JPH09331668A - スイッチ装置の保護装置および保護方法 - Google Patents
スイッチ装置の保護装置および保護方法Info
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- JPH09331668A JPH09331668A JP1305297A JP1305297A JPH09331668A JP H09331668 A JPH09331668 A JP H09331668A JP 1305297 A JP1305297 A JP 1305297A JP 1305297 A JP1305297 A JP 1305297A JP H09331668 A JPH09331668 A JP H09331668A
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
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- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0814—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置が高電圧電力供給におけるこのような装
置の直列接続された装置の一部であるような、過電圧状
態に対するスイッチ装置の保護のための保護装置を得
る。 【解決手段】 サイリスタは、保護されるためのスイッ
チ装置における主電流伝送端末に並列に接続される。サ
イリスタは、サイリスタにおける順方向電流の方向が、
スイッチ装置の通常作動の間、主電流伝送の端末の間を
流れる電流の方向と同じとなるように接続される。サイ
リスタは、通常のパラメータの率が超過する場合、逆行
できない効果的短絡回路を提供するように配列される。
保護装置は特に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(I
GBT’s)に適し、むしろ保護サイリスタとしての圧
力パッケージ非対称的サイリスタ(ASCR)を使用す
る。ASCRは、スイッチ装置を経る電圧の通常(緩衝
器−制限)dV/dtに抵抗するよう選択され得る。
置の直列接続された装置の一部であるような、過電圧状
態に対するスイッチ装置の保護のための保護装置を得
る。 【解決手段】 サイリスタは、保護されるためのスイッ
チ装置における主電流伝送端末に並列に接続される。サ
イリスタは、サイリスタにおける順方向電流の方向が、
スイッチ装置の通常作動の間、主電流伝送の端末の間を
流れる電流の方向と同じとなるように接続される。サイ
リスタは、通常のパラメータの率が超過する場合、逆行
できない効果的短絡回路を提供するように配列される。
保護装置は特に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(I
GBT’s)に適し、むしろ保護サイリスタとしての圧
力パッケージ非対称的サイリスタ(ASCR)を使用す
る。ASCRは、スイッチ装置を経る電圧の通常(緩衝
器−制限)dV/dtに抵抗するよう選択され得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ装置の保
護装置に関し、特に(専らという意味ではないが)、絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のための
保護装置に関する。
護装置に関し、特に(専らという意味ではないが)、絶
縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のための
保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体スイッチは、通常、誘導または同
期モータのような負荷に供給する高電圧の直流のインタ
ーフェースに用いられる。典型的な配列は、図5に示さ
れるブリッジ構成である。この構成において、ブリッジ
の各アーム10、20、30、40は、可飽和インダク
タンス12、22、32、42に直列に接続されてい
る、半導体スイッチ装置11、21、31、41を含
む。可飽和インダクタンスは、2個の高電圧直流パワー
レール51、52の1つに次々に連結される。コンデン
サ53は直流レール51、52の間に接続される。この
コンデンサへの接続は、漂遊インダクタンス54の電源
を構成する。直列に接続された、多数のダイオード13
−1...13−n、23−1...23−n、33−
1...33−n、43−1...43−nは、各イン
ダクタンス12、22、32、42に並列に接続され
る。各ダイオードは従来、ダイオードの保護の提供のた
め、酸化金属バリスタ14−1...14−n、24−
1...24−n、34−1...34−n、44−
1...44−nにより分路されている。負荷55は、
アーム10、20と30、40の間に接続されている。
期モータのような負荷に供給する高電圧の直流のインタ
ーフェースに用いられる。典型的な配列は、図5に示さ
れるブリッジ構成である。この構成において、ブリッジ
の各アーム10、20、30、40は、可飽和インダク
タンス12、22、32、42に直列に接続されてい
る、半導体スイッチ装置11、21、31、41を含
む。可飽和インダクタンスは、2個の高電圧直流パワー
レール51、52の1つに次々に連結される。コンデン
サ53は直流レール51、52の間に接続される。この
コンデンサへの接続は、漂遊インダクタンス54の電源
を構成する。直列に接続された、多数のダイオード13
−1...13−n、23−1...23−n、33−
1...33−n、43−1...43−nは、各イン
ダクタンス12、22、32、42に並列に接続され
る。各ダイオードは従来、ダイオードの保護の提供のた
め、酸化金属バリスタ14−1...14−n、24−
1...24−n、34−1...34−n、44−
1...44−nにより分路されている。負荷55は、
アーム10、20と30、40の間に接続されている。
【0003】スイッチ装置11、21、31、41は、
負荷55に交流ドライブを提供するために適切なシーケ
ンスにおいてスイッチされる。インダクタンス12、2
2、32、42の目的は、使用される装置の安全レベル
のため、スイッチ装置を通過するスイッチング電流(d
I/dt)の増加率を制限することである。また、各ス
イッチ装置が多数の直列スイッチを含む場合は、最初の
スイッチを入れた後と最後のスイッチを入れる前の期間
内で、アーム電圧を維持するためでもある。これは、全
アーム電圧が最後のスイッチに適用されないためであ
る。ダイオード13−1...13−n、等は、無効電
流をスイッチ装置を通って流れるようにする。また、こ
の点で、各アームを通過する電流が方向を逆方向にする
時に、ほんの瞬間、遊ぶようになる。しかしながら、定
常状態の下では、アーム電流は、結合されたインダクタ
ンス12、22、32、42を通って優先的に流れる。
負荷55に交流ドライブを提供するために適切なシーケ
ンスにおいてスイッチされる。インダクタンス12、2
2、32、42の目的は、使用される装置の安全レベル
のため、スイッチ装置を通過するスイッチング電流(d
I/dt)の増加率を制限することである。また、各ス
イッチ装置が多数の直列スイッチを含む場合は、最初の
スイッチを入れた後と最後のスイッチを入れる前の期間
内で、アーム電圧を維持するためでもある。これは、全
アーム電圧が最後のスイッチに適用されないためであ
る。ダイオード13−1...13−n、等は、無効電
流をスイッチ装置を通って流れるようにする。また、こ
の点で、各アームを通過する電流が方向を逆方向にする
時に、ほんの瞬間、遊ぶようになる。しかしながら、定
常状態の下では、アーム電流は、結合されたインダクタ
ンス12、22、32、42を通って優先的に流れる。
【0004】スイッチ装置は、通常は、各々、半導体ス
イッチ装置における直列の配列を含む。そして、それは
例えば、サイリスタ(SCR’s)、ゲート分岐点サイ
リスタ(GTO’s)、絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタ(IGBT’s)、あるいは、MOS制御サイリス
タ(MCT’s)であり得る。直列連鎖における各リン
クは、利用可能な、負荷への駆動電流を増加させるため
に、並列に接続された多数のスイッチ装置から構成され
る。スイッチ装置における直列配列が必要である。それ
は、使用される個々の装置が、それが故障する前に、あ
る一定のオフ電圧に抵抗するように設計されているだけ
だからである。また、このようなブリッジ回路で使用さ
れる直流電圧レールは、この故障電圧よりも何倍も大き
くなり得る。このような装置の過電圧による故障におけ
る脆弱性を考慮すると、処置は通常、トランジスタまた
はサイリスタをスイッチする何れもオフ電圧の最大率よ
り多くには従わないことを確実にするために、講じられ
る。これは重要なことである。何故なら、多くの、使用
される、例えばIGBT’sのようなスイッチ装置は、
故障時には、近辺の回路へ金属破片を撒き散らしなが
ら、事実上爆発するからである。さらに、このような装
置は、交換するのに費用が嵩む傾向がある。付加的手段
は、この電圧の増加率(dV/dt)がある一定レベル
より下であるように維持されることを確実にし、また、
スイッチ装置を経る逆方向電圧がある一定レベルを超え
ないことを確実にするために講じられる。最初の付加的
手段において、緩衝器装置が包含され、スイッチ装置に
並列に接続される。また、次の手段において、対並列ダ
イオードは、また、各スイッチ装置に並列に接続され
る。
イッチ装置における直列の配列を含む。そして、それは
例えば、サイリスタ(SCR’s)、ゲート分岐点サイ
リスタ(GTO’s)、絶縁ゲートバイポーラトランジ
スタ(IGBT’s)、あるいは、MOS制御サイリス
タ(MCT’s)であり得る。直列連鎖における各リン
クは、利用可能な、負荷への駆動電流を増加させるため
に、並列に接続された多数のスイッチ装置から構成され
る。スイッチ装置における直列配列が必要である。それ
は、使用される個々の装置が、それが故障する前に、あ
