzschaltung des weiteren umfaßt:
eine Schaltung (OC), die zu jedem der Leistungsschalterelementechips (TR1, TR3, TR5) gehört, deren zweite Hauptelektroden mit den Mittelpunkten verbunden sind, um die n den dazugehörigen Leistungsschalterelementechips (TR1, TR3, TR5) fließenden Überströme festzustellen und funktionell die entsprechenden Leistungsschalterelementechips (TR1, TR3, TR5) in einen nichtleitenden Zustand bis zum Beginn des nächsten, ihren entsprechenden Steuerelektroden zugeführten Treibersignalimpulses (5) zu bringen, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß aufeinanderfolgende Perioden des Überstromflusses die Leistungsschalterelementechips (TR1, TR3 TR5) erhitzen läßt, Temperaturfühler (H) zum Feststellen der Temperatur jecäes der oder mehrerer Leistungsschalterelementechips vorgesehen sind deren zweite Hauptelektroden mit den Mittelpunkten verbunden sind, die Zahl der Temperaturfühler (H) gleich oder kiemer als die Gesamtzahl dieser Leistungsschalterelementechips (TR1, TR3, TR5) ist,
eine Schaltung (OH) zur Erzeugung eines ersten Alarmsignals (ALM2), wenn die von einem der Temperaturfühler (H) festgestellte Temperatur einen vorher festgelegten Wert überschreitet wobei die Schaltung (OH) mit einer Anschlußstelle (LN), die im folgenden als Stelle mit Bezugspotential bezeichnet wird, für die zweiten Hauptelektroden der Leistungsschalterelementechips (TR2, TR4, TR6) in jeder Reihenschaltung verbunden ist, und die Schutzschaltung
eine Schaltung (OC1) zur Schaffung eines zweiten Alarmsignals (ALM1) umfaßt, durch die festgestellt wird, wann der Strom einer der Hauptschaltungen in den Leistungsschalterelementechips (TR2 TR4, TR6), deren zweite Elektroden mit der Stelle mit Bezugspotential (LN) verbunden sind, oder ein addierter Strom mehrerer Hauptschaltungen in diesen Leistungsschalterelementechips (TR2 TR4, TR6) einen vorher festgelegten Wert überschreitet, und
eine Schaltung (G1), die das erste und zweite Alarmsignal (ALM2, ALM1) empfängt und ein drittes Alarmsignal (ALMO) abgibt, wenn eines oder mehr als eines der ersten und zweiten Alarmsignale festgestellt wird.
2. Schutzschaltung einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei der Reihenschaltungen in einem Gehäuse untergebracht sind.
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