る一定のオフ電圧に抵抗するように設計されているだけ
だからである。また、このようなブリッジ回路で使用さ
れる直流電圧レールは、この故障電圧よりも何倍も大き
くなり得る。このような装置の過電圧による故障におけ
る脆弱性を考慮すると、処置は通常、トランジスタまた
はサイリスタをスイッチする何れもオフ電圧の最大率よ
り多くには従わないことを確実にするために、講じられ
る。これは重要なことである。何故なら、多くの、使用
される、例えばIGBT’sのようなスイッチ装置は、
故障時には、近辺の回路へ金属破片を撒き散らしなが
ら、事実上爆発するからである。さらに、このような装
置は、交換するのに費用が嵩む傾向がある。付加的手段
は、この電圧の増加率(dV/dt)がある一定レベル
より下であるように維持されることを確実にし、また、
スイッチ装置を経る逆方向電圧がある一定レベルを超え
ないことを確実にするために講じられる。最初の付加的
手段において、緩衝器装置が包含され、スイッチ装置に
並列に接続される。また、次の手段において、対並列ダ
イオードは、また、各スイッチ装置に並列に接続され
る。
【0005】その中で緩衝器コンデンサが直列にダイオ
ードに接続されている、有極緩衝器は、使用されること
をしばしば要求される。しかし、このことにより、スイ
ッチ装置の電圧がスイッチオフにて直流パワーレールよ
り上へと行き過ぎさせることになり得る。図5に見られ
るダイオードは、この点で有益である。何故なら、これ
らは、この行き過ぎ電圧を抑制するのに役立ち得るから
である。しかしながら、この抑制動作の効果は、漂遊イ
ンダクタンス54の存在により制限される。この結果、
スイッチ装置は、まだ、過電圧による損傷に陥りやすく
され得る。
ードに接続されている、有極緩衝器は、使用されること
をしばしば要求される。しかし、このことにより、スイ
ッチ装置の電圧がスイッチオフにて直流パワーレールよ
り上へと行き過ぎさせることになり得る。図5に見られ
るダイオードは、この点で有益である。何故なら、これ
らは、この行き過ぎ電圧を抑制するのに役立ち得るから
である。しかしながら、この抑制動作の効果は、漂遊イ
ンダクタンス54の存在により制限される。この結果、
スイッチ装置は、まだ、過電圧による損傷に陥りやすく
され得る。
【0006】先に述べた保護手段における他の危険領域
は、緩衝器が故障し得るという可能性である。これによ
り、スイッチ装置を経るdV/dtにおける制御を取り
除き、また、対並列ダイオードも故障し得る(例えば、
そのワイヤボンドのヒューズが切れ得る)。結果とし
て、スイッチ装置の露出となり、逆方向電圧を損傷す
る。他の起こり得る、スイッチ装置の故障の原因は、タ
ーンオンするためのスイッチ装置11、21、31、4
1を構成する、直列に接続されたスイッチ装置のうちの
一つの故障である。それは、そのスイッチ装置に与えら
れる駆動回路における問題のためであり得る。または、
装置に与えられる「オンコマンド」信号における問題の
ためでもある。連鎖における他の装置が、うまくターン
オンした場合、対応していない装置は、致命的な過電圧
に陥りやすくなり得る。他の、並列接続された多数のス
イッチ装置が連鎖における各リンクで使用されている場
合のトラブルの原因は、これらの装置のうちの一つの断
線である。さらに、このような断線は、装置に与えてい
るワイヤボンドのヒューズがとんだためであり得る。こ
のような断線は、結果として連鎖リンクにおける飽和電
圧の増加を生じ得る。また、過度の電力消失のため、他
の作業装置の故障の可能性へと次々に導かれる。明らか
に、このことは、1個以上の装置がリンクの破裂となっ
た場合、特に危険である。
は、緩衝器が故障し得るという可能性である。これによ
り、スイッチ装置を経るdV/dtにおける制御を取り
除き、また、対並列ダイオードも故障し得る(例えば、
そのワイヤボンドのヒューズが切れ得る)。結果とし
て、スイッチ装置の露出となり、逆方向電圧を損傷す
る。他の起こり得る、スイッチ装置の故障の原因は、タ
ーンオンするためのスイッチ装置11、21、31、4
1を構成する、直列に接続されたスイッチ装置のうちの
一つの故障である。それは、そのスイッチ装置に与えら
れる駆動回路における問題のためであり得る。または、
装置に与えられる「オンコマンド」信号における問題の
ためでもある。連鎖における他の装置が、うまくターン
オンした場合、対応していない装置は、致命的な過電圧
に陥りやすくなり得る。他の、並列接続された多数のス
イッチ装置が連鎖における各リンクで使用されている場
合のトラブルの原因は、これらの装置のうちの一つの断
線である。さらに、このような断線は、装置に与えてい
るワイヤボンドのヒューズがとんだためであり得る。こ
のような断線は、結果として連鎖リンクにおける飽和電
圧の増加を生じ得る。また、過度の電力消失のため、他
の作業装置の故障の可能性へと次々に導かれる。明らか
に、このことは、1個以上の装置がリンクの破裂となっ
た場合、特に危険である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スイッチ装
置のための保護装置を提供することを目的とする。ま
た、スイッチ装置は、高電圧電力の供給におけるこのよ
うな装置の、直列接続構成の一部分として使用され得
る。また、保護は、例えば、緩衝器の故障のため過度に
順方向か逆方向の電圧または過度にdV/dtのよう
な、先に述べた故障状態の1個またはそれ以上における
電位の損傷レベルに対しての保護となるように要求され
る。
置のための保護装置を提供することを目的とする。ま
た、スイッチ装置は、高電圧電力の供給におけるこのよ
うな装置の、直列接続構成の一部分として使用され得
る。また、保護は、例えば、緩衝器の故障のため過度に
順方向か逆方向の電圧または過度にdV/dtのよう
な、先に述べた故障状態の1個またはそれ以上における
電位の損傷レベルに対しての保護となるように要求され
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態によ
ると、保護されるためのスイッチ装置における主電流伝
送端末に並列に接続される、1対の主電流伝送端末を有
するサイリスタを有し、前記サイリスタは、サイリスタ
における順方向電流の方向が、スイッチ装置の通常作動
の間、前記主電流伝送の端末の間を通過する電流の方向
と同じとなるように接続され、前記保護装置は、スイッ
チ装置を経る電圧状態が前記スイッチ装置に電位的損傷
となる場合、サイリスタが故障するようにされ、前記ス
イッチ装置を経る逆方向反転できない低インピーダンス
を提供する、スイッチ装置の保護装置が提供される。
ると、保護されるためのスイッチ装置における主電流伝
送端末に並列に接続される、1対の主電流伝送端末を有
するサイリスタを有し、前記サイリスタは、サイリスタ
における順方向電流の方向が、スイッチ装置の通常作動
の間、前記主電流伝送の端末の間を通過する電流の方向
と同じとなるように接続され、前記保護装置は、スイッ
チ装置を経る電圧状態が前記スイッチ装置に電位的損傷
となる場合、サイリスタが故障するようにされ、前記ス
イッチ装置を経る逆方向反転できない低インピーダンス
を提供する、スイッチ装置の保護装置が提供される。
【0009】本発明の主要な概念は、従来の保護装置に
おいて、保護を提供するサイリスタは、安全レベルに保
護されるように装置の作動電圧を抑制するよう、低イン
ピーダンスを提供するところにある。しかし、それ自
体、逆方向反転できないような故障をしなければ、その
ように作動する。本発明の保護装置において、サイリス
タは、故意に故障され、回復不可能な低インピーダンス
(すなわち効果的には短絡回路)を供給される。このこ
との利点は、スイッチ装置が、このような装置の直列連
鎖の部分から保護されている場合、連鎖における残りの
スイッチ装置は、必要な時間の長さのため、正常に機能
を果たし続けることが認められ得る。一方で、危険作動
状態から保全されてきた装置は、故障したSCRによ
り、安全に分路されている。この装置において、保護が
偶発的に取り除かれ得るという危険はない。実際に、こ
れらのスイッチ装置に接続された、論理回路または論理
電力は、これがサイリスタ保護装置の作動と相違を生じ
ることがなければ、うまく故障できる。このことは、ほ
とんど言われ得ないことだが、保護機能を実行している
装置も含んだ従来の装置は、分路モードにおいて、単に
一時的に位置づけられ、分路の効果を維持するために、
駆動回路に関連づけられた、継続的な故障なしの作動を
要求する。
おいて、保護を提供するサイリスタは、安全レベルに保
護されるように装置の作動電圧を抑制するよう、低イン
ピーダンスを提供するところにある。しかし、それ自
体、逆方向反転できないような故障をしなければ、その
ように作動する。本発明の保護装置において、サイリス
タは、故意に故障され、回復不可能な低インピーダンス
(すなわち効果的には短絡回路)を供給される。このこ
との利点は、スイッチ装置が、このような装置の直列連
鎖の部分から保護されている場合、連鎖における残りの
スイッチ装置は、必要な時間の長さのため、正常に機能
を果たし続けることが認められ得る。一方で、危険作動
状態から保全されてきた装置は、故障したSCRによ
り、安全に分路されている。この装置において、保護が
偶発的に取り除かれ得るという危険はない。実際に、こ
れらのスイッチ装置に接続された、論理回路または論理
電力は、これがサイリスタ保護装置の作動と相違を生じ
ることがなければ、うまく故障できる。このことは、ほ
とんど言われ得ないことだが、保護機能を実行している
装置も含んだ従来の装置は、分路モードにおいて、単に
一時的に位置づけられ、分路の効果を維持するために、
駆動回路に関連づけられた、継続的な故障なしの作動を
要求する。
【0010】この利点はまた、いわば、ショートされた
サイリスタを含む、ブリッジ回路のアームが、一時的に
供給から除かれる(それへの全電力が絶たれる)場合、
また、この時、再接続される(電力が復元される)場合
に現れる。これは、最初の位置においてショートの原因
となった漏電がまだ存在する状態においてである。本発
明の保護装置で、ショートしたサイリスタを含むリンク
は、再接続上、まだ、ショートした状態で現れる。先の
電力の除去は、この状態に何ら相違を生じさせない。従
って、2回目には、サイリスタが、緩めず、保護を提供
できない、という危険はなくなる。
サイリスタを含む、ブリッジ回路のアームが、一時的に
供給から除かれる(それへの全電力が絶たれる)場合、
また、この時、再接続される(電力が復元される)場合
に現れる。これは、最初の位置においてショートの原因
となった漏電がまだ存在する状態においてである。本発
明の保護装置で、ショートしたサイリスタを含むリンク
は、再接続上、まだ、ショートした状態で現れる。先の
電力の除去は、この状態に何ら相違を生じさせない。従
って、2回目には、サイリスタが、緩めず、保護を提供
できない、という危険はなくなる。
【0011】サイリスタは、圧力パッケージサイリスタ
であり得る。これの1つの利点は、後者の故障上のサイ
リスタの低インピーダンス状態が、スイッチ装置を経る
電圧が安全な低レベルで維持されているということ、及
び、故障に続く故障サイリスタの電力の消失が過度とな
らないということを保証するために、とても低くされて
いる、ということである。他の利点は、故障の事象の
間、サイリスタペレットから放たれた物質が、パッケー
ジの中に含まれていることである。これにより、近辺の
回路への損傷の危険が取り除かれる。圧力パッケージ
が、上記の利益を得るための唯一の方法ではないにもか
かわらず(例えば、ペレットは両面とも金属化され、大
領域のはんだづけされた接続がなされ、機械的に維持さ
れた程度を与えている。しかし、圧縮パッケージの全特
徴なしである)、その優れた動作の点から見て、好まし
い方法である。
であり得る。これの1つの利点は、後者の故障上のサイ
リスタの低インピーダンス状態が、スイッチ装置を経る
電圧が安全な低レベルで維持されているということ、及
び、故障に続く故障サイリスタの電力の消失が過度とな
らないということを保証するために、とても低くされて
いる、ということである。他の利点は、故障の事象の
間、サイリスタペレットから放たれた物質が、パッケー
ジの中に含まれていることである。これにより、近辺の
回路への損傷の危険が取り除かれる。圧力パッケージ
が、上記の利益を得るための唯一の方法ではないにもか
かわらず(例えば、ペレットは両面とも金属化され、大
領域のはんだづけされた接続がなされ、機械的に維持さ
れた程度を与えている。しかし、圧縮パッケージの全特
徴なしである)、その優れた動作の点から見て、好まし
い方法である。
【0012】サイリスタは、また、非対称なサイリスタ
である。このタイプのサイリスタは、いくつかの利点を
有している。その中でも、スイッチングの速度と大変低
い逆方向故障電圧である。
である。このタイプのサイリスタは、いくつかの利点を
有している。その中でも、スイッチングの速度と大変低
い逆方向故障電圧である。
【0013】緩衝器手段は、スイッチ装置に並列に接続
され得る。非対称サイリスタは、機能的緩衝器手段の存
在において、スイッチ装置を経る電圧の変化の通常比率
に抵抗できるように選択されている。
され得る。非対称サイリスタは、機能的緩衝器手段の存
在において、スイッチ装置を経る電圧の変化の通常比率
に抵抗できるように選択されている。
【0014】クリップ回路手段は、非対称サイリスタに
並列に接続され得る。クリップ回路手段は、スイッチ装
置を経る過電圧状態の存在を感知し、過電圧制御出力で
の対応する過電圧制御信号を供給するための過電圧感知
手段と、過電圧制御出力に接続されたサイリスタトリガ
ー手段とを有する。サイリスタトリガー手段は、前記過
電圧状態の間、サイリスタを伝導へトリガーするために
提供する。
並列に接続され得る。クリップ回路手段は、スイッチ装
置を経る過電圧状態の存在を感知し、過電圧制御出力で
の対応する過電圧制御信号を供給するための過電圧感知
手段と、過電圧制御出力に接続されたサイリスタトリガ
ー手段とを有する。サイリスタトリガー手段は、前記過
電圧状態の間、サイリスタを伝導へトリガーするために
提供する。
【0015】保護装置は、スイッチ装置を有し、スイッ
チ手段は、クリップ回路手段における過電圧制御出力と
スイッチ装置の制御端末との間に接続される。過電圧制
御出力とサイリスタトリガー出力との間の接続および過
電圧制御出力とスイッチ装置との間の接続は、スイッチ
装置が、通常の作動の間、その通常のターンオン信号を
受ける場合、サイリスタのトリガーを保護するように
し、スイッチ装置の前記過電圧状態の下で、スイッチ装
置がサイリスタに優先して作動することを保証するよう
にする。
チ手段は、クリップ回路手段における過電圧制御出力と
スイッチ装置の制御端末との間に接続される。過電圧制
御出力とサイリスタトリガー出力との間の接続および過
電圧制御出力とスイッチ装置との間の接続は、スイッチ
装置が、通常の作動の間、その通常のターンオン信号を
受ける場合、サイリスタのトリガーを保護するように
し、スイッチ装置の前記過電圧状態の下で、スイッチ装
置がサイリスタに優先して作動することを保証するよう
にする。
【0016】この手段の利点は、スイッチ装置の、この
ような他のターンオンが、まだ可能性があるような状況
では、スイッチ装置が、過電圧保護の最初のレベルとし
て、むしろサイリスタよりも、他のルートによりターン
オンされることを許すことである。他のスイッチングが
実行できないような、故障が存在する場合は、サイリス
タは、過電圧保護の第2のレベルとして、代わりにター
ンオンする。
ような他のターンオンが、まだ可能性があるような状況
では、スイッチ装置が、過電圧保護の最初のレベルとし
て、むしろサイリスタよりも、他のルートによりターン
オンされることを許すことである。他のスイッチングが
実行できないような、故障が存在する場合は、サイリス
タは、過電圧保護の第2のレベルとして、代わりにター
ンオンする。
【0017】過電圧感知手段は、アバランシェダイオー
ドと、スイッチ装置を通って直列に接続される抵抗とを
有する。過電圧制御出力は、アバランシェダイオードと
抵抗との分岐点を有する。サイリスタトリガー手段は、
過電圧制御出力とサイリスタのゲートとの間のダイオー
ドに直列に接続される、ツェナーダイオードを有し得
る。ツェナーダイオードの故障電圧は、スイッチ装置が
オン状態へと駆動されるのを超える、閾値電圧より大き
い。
ドと、スイッチ装置を通って直列に接続される抵抗とを
有する。過電圧制御出力は、アバランシェダイオードと
抵抗との分岐点を有する。サイリスタトリガー手段は、
過電圧制御出力とサイリスタのゲートとの間のダイオー
ドに直列に接続される、ツェナーダイオードを有し得
る。ツェナーダイオードの故障電圧は、スイッチ装置が
オン状態へと駆動されるのを超える、閾値電圧より大き
い。
【0018】スイッチ装置は、絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタであり得る。この装置は、高周波数で駆動さ
れ得、スイッチングのロスを低くできるという利点を有
する。
ランジスタであり得る。この装置は、高周波数で駆動さ
れ得、スイッチングのロスを低くできるという利点を有
する。
【0019】本発明の第2の形態によると、電源への負
荷における接続のためのスイッチモジュールが提供され
る。これは、上述したスイッチ装置と保護装置を有す
る。
荷における接続のためのスイッチモジュールが提供され
る。これは、上述したスイッチ装置と保護装置を有す
る。
【0020】保護装置のサイリスタは、関連回路に関し
て配列され得る。これは、故障した場合に容易に変えら
れるようにするためである。保護機能を実行するために
使用されるサイリスタが、標準であり、故障モードに入
ったとき、代替が安価である、かなり低い程度の装置で
あり得るということは、本発明の主要な利点である。こ
の点で、開回路状態よりむしろ短絡回路に「ヒューズが
とぶ」ヒューズであるにもかかわらず、サイリスタはあ
る種のヒューズとして作用し、そしてまた、容易に接近
できる、容易に代替され得る位置に、有利に位置づけら
れる。
て配列され得る。これは、故障した場合に容易に変えら
れるようにするためである。保護機能を実行するために
使用されるサイリスタが、標準であり、故障モードに入
ったとき、代替が安価である、かなり低い程度の装置で
あり得るということは、本発明の主要な利点である。こ
の点で、開回路状態よりむしろ短絡回路に「ヒューズが
とぶ」ヒューズであるにもかかわらず、サイリスタはあ
る種のヒューズとして作用し、そしてまた、容易に接近
できる、容易に代替され得る位置に、有利に位置づけら
れる。
【0021】本発明の第3の形態によると、電源への負
荷における接続のための高電圧ブリッジ配列が提供され
る。これについて、ブリッジの各アームは、複数の直列
接続された、上述したような、スイッチモジュールを有
する。
荷における接続のための高電圧ブリッジ配列が提供され
る。これについて、ブリッジの各アームは、複数の直列
接続された、上述したような、スイッチモジュールを有
する。
【0022】本発明の第4の形態によると、損傷した、
順方向の過電圧に対するスイッチ装置の保護方法が提供
される。スイッチ装置は、スイッチ装置の通常の作動の
間、サイリスタの順方向電流の方向が主電流伝送端末の
間を通過する電流の方向と同じになるようにサイリスタ
に並列に接続された主電流伝送端末を有する。この方法
は、次の工程を有する。 (a)スイッチ装置における主電流伝送端末を経る過電
圧の存在を感知する。 (b)工程(a)から過電圧制御信号を形成する。 (c)過電圧制御信号によりスイッチ装置をオン状態へ
とスイッチすることを試みる。 (d)工程(c)における試みが失敗した場合に過電圧
制御信号により順方向の伝導状態へとサイリスタをトリ
ガーする。 (e)サイリスタを故障させ、逆方向反転できない低イ
ンピーダンス状態へ入れさせ、これにより、スイッチ装
置を経る電圧を安全な低レベルに抑制させる。
順方向の過電圧に対するスイッチ装置の保護方法が提供
される。スイッチ装置は、スイッチ装置の通常の作動の
間、サイリスタの順方向電流の方向が主電流伝送端末の
間を通過する電流の方向と同じになるようにサイリスタ
に並列に接続された主電流伝送端末を有する。この方法
は、次の工程を有する。 (a)スイッチ装置における主電流伝送端末を経る過電
圧の存在を感知する。 (b)工程(a)から過電圧制御信号を形成する。 (c)過電圧制御信号によりスイッチ装置をオン状態へ
とスイッチすることを試みる。 (d)工程(c)における試みが失敗した場合に過電圧
制御信号により順方向の伝導状態へとサイリスタをトリ
ガーする。 (e)サイリスタを故障させ、逆方向反転できない低イ
ンピーダンス状態へ入れさせ、これにより、スイッチ装
置を経る電圧を安全な低レベルに抑制させる。
【0023】本発明の第5の形態によると、損傷した、
逆方向の過電圧に対するスイッチ装置の保護方法が提供
される。スイッチ装置は、スイッチ装置の通常の作動の
間、サイリスタの順方向電流の方向が、主電流伝送端末
の間を通過する電流の方向と同じになるようにサイリス
タに並列に接続された主電流伝送端末を有する。この方
法は、次の工程を有する。 (a)サイリスタにおける定格逆方向故障電圧より大き
いがスイッチ装置における定格逆方向故障電圧より小さ
い、逆方向電圧のレベルの存在において、サイリスタを
その逆方向故障モードに入れさせる。 (b)逆方向故障モードのため、サイリスタを故障さ
せ、逆方向反転できない低インピーダンス状態へ入れさ
せ、これにより、スイッチ装置を経る逆方向電圧を安全
な低レベルに抑制させる。
逆方向の過電圧に対するスイッチ装置の保護方法が提供
される。スイッチ装置は、スイッチ装置の通常の作動の
間、サイリスタの順方向電流の方向が、主電流伝送端末
の間を通過する電流の方向と同じになるようにサイリス
タに並列に接続された主電流伝送端末を有する。この方
法は、次の工程を有する。 (a)サイリスタにおける定格逆方向故障電圧より大き
いがスイッチ装置における定格逆方向故障電圧より小さ
い、逆方向電圧のレベルの存在において、サイリスタを
その逆方向故障モードに入れさせる。 (b)逆方向故障モードのため、サイリスタを故障さ
せ、逆方向反転できない低インピーダンス状態へ入れさ
せ、これにより、スイッチ装置を経る逆方向電圧を安全
な低レベルに抑制させる。
【0024】この場合において、工程(a)は、スイッ
チ装置を経る逆方向電圧を制限するため、スイッチ装置
を通って接続される、対並列ダイオードの故障に従う。
チ装置を経る逆方向電圧を制限するため、スイッチ装置
を通って接続される、対並列ダイオードの故障に従う。
【0025】本発明の第6の形態によると、損傷した、
電圧の増加率(dV/dt)に対するスイッチ装置の保
護方法が提供される。スイッチ装置は、スイッチ装置の
通常の作動の間、サイリスタの順方向電流の方向が、主
電流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じになるよ
うにサイリスタに並列に接続された主電流伝送端末を有
する。この方法は、次の工程を有する。 (a)サイリスタにおけるdV/dtのターンオン率よ
り大きいがスイッチ装置を損傷し得るdV/dtのター
ンオン率より小さい、電圧増加率の存在において、サイ
リスタを過度なdV/dtのためターンオンさせる。 (b)サイリスタに、電流の増加率の損傷または熱によ
る過負荷の損傷を経験させる。 (c)電流の増加率の損傷または熱による過負荷の損傷
のため、サイリスタを故障させ、逆方向反転できない低
インピーダンス状態へ入れさせ、これにより、スイッチ
装置を経る電圧を安全な低レベルに抑制させる。
電圧の増加率(dV/dt)に対するスイッチ装置の保
護方法が提供される。スイッチ装置は、スイッチ装置の
通常の作動の間、サイリスタの順方向電流の方向が、主
電流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じになるよ
うにサイリスタに並列に接続された主電流伝送端末を有
する。この方法は、次の工程を有する。 (a)サイリスタにおけるdV/dtのターンオン率よ
り大きいがスイッチ装置を損傷し得るdV/dtのター
ンオン率より小さい、電圧増加率の存在において、サイ
リスタを過度なdV/dtのためターンオンさせる。 (b)サイリスタに、電流の増加率の損傷または熱によ
る過負荷の損傷を経験させる。 (c)電流の増加率の損傷または熱による過負荷の損傷
のため、サイリスタを故障させ、逆方向反転できない低
インピーダンス状態へ入れさせ、これにより、スイッチ
装置を経る電圧を安全な低レベルに抑制させる。
【0026】工程(a)は、スイッチ装置を経る電圧増
加率を制限するため、スイッチ装置を通って接続され
る、緩衝器装置の故障に従う。
加率を制限するため、スイッチ装置を通って接続され
る、緩衝器装置の故障に従う。
【0027】上述した様々な工程はもちろん、過電圧状
態または過度な電圧増加率の状態の原因を除去し、故障
したサイリスタを故障していないサイリスタで代替する
付加的な工程があり得る。これにより、通常作動状態と
待機状態のため、各々、スイッチ装置および保護装置を
修復する。
態または過度な電圧増加率の状態の原因を除去し、故障
したサイリスタを故障していないサイリスタで代替する
付加的な工程があり得る。これにより、通常作動状態と
待機状態のため、各々、スイッチ装置および保護装置を
修復する。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、添付の
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0029】まず、図5および図6を参照すると、図5
に示される各スイッチ11、21、31、41は一連の
連鎖スイッチモジュール、100−1、100−2、…
100−mから成る。各モジュールは、同一で、且つ多
数の並列接続絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IG
BT'S)101を有する。並列接続絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタのうち3つを示すが、実際は、これより
かなり多く、例えば10個位である。並列接続絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタは、駆動および保護処理ブロ
ック200の駆動回路に適用されるオンコマンド信号1
02(および、もちろん、同入力上のオフコマンド信号
に対する)が現出してすぐ、駆動および保護処理ブロッ
ク200(後述)を経由して、並列で駆動される。保護
ブロック300(同様に後述)は、IGBTに接続され
る。連続した連鎖100−1…100−mにおけるIG
BT101は、連鎖を経て現れるオフ電圧を共用する。
電圧は、典型的応用においては、およそ8kV位でもよ
く、また、連鎖におけるモジュール数は、5個でもよ
く、結果としてオフ電圧においては各モジュールを経て
1600Vになる。
に示される各スイッチ11、21、31、41は一連の
連鎖スイッチモジュール、100−1、100−2、…
100−mから成る。各モジュールは、同一で、且つ多
数の並列接続絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IG
BT'S)101を有する。並列接続絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタのうち3つを示すが、実際は、これより
かなり多く、例えば10個位である。並列接続絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタは、駆動および保護処理ブロ
ック200の駆動回路に適用されるオンコマンド信号1
02(および、もちろん、同入力上のオフコマンド信号
に対する)が現出してすぐ、駆動および保護処理ブロッ
ク200(後述)を経由して、並列で駆動される。保護
ブロック300(同様に後述)は、IGBTに接続され
る。連続した連鎖100−1…100−mにおけるIG
BT101は、連鎖を経て現れるオフ電圧を共用する。
電圧は、典型的応用においては、およそ8kV位でもよ
く、また、連鎖におけるモジュール数は、5個でもよ
く、結果としてオフ電圧においては各モジュールを経て
1600Vになる。
【0030】IGBTは、スイッチング損失が少ないの
で好んで他装置に使用される。そのため、IGBTは、
エネルギー損失が非常に少ない低スイッチ周波数か、あ
るいは、他装置から予想される損失に比べエネルギー損
失がいくぶん多い高スイッチ周波数(例えば2kHz)
で使用され得る。
で好んで他装置に使用される。そのため、IGBTは、
エネルギー損失が非常に少ない低スイッチ周波数か、あ
るいは、他装置から予想される損失に比べエネルギー損
失がいくぶん多い高スイッチ周波数(例えば2kHz)
で使用され得る。
【0031】さて、図1を参照して、保護ブロック30
0および保護処理ブロック200がより詳細に示され
る。
0および保護処理ブロック200がより詳細に示され
る。
【0032】保護ブロック300は、多数の構成要素か
あるいはIGBT101を経て互いに分路接続される構
成要素群を有する。構成要素は、対並列ダイオード30
1、並列接続ダイオード304および抵抗器305に連
続接続されるコンデンサ303から成る有極緩衝器30
2、分担抵抗器306、および非対称サイリスタ(AS
CR)307および抵抗器309に連続接続されるツェ
ナーあるいはアバランシェダイオード308から成るク
リッパ装置310を有する。
あるいはIGBT101を経て互いに分路接続される構
成要素群を有する。構成要素は、対並列ダイオード30
1、並列接続ダイオード304および抵抗器305に連
続接続されるコンデンサ303から成る有極緩衝器30
2、分担抵抗器306、および非対称サイリスタ(AS
CR)307および抵抗器309に連続接続されるツェ
ナーあるいはアバランシェダイオード308から成るク
リッパ装置310を有する。
【0033】対並列ダイオード301は、それ自体周知
の手段で、IGBTを経てダイオード自体の低レベル
の、すなわち順方向バイアス電圧に現れるいかなる逆方
向電圧をも抑制するのに役立つ。有極緩衝器は、やはり
技術上周知だが、これによってIGBTのスイッチが切
られる時、ダイオード304を経るコンデンサ303か
らの緩衝作用が完全になされるが、しかし、また放電通
路として抵抗器305を含むことによってIGBTがオ
ンの間中、過度の緩衝放電電流から保護する。分担抵抗
器306は、零入力電流が各モジュールの中のIGBT
の漏れ電流を抑制する連鎖において全ての抵抗器306
が通過可能になるような値である。このことにより、仮
に、電圧が全てのモジュールにおいて同じ値を持つなら
ば、連鎖における各モジュールによるオフ電圧の共用が
確実になる。クリッパ装置310の機能については、後
に説明される。
の手段で、IGBTを経てダイオード自体の低レベル
の、すなわち順方向バイアス電圧に現れるいかなる逆方
向電圧をも抑制するのに役立つ。有極緩衝器は、やはり
技術上周知だが、これによってIGBTのスイッチが切
られる時、ダイオード304を経るコンデンサ303か
らの緩衝作用が完全になされるが、しかし、また放電通
路として抵抗器305を含むことによってIGBTがオ
ンの間中、過度の緩衝放電電流から保護する。分担抵抗
器306は、零入力電流が各モジュールの中のIGBT
の漏れ電流を抑制する連鎖において全ての抵抗器306
が通過可能になるような値である。このことにより、仮
に、電圧が全てのモジュールにおいて同じ値を持つなら
ば、連鎖における各モジュールによるオフ電圧の共用が
確実になる。クリッパ装置310の機能については、後
に説明される。
【0034】ASCRは、本発明によって予見される保
護機能に特に良く役立つので、本発明の好ましい実施例
における保護装置として使用され、特に、保護機能はI
GBTスイッチ装置の保護に適用される。2つの型のA
SCRの構成は図2(b)および(c)において図式で
示される。従来の‘対称’サイリスタは、図2(a)に
おいて示される。従来の装置は、図示されるように様々
な層に接続される装置の3つの端子(アノード、カソー
ドおよびゲート)を伴う4つの層P1,N1 , P2,N2 か
ら構成される。非対称サイリスタにおいては、予備層、
すなわち図2(b)において示されるバージョンの‘固
有’(I)層あるいは、図2(c)において示されるバ
ージョンのN+層がある。予備層があり、そのためスイ
ッチ操作をする装置を最大活用する機会が与えられるこ
とにより、ASCRは、本願において望ましい従来のS
CRに関連するいくつかの特徴を有する。これらの特徴
というのは、以下の通りである。 高dV/dt率。これによって、装置がIGBTを
保護するために使用され得る。IGBTは、他のスイッ
チ装置より高い周波数で作動されがちである。 低逆方向電圧率。これによって、ASCRが、それ
自体低逆方向放電破壊比率を持つスイッチ装置を保護す
るために使用され得る。 速さ。ASCRは、保護されるスイッチ装置がSC
Rがオンになる前に危険な作動状態に達するという恐れ
などなく、非常に信頼性の高い保護を提供する。
護機能に特に良く役立つので、本発明の好ましい実施例
における保護装置として使用され、特に、保護機能はI
GBTスイッチ装置の保護に適用される。2つの型のA
SCRの構成は図2(b)および(c)において図式で
示される。従来の‘対称’サイリスタは、図2(a)に
おいて示される。従来の装置は、図示されるように様々
な層に接続される装置の3つの端子(アノード、カソー
ドおよびゲート)を伴う4つの層P1,N1 , P2,N2 か
ら構成される。非対称サイリスタにおいては、予備層、
すなわち図2(b)において示されるバージョンの‘固
有’(I)層あるいは、図2(c)において示されるバ
ージョンのN+層がある。予備層があり、そのためスイ
ッチ操作をする装置を最大活用する機会が与えられるこ
とにより、ASCRは、本願において望ましい従来のS
CRに関連するいくつかの特徴を有する。これらの特徴
というのは、以下の通りである。 高dV/dt率。これによって、装置がIGBTを
保護するために使用され得る。IGBTは、他のスイッ
チ装置より高い周波数で作動されがちである。 低逆方向電圧率。これによって、ASCRが、それ
自体低逆方向放電破壊比率を持つスイッチ装置を保護す
るために使用され得る。 速さ。ASCRは、保護されるスイッチ装置がSC
Rがオンになる前に危険な作動状態に達するという恐れ
などなく、非常に信頼性の高い保護を提供する。
【0035】ASCRは、オンされていない状態でもI
GBTを経る電圧の通常の緩衝限度dV/dtに耐え得
るように、また、確実に、IGBTがオフ状態の間は、
不要にオンされないように選択される。ASCRについ
てさらに言及する点としては、説明は後になるが、圧力
パッケージでもあるということである。
GBTを経る電圧の通常の緩衝限度dV/dtに耐え得
るように、また、確実に、IGBTがオフ状態の間は、
不要にオンされないように選択される。ASCRについ
てさらに言及する点としては、説明は後になるが、圧力
パッケージでもあるということである。
【0036】駆動および保護処理ブロック200(図1
参照)は、出力時、シュミットトリガー202に接続さ
れる2入力ORゲート201を有し、シュミットトリガ
ー202の出力は、各駆動抵抗器203によって3つの
IGBT101のゲートを供給する。ORゲート201
の1つの入力204は、もう1つの2入力ORゲート2
17の入力から供給され、1つの入力は、2番目のシュ
ミットトリガー205の出力に接続され、2番目の入力
は、フィードバックライン221上の不飽和保護および
ラッチング論理ブロック210の出力223に接続され
る。シュミットトリガー205の入力は、共にクリッパ
310を形成するツェナー(あるいはアバランシェ)ダ
イオード308および抵抗器309に連結する接合点3
11に接続される。ORゲート201の2番目の出力2
06は、光ファイバー連結(図示せず)により入力ライ
ン218上でオン/オフコマンド信号を供給される。ク
リッパ310の接合点311もまた、連続して接続され
るツェナーダイオード207およびダイオード208に
よりASCR307のゲートに接続される。抵抗器20
9は、直接、接合点311とASCR307のゲートと
の間に接続される。抵抗器は、ASCRのゲートにおい
て電流の流れを明確にするのに役立つ。
参照)は、出力時、シュミットトリガー202に接続さ
れる2入力ORゲート201を有し、シュミットトリガ
ー202の出力は、各駆動抵抗器203によって3つの
IGBT101のゲートを供給する。ORゲート201
の1つの入力204は、もう1つの2入力ORゲート2
17の入力から供給され、1つの入力は、2番目のシュ
ミットトリガー205の出力に接続され、2番目の入力
は、フィードバックライン221上の不飽和保護および
ラッチング論理ブロック210の出力223に接続され
る。シュミットトリガー205の入力は、共にクリッパ
310を形成するツェナー(あるいはアバランシェ)ダ
イオード308および抵抗器309に連結する接合点3
11に接続される。ORゲート201の2番目の出力2
06は、光ファイバー連結(図示せず)により入力ライ
ン218上でオン/オフコマンド信号を供給される。ク
リッパ310の接合点311もまた、連続して接続され
るツェナーダイオード207およびダイオード208に
よりASCR307のゲートに接続される。抵抗器20
9は、直接、接合点311とASCR307のゲートと
の間に接続される。抵抗器は、ASCRのゲートにおい
て電流の流れを明確にするのに役立つ。
【0037】不飽和保護およびラッチング論理ブロック
210は、IGBT101および保護処理ブロック20
0の様々な部分から信号を受信し、他の物の中で、1つ
あるいは多分それ以上のIGBTがある理由により開回
路に消え去ってしまうという、過度の電力散逸から残存
IGBTを保護するように作動する。これについては、
後に詳細を述べる。
210は、IGBT101および保護処理ブロック20
0の様々な部分から信号を受信し、他の物の中で、1つ
あるいは多分それ以上のIGBTがある理由により開回
路に消え去ってしまうという、過度の電力散逸から残存
IGBTを保護するように作動する。これについては、
後に詳細を述べる。
【0038】これから、本発明の保護装置の操作につい
て説明する。
て説明する。
【0039】クリッパ310は、IGBT101に対す
る最初のレベルの過電圧保護として作動し、また、IG
BTにとって危険であると思われるレベルより に低
く、且つ、ほんの短時間である過電圧に対する抑制作用
を供給する。前記の機能を果たすように選択された装置
は、次のような特性を備えているべきであり、それは、
IGBTに対する抑制効果が弱められないようにするた
めの破壊電圧以上の低動的スロープ抵抗と、故障発生以
前に、不十分な電流が検出抵抗器309を通過し、前記
の保護回路を始動させる破壊電圧以下の低漏れ電流と、
および、クリッピング電圧の低温度係数である。ラッチ
ング型ブレークオーバダイオードは、この応用には適さ
ない。
る最初のレベルの過電圧保護として作動し、また、IG
BTにとって危険であると思われるレベルより に低
く、且つ、ほんの短時間である過電圧に対する抑制作用
を供給する。前記の機能を果たすように選択された装置
は、次のような特性を備えているべきであり、それは、
IGBTに対する抑制効果が弱められないようにするた
めの破壊電圧以上の低動的スロープ抵抗と、故障発生以
前に、不十分な電流が検出抵抗器309を通過し、前記
の保護回路を始動させる破壊電圧以下の低漏れ電流と、
および、クリッピング電圧の低温度係数である。ラッチ
ング型ブレークオーバダイオードは、この応用には適さ
ない。
【0040】より高い電圧(および/あるいは、より長
時間の過電圧)に対しては、これから説明するように、
多数の保護レベルの1つが作用する。
時間の過電圧)に対しては、これから説明するように、
多数の保護レベルの1つが作用する。
【0041】仮に、1つの特別なモジュールにおけるI
GBTのゲートが、連鎖するゲートに適用される“オ
ン”信号を、例えば、信号をブロック200に供給する
光連結の非一貫性のために受信できないが、しかし、ブ
ロック200の中の回路は充分に作動し、また、緩衝器
302も同様に機能するという1つ起こり得る故障モー
ドを設定する。明らかに、もし、連鎖における残存モジ
ュールが、予想通りスイッチが入れられるならば、まだ
オンになっていないモジュールにおけるIGBTは、過
電圧損傷、すなわち、モジュール全体に渡る全アーム電
圧の出現という状況に置かれるであろう。これらの状況
において、未スイッチのIGBTを通過する電圧は、上
昇し始めるが、しかし、ASCR307がdV/dt作
動によりオンしないように緩衝器302によって制御さ
れる率でのことである。電圧がツェナーダイオード30
8のツェナー電圧を超過する時、抵抗器309は、電流
を通過し始める。これは、オンサイクルの割合を超えて
累進的に起こる。ある点で、この状態は、クリッパ31
0のみによって効果的に抑制され得る単なる一時的なも
のではないので、抵抗器309を通過する電圧は、シュ
ミット段階205のトリガーしきい値を超過し、オン信
号をORゲート217および201およびシュミット段
階202によりIGBTのゲートに適用させるであろ
う。(しきい値は、ASCR307をオンにするしきい
値であることに注意。)その結果、モジュールにおける
IGBTは、上昇していく電圧が装置を故障させるであ
ろうレベルに達する前にオンになる。
GBTのゲートが、連鎖するゲートに適用される“オ
ン”信号を、例えば、信号をブロック200に供給する
光連結の非一貫性のために受信できないが、しかし、ブ
ロック200の中の回路は充分に作動し、また、緩衝器
302も同様に機能するという1つ起こり得る故障モー
ドを設定する。明らかに、もし、連鎖における残存モジ
ュールが、予想通りスイッチが入れられるならば、まだ
オンになっていないモジュールにおけるIGBTは、過
電圧損傷、すなわち、モジュール全体に渡る全アーム電
圧の出現という状況に置かれるであろう。これらの状況
において、未スイッチのIGBTを通過する電圧は、上
昇し始めるが、しかし、ASCR307がdV/dt作
動によりオンしないように緩衝器302によって制御さ
れる率でのことである。電圧がツェナーダイオード30
8のツェナー電圧を超過する時、抵抗器309は、電流
を通過し始める。これは、オンサイクルの割合を超えて
累進的に起こる。ある点で、この状態は、クリッパ31
0のみによって効果的に抑制され得る単なる一時的なも
のではないので、抵抗器309を通過する電圧は、シュ
ミット段階205のトリガーしきい値を超過し、オン信
号をORゲート217および201およびシュミット段
階202によりIGBTのゲートに適用させるであろ
う。(しきい値は、ASCR307をオンにするしきい
値であることに注意。)その結果、モジュールにおける
IGBTは、上昇していく電圧が装置を故障させるであ
ろうレベルに達する前にオンになる。
【0042】ORゲート217の出力でのオン信号は、
フィードバックライン221上のゲート217に入るラ
ッチング信号によりラッチされる。ラッチング信号は、
図3に示されるように、不飽和保護およびラッチング論
理ブロック210内の論理から引き出される。
フィードバックライン221上のゲート217に入るラ
ッチング信号によりラッチされる。ラッチング信号は、
図3に示されるように、不飽和保護およびラッチング論
理ブロック210内の論理から引き出される。
【0043】図3では、不飽和保護およびラッチングブ
ロック210の詳細部分を単に図式で示すが、R−Sラ
ッチ224は、“セット”入力225上に論理ブロック
210の入力220でオン信号を受信する。オン信号が
現れると、ラッチ224のQ出力226を高め、代わり
に、ラッチ224のQ出力226は、論理ブロック21
0およびフィードバックライン221の出力223によ
りORゲート217をラッチする。同時に、ラッチ22
4のQ出力での高信号は、“トリップ/診断符号化”ブ
ロック227において符号化され、論理ブロック210
の出力228で適当な“診断”信号を供給する。診断信
号は、関連するモジュールへの通常の駆動連結に失敗し
た結果、IGBTがオンになったという供給人事につい
ての情報を与える信号を供給するような符号化された形
態における光ファイバー連結(図示せず)へのライン2
14周辺の出力である。
ロック210の詳細部分を単に図式で示すが、R−Sラ
ッチ224は、“セット”入力225上に論理ブロック
210の入力220でオン信号を受信する。オン信号が
現れると、ラッチ224のQ出力226を高め、代わり
に、ラッチ224のQ出力226は、論理ブロック21
0およびフィードバックライン221の出力223によ
りORゲート217をラッチする。同時に、ラッチ22
4のQ出力での高信号は、“トリップ/診断符号化”ブ
ロック227において符号化され、論理ブロック210
の出力228で適当な“診断”信号を供給する。診断信
号は、関連するモジュールへの通常の駆動連結に失敗し
た結果、IGBTがオンになったという供給人事につい
ての情報を与える信号を供給するような符号化された形
態における光ファイバー連結(図示せず)へのライン2
14周辺の出力である。
【0044】保護モードは、未スイッチのIGBTを相
違する通路を経てオンされることによる障害から保護す
る。保護モードは、モジュールにおけるIGBTのラッ
チされた抑制作用が、ただ単にモジュールを論理電源か
ら切り離すことによって除去可能なので、第2レベル過
電圧保護として作動し、それは、原状復帰可能な状態で
ある。“オン”/“オフ”コマンド光連結故障の修復後
の再接続は、当該IGBTへの通常の未ラッチオフ状態
駆動という結果になる。このことは、ラッチ224の
“リセット”入力230を駆動する“パワーアップリセ
ット”装置229を供給することにより確実となる。パ
ワーアップリセットブロック229は、論理電源と論理
接地との間に連結される従来の抵抗器−コンデンサ網の
形態を取ってもよく、抵抗器とコンデンサの分岐点はR
−Sラッチ224の入力230に取り入れられてもよ
い。
違する通路を経てオンされることによる障害から保護す
る。保護モードは、モジュールにおけるIGBTのラッ
チされた抑制作用が、ただ単にモジュールを論理電源か
ら切り離すことによって除去可能なので、第2レベル過
電圧保護として作動し、それは、原状復帰可能な状態で
ある。“オン”/“オフ”コマンド光連結故障の修復後
の再接続は、当該IGBTへの通常の未ラッチオフ状態
駆動という結果になる。このことは、ラッチ224の
“リセット”入力230を駆動する“パワーアップリセ
ット”装置229を供給することにより確実となる。パ
ワーアップリセットブロック229は、論理電源と論理
接地との間に連結される従来の抵抗器−コンデンサ網の
形態を取ってもよく、抵抗器とコンデンサの分岐点はR
−Sラッチ224の入力230に取り入れられてもよ
い。
【0045】2番目に起こり得る故障モードとして、や
はり、連鎖の1つのモジュールにおけるIGBTゲート
への駆動信号通路における故障があるが、今回は、ブロ
ック200あるいはブロック200への論理的給電にお
ける電子工学上の故障である。このような状況では、上
記保護作用は、IGBTがオンできないので起こり得な
い。再度、緩衝器302が機能すると仮定すると、AS
CR307は、dV/dt作用によってはオンしない
が、一旦、ツェナーダイオード308のツェナー電圧が
到達し、ORゲート201および結合構成要素によりI
GBTをオンしようとすると、抵抗器309を経る電圧
は、累進的に上昇する。このようなことは、駆動回路に
おける上記問題点により不可能であり、次のステップ
は、クリッパ310の接合点311上の上昇電圧がAS
CRゲートのスイッチングしきい値に達し、しきい値が
ツェナーダイオード207のツェナー電圧を適切に選択
することによりシュミット段階のしきい値よりも大きく
なるように配置されることである。ASCR307は、
スイッチを入れ始め、ASCRを通過する電流の結果的
大増加のために装置は故障する。このことは、第3レベ
ル過電圧保護と名づけられる。
はり、連鎖の1つのモジュールにおけるIGBTゲート
への駆動信号通路における故障があるが、今回は、ブロ
ック200あるいはブロック200への論理的給電にお
ける電子工学上の故障である。このような状況では、上
記保護作用は、IGBTがオンできないので起こり得な
い。再度、緩衝器302が機能すると仮定すると、AS
CR307は、dV/dt作用によってはオンしない
が、一旦、ツェナーダイオード308のツェナー電圧が
到達し、ORゲート201および結合構成要素によりI
GBTをオンしようとすると、抵抗器309を経る電圧
は、累進的に上昇する。このようなことは、駆動回路に
おける上記問題点により不可能であり、次のステップ
は、クリッパ310の接合点311上の上昇電圧がAS
CRゲートのスイッチングしきい値に達し、しきい値が
ツェナーダイオード207のツェナー電圧を適切に選択
することによりシュミット段階のしきい値よりも大きく
なるように配置されることである。ASCR307は、
スイッチを入れ始め、ASCRを通過する電流の結果的
大増加のために装置は故障する。このことは、第3レベ
ル過電圧保護と名づけられる。
【0046】プロセスにおけるASCRの故障を助長す
る2つの要因がある。第1に、使用されたサイリスタ
は、そのdI/dt耐性能力が通常の意味において、お
そらく装置を通過する負荷電流の過度のdI/dtによ
り故障するであろうというようなオン状況に最大活用さ
れなかったものである。第2に、サイリスタは、ヒート
シンクされないか、あるいは、良くても少しだけヒート
シンクされて、装置を通過する負荷電流の継続通過によ
り装置における過度の電力散逸を引き起こし、このため
過度のdI/dtによる故障が先行しては起こらないA
SCRの故障が確実となる。
る2つの要因がある。第1に、使用されたサイリスタ
は、そのdI/dt耐性能力が通常の意味において、お
そらく装置を通過する負荷電流の過度のdI/dtによ
り故障するであろうというようなオン状況に最大活用さ
れなかったものである。第2に、サイリスタは、ヒート
シンクされないか、あるいは、良くても少しだけヒート
シンクされて、装置を通過する負荷電流の継続通過によ
り装置における過度の電力散逸を引き起こし、このため
過度のdI/dtによる故障が先行しては起こらないA
SCRの故障が確実となる。
【0047】装置が修復不可能なほど故障したので、よ
り従来的なクローバー図案とは対照的に電気伝導へのサ
イリスタゲートの持続的駆動は必要ない。
り従来的なクローバー図案とは対照的に電気伝導へのサ
イリスタゲートの持続的駆動は必要ない。
【0048】先に述べたように、ASCRは、圧力パッ
ケージ装置である。この意義は、図4を参照して説明す
る。
ケージ装置である。この意義は、図4を参照して説明す
る。
【0049】図4において、アノード、カソードおよび
ゲートの3接続部を伴う接続部分において示される基本
サイリスタユニット401を有する圧力パッケージサイ
リスタ装置が、図解される。ユニットは、1200Vよ
り大きい電圧を阻止し、200Aより大きい電流を導き
入れる能力を持つ高電力装置である。アノード接続部4
02およびカソード接続部403は、基本ユニット40
1に対する適用圧力(矢印参照)を受ける銅ポール片の
形態を取る。圧力負荷は、典型的に15MN/m2 の配
列である。また、実際に、サイリスタ装置の開部分は、
電気的隔離およびハーメチックシールの両方を供給する
セラミックエンクロージャ(図示せず)内に取り囲まれ
る。圧力は、サイリスタの両側から装置において適用さ
れるため、装置は、共通に“両側圧力パッケージ”とし
て知られている。
ゲートの3接続部を伴う接続部分において示される基本
サイリスタユニット401を有する圧力パッケージサイ
リスタ装置が、図解される。ユニットは、1200Vよ
り大きい電圧を阻止し、200Aより大きい電流を導き
入れる能力を持つ高電力装置である。アノード接続部4
02およびカソード接続部403は、基本ユニット40
1に対する適用圧力(矢印参照)を受ける銅ポール片の
形態を取る。圧力負荷は、典型的に15MN/m2 の配
列である。また、実際に、サイリスタ装置の開部分は、
電気的隔離およびハーメチックシールの両方を供給する
セラミックエンクロージャ(図示せず)内に取り囲まれ
る。圧力は、サイリスタの両側から装置において適用さ
れるため、装置は、共通に“両側圧力パッケージ”とし
て知られている。
【0050】圧力パッケージ技術は、他の従来パッケー
ジ技術に対して2つの主な利点がある。第1に、サイリ
スタユニットが故障した時、アノードおよびカソード間
に超低抵抗を生成し、第2に、パッケージ全体内で起き
た故障により放たれる内的廃棄物を保有する傾向にあ
り、よって、周辺機器への損傷を防ぐ。大部分の故障
は、ポール片402、403(例えば、404領域参
照)の間で発生し、基本サイリスタユニット401を伴
うポール片の融着を引き起し、よって、アノードおよび
カソード間の望ましい低抵抗を生み出す。故障がポール
片(例.405領域内における)の接触領域外で起こる
場合、物質が放出されるが、この物質がセラミックエン
クロージャを破損させる圧力を生み出すことはない。た
とえ故障がサイリスタユニットの外地域で起こる場合で
も、故障は、ポール間で伝播し、上記低抵抗を生成す
る。
ジ技術に対して2つの主な利点がある。第1に、サイリ
スタユニットが故障した時、アノードおよびカソード間
に超低抵抗を生成し、第2に、パッケージ全体内で起き
た故障により放たれる内的廃棄物を保有する傾向にあ
り、よって、周辺機器への損傷を防ぐ。大部分の故障
は、ポール片402、403(例えば、404領域参
照)の間で発生し、基本サイリスタユニット401を伴
うポール片の融着を引き起し、よって、アノードおよび
カソード間の望ましい低抵抗を生み出す。故障がポール
片(例.405領域内における)の接触領域外で起こる
場合、物質が放出されるが、この物質がセラミックエン
クロージャを破損させる圧力を生み出すことはない。た
とえ故障がサイリスタユニットの外地域で起こる場合で
も、故障は、ポール間で伝播し、上記低抵抗を生成す
る。
【0051】圧力パッケージ技術のおかげで、また、A
SCRが破損することなく短絡回路電流に耐えるように
選択されると仮定すれば、全体のモジュールは、ASC
Rが故障する時、残る連鎖への永久的短絡回路として現
れ、連鎖が残存モジュールの基盤として必要である限り
安全に機能し続けるであろう。このことは、いくぶん残
存IGBTをより強調するものであろうが、しかしなが
ら、仮に、装置が続いて起こる高オフ状態電圧に耐える
ように査定されるなら、短絡回路モジュールにおいてI
GBTが貢献しない継続作動は、完全に可能であろう。
これにより、供給人事は、充分な時間を得て、装置を故
障させ、攻撃モジュールを除去し、適所で、最初に過電
圧状況を生み出す故障を修復し、そして、消去されたA
SCRを新しい装置に置き換えることができる。
SCRが破損することなく短絡回路電流に耐えるように
選択されると仮定すれば、全体のモジュールは、ASC
Rが故障する時、残る連鎖への永久的短絡回路として現
れ、連鎖が残存モジュールの基盤として必要である限り
安全に機能し続けるであろう。このことは、いくぶん残
存IGBTをより強調するものであろうが、しかしなが
ら、仮に、装置が続いて起こる高オフ状態電圧に耐える
ように査定されるなら、短絡回路モジュールにおいてI
GBTが貢献しない継続作動は、完全に可能であろう。
これにより、供給人事は、充分な時間を得て、装置を故
障させ、攻撃モジュールを除去し、適所で、最初に過電
圧状況を生み出す故障を修復し、そして、消去されたA
SCRを新しい装置に置き換えることができる。
【0052】ASCRをオンにする上記過程は、ASC
Rのゲートスイッチング通路が多少壊れた場合、失敗す
る可能性があり、例えば、クリッパ310(ツェナー3
08開回路)あるいはクリッパをASCR(例.ツェナ
ーダイオード207あるいはダイオード208の開回
路)に連結する受動回路が故障した場合である。前記の
ような状況においては、もし、順方向ブレークオーバ電
圧がIGBTの定格破壊電圧を下回るようにASCR3
07が選択されるなら、第4レベルの電圧保護が与えら
れる。ASCRがいずれのゲートも駆動することなくた
だ単に自己破壊した場合は、ASCRは、結果的に故障
モードになり、それは他の保護レベルで起こるが、一方
IGBTを保護する。
Rのゲートスイッチング通路が多少壊れた場合、失敗す
る可能性があり、例えば、クリッパ310(ツェナー3
08開回路)あるいはクリッパをASCR(例.ツェナ
ーダイオード207あるいはダイオード208の開回
路)に連結する受動回路が故障した場合である。前記の
ような状況においては、もし、順方向ブレークオーバ電
圧がIGBTの定格破壊電圧を下回るようにASCR3
07が選択されるなら、第4レベルの電圧保護が与えら
れる。ASCRがいずれのゲートも駆動することなくた
だ単に自己破壊した場合は、ASCRは、結果的に故障
モードになり、それは他の保護レベルで起こるが、一方
IGBTを保護する。
【0053】注意する事として、ASCRは、また、接
合点311で適当な過電圧感知信号を搬送できるという
意味ではなく、例えば、抵抗器309が開回路になるた
め、偽感知信号を搬送するという意味においてクリッパ
が故障した場合、保護を与えるということである。前記
のような事が起きた場合、ASCRがゲートトリガーリ
ング作用によりオンになり、ショート故障モードになる
可能性がある。
合点311で適当な過電圧感知信号を搬送できるという
意味ではなく、例えば、抵抗器309が開回路になるた
め、偽感知信号を搬送するという意味においてクリッパ
が故障した場合、保護を与えるということである。前記
のような事が起きた場合、ASCRがゲートトリガーリ
ング作用によりオンになり、ショート故障モードになる
可能性がある。
【0054】上記4つの保護レベルは、特別モジュール
における1つ以上のIGBTが、いかなる理由にせよ、
“オン”コマンドを受け入れない状況に応用されるばか
りではなく、1モジュールにおけるIGBTはオンにな
るが、1つ以上のIGBTが偽“オフ”コマンドを受け
入れるという状況にも応用される。
における1つ以上のIGBTが、いかなる理由にせよ、
“オン”コマンドを受け入れない状況に応用されるばか
りではなく、1モジュールにおけるIGBTはオンにな
るが、1つ以上のIGBTが偽“オフ”コマンドを受け
入れるという状況にも応用される。
【0055】第4の可能故障モードにおいては、機能が
停止する緩衝器302に問題があると想定される。これ
は、ダイオード304か抵抗器305あるいはコンデン
サ303の故障によるものとも思われる。このような状
況下で、IGBTを通過する電圧のdV/dtは、超高
レベル(IGBTは高周波数で良く作動することに留
意)まで上昇し、その結果ASCR307は、周知のd
V/dt作用によりオンになる。(これは、アノードと
アノード上のいかなる高速上昇電圧をも通過しゲートに
至るASCRのゲートとの間に存在するミラーコンデン
サによる。)仮に、ASCRがオンになるdV/dtレ
ベルがIGBTが故障するレベルより低いとするなら、
ASCRは、再び、最後のケースのように、アノード電
流の急増加のため復帰不可能な程ショートし、モジュー
ルは、残存連鎖への短絡回路として現れるが、IGBT
は、前例のように救出されるであろう。
停止する緩衝器302に問題があると想定される。これ
は、ダイオード304か抵抗器305あるいはコンデン
サ303の故障によるものとも思われる。このような状
況下で、IGBTを通過する電圧のdV/dtは、超高
レベル(IGBTは高周波数で良く作動することに留
意)まで上昇し、その結果ASCR307は、周知のd
V/dt作用によりオンになる。(これは、アノードと
アノード上のいかなる高速上昇電圧をも通過しゲートに
至るASCRのゲートとの間に存在するミラーコンデン
サによる。)仮に、ASCRがオンになるdV/dtレ
ベルがIGBTが故障するレベルより低いとするなら、
ASCRは、再び、最後のケースのように、アノード電
流の急増加のため復帰不可能な程ショートし、モジュー
ルは、残存連鎖への短絡回路として現れるが、IGBT
は、前例のように救出されるであろう。
【0056】第5の可能故障モードにおいては、対並列
ダイオード301は、例えば、ワイヤー結合破損のため
開回路になると想定する。そして、ASCRは、自身を
対故障モード状態にする非制限逆方向電圧を体験する。
この故障状況は、再び、ASCRの復帰不可能ショート
状態を引き起し、その結果は、前例同様である。仮に、
ASCRがIGBT定格逆方向電圧より低い逆方向電圧
で故障するとするなら、ASCRは犠牲となるであろう
が、IGBTは、損傷から保護されるであろう。実際、
20V位の対故障定格は、いかなるASCRも達成可能
で、充分IGBTの対応最大定格内である。
ダイオード301は、例えば、ワイヤー結合破損のため
開回路になると想定する。そして、ASCRは、自身を
対故障モード状態にする非制限逆方向電圧を体験する。
この故障状況は、再び、ASCRの復帰不可能ショート
状態を引き起し、その結果は、前例同様である。仮に、
ASCRがIGBT定格逆方向電圧より低い逆方向電圧
で故障するとするなら、ASCRは犠牲となるであろう
が、IGBTは、損傷から保護されるであろう。実際、
20V位の対故障定格は、いかなるASCRも達成可能
で、充分IGBTの対応最大定格内である。
【0057】第6の可能故障モードにおいては、過電流
は、言わば、図5のブリッジ装置の1つのアームにおけ
るIGBTを通過させられる。これは、短絡回路の負荷
端子への適用のため、あるいはブリッジにおける斜向か
いのアームのショートによるためである(例.クローバ
作用あるいはアーム全体へ影響を及ぼす電子機能不良の
ため)。その結果、IGBTのコレクタエミッタ電圧は
上昇し、装置が飽和から生じ、過電力散逸が続いて起こ
るであろう。
は、言わば、図5のブリッジ装置の1つのアームにおけ
るIGBTを通過させられる。これは、短絡回路の負荷
端子への適用のため、あるいはブリッジにおける斜向か
いのアームのショートによるためである(例.クローバ
作用あるいはアーム全体へ影響を及ぼす電子機能不良の
ため)。その結果、IGBTのコレクタエミッタ電圧は
上昇し、装置が飽和から生じ、過電力散逸が続いて起こ
るであろう。
【0058】このような状況下で、不飽和保護およびラ
ッチング論理ブロック210は、まず最初に、関連する
アームにおける全IGBTをオフにしようとするように
作用し、次のようになる。
ッチング論理ブロック210は、まず最初に、関連する
アームにおける全IGBTをオフにしようとするように
作用し、次のようになる。
【0059】IGBTを経る不飽和“オン”状態電圧の
存在は、不飽和保護の入力213およびラッチングブロ
ック210で感知される。入力信号は、2つの比較器2
32、233を有するウィンド比較器231に供給され
る。入力213上に現れるIGBT電圧は、両比較器の
非反転入力に供給され、一方、基準電位Vref1およびV
ref2は、それぞれ比較器233および232の反転入力
に供給される。Vref1は、入力213上の電圧がIGB
T“不飽和”領域内にある場合、比較器233の出力2
34が高くなるように選択され、またVref2は、入力2
13上の電圧が超高システム電圧にある場合(IGBT
のスイッチが切られる場合に予想されるように)、比較
器232の出力235が高くなるように選択される。
存在は、不飽和保護の入力213およびラッチングブロ
ック210で感知される。入力信号は、2つの比較器2
32、233を有するウィンド比較器231に供給され
る。入力213上に現れるIGBT電圧は、両比較器の
非反転入力に供給され、一方、基準電位Vref1およびV
ref2は、それぞれ比較器233および232の反転入力
に供給される。Vref1は、入力213上の電圧がIGB
T“不飽和”領域内にある場合、比較器233の出力2
34が高くなるように選択され、またVref2は、入力2
13上の電圧が超高システム電圧にある場合(IGBT
のスイッチが切られる場合に予想されるように)、比較
器232の出力235が高くなるように選択される。
【0060】比較器233、232の出力は、最初に2
入力ORゲート236に供給され、次に同時計数検出器
239および240の入力241、242にそれぞれ供
給される。同時計数検出器239および240の各入力
241、242は、通常論理ブロック210の入力23
7、238から供給される。入力219も、またさらな
る同時計数検出器244の第2入力243を供給し、第
1入力245は、そのORゲート236の出力に結合さ
れる。同時計数検出器239および244の出力は、ト
リップ/診断符号器ブロック227の各入力246、2
47に運ばれる。
入力ORゲート236に供給され、次に同時計数検出器
239および240の入力241、242にそれぞれ供
給される。同時計数検出器239および240の各入力
241、242は、通常論理ブロック210の入力23
7、238から供給される。入力219も、またさらな
る同時計数検出器244の第2入力243を供給し、第
1入力245は、そのORゲート236の出力に結合さ
れる。同時計数検出器239および244の出力は、ト
リップ/診断符号器ブロック227の各入力246、2
47に運ばれる。
【0061】入力219上で“オン”信号状態の間、I
GBT電圧が不飽和領域にある場合、同時計数検出器2
39の両入力237、241は高く、ゆえに検出器23
9は、ライン248周辺で信号をトリップ/診断符号器
ブロック227の入力246に出力する。ブロックは、
代わりに、適切に符号化された“トリップ”信号を出力
228で供給し、そして、信号はライン214を経て光
ファイバー連結(図示せず)周辺に出力される。関係す
るアームにおける全モジュールからの出力である種々の
“トリップ”信号は、整理して“オフ”コマンド信号を
種々のモジュールの入力218に適用することにより、
全アームのオフ状態を導く。
GBT電圧が不飽和領域にある場合、同時計数検出器2
39の両入力237、241は高く、ゆえに検出器23
9は、ライン248周辺で信号をトリップ/診断符号器
ブロック227の入力246に出力する。ブロックは、
代わりに、適切に符号化された“トリップ”信号を出力
228で供給し、そして、信号はライン214を経て光
ファイバー連結(図示せず)周辺に出力される。関係す
るアームにおける全モジュールからの出力である種々の
“トリップ”信号は、整理して“オフ”コマンド信号を
種々のモジュールの入力218に適用することにより、
全アームのオフ状態を導く。
【0062】これは、第1レベルの不飽和保護で、迅速
に作用する。通常、アームにおけるモジュールは、オフ
にすることによって応答するが、しかし、IGBTへの
ゲート回路が通常に機能する場合のみである。ある1つ
の特別のモジュールにおいて前記のことが適用しない場
合、あるいは、他のあらゆる理由により、特別モジュー
ルのIGBTを持続する不飽和状態から抜け出させるこ
とが不可能な場合、第2レベルの不飽和保護がモジュー
ルのために作動する、即ちASCRクローバの発射であ
る。このことは、論理ブロック210が入力219上の
“オフ”コマンド(例.“トリップ”コマンド)と入力
213上のIGBTコレクタ・エミッタ状態を比較し、
モジュールにおけるIGBTのスイッチが切られなかっ
たということを発見した場合、起こる。状況下で、同時
計数検出器240は、一方でライン219上の“オフ”
駆動コマンドにより、他方で比較器232の出力上の論
理的低状態による2つの入力の論理的低状態を見、状態
は、IGBTのオフ状態において、通常高い。それゆ
え、同時計数器240は、ライン249周辺に、論理ブ
ロック210の出力215を経て、ASCRをオンに起
動させるのに役立つ信号を発する。
に作用する。通常、アームにおけるモジュールは、オフ
にすることによって応答するが、しかし、IGBTへの
ゲート回路が通常に機能する場合のみである。ある1つ
の特別のモジュールにおいて前記のことが適用しない場
合、あるいは、他のあらゆる理由により、特別モジュー
ルのIGBTを持続する不飽和状態から抜け出させるこ
とが不可能な場合、第2レベルの不飽和保護がモジュー
ルのために作動する、即ちASCRクローバの発射であ
る。このことは、論理ブロック210が入力219上の
“オフ”コマンド(例.“トリップ”コマンド)と入力
213上のIGBTコレクタ・エミッタ状態を比較し、
モジュールにおけるIGBTのスイッチが切られなかっ
たということを発見した場合、起こる。状況下で、同時
計数検出器240は、一方でライン219上の“オフ”
駆動コマンドにより、他方で比較器232の出力上の論
理的低状態による2つの入力の論理的低状態を見、状態
は、IGBTのオフ状態において、通常高い。それゆ
え、同時計数器240は、ライン249周辺に、論理ブ
ロック210の出力215を経て、ASCRをオンに起
動させるのに役立つ信号を発する。
【0063】出力215は、ダイオード216(図1参
照)を経てASCR307のゲートに接続される。ダイ
オード216は、ブロック210の出力215をクリッ
パ310の接合点311から隔離するのに役立ち、よっ
て、クリッパあるいは不飽和論理出力のいずれかからの
ASCRの独立スイッチングが可能になる。
照)を経てASCR307のゲートに接続される。ダイ
オード216は、ブロック210の出力215をクリッ
パ310の接合点311から隔離するのに役立ち、よっ
て、クリッパあるいは不飽和論理出力のいずれかからの
ASCRの独立スイッチングが可能になる。
【0064】IGBTのオフが不可能になる1つ考えら
れる理由は、コレクタとゲート間のIGPTチップの故
障であり、それゆえ、低インピーダンスは、2点間に存
在する。モニターライン222は、IGBTの各ゲート
を不飽和保護およびラッチング論理ブロック210の入
力に接続する駆動および保護ブロック200に含まれ
る。入力は、供給人事に関連するモジュールにおけるコ
レクタゲート故障問題の存在を警告する出力ライン21
4上に適切な“診断”信号を送らせるのに使用可能であ
る。
れる理由は、コレクタとゲート間のIGPTチップの故
障であり、それゆえ、低インピーダンスは、2点間に存
在する。モニターライン222は、IGBTの各ゲート
を不飽和保護およびラッチング論理ブロック210の入
力に接続する駆動および保護ブロック200に含まれ
る。入力は、供給人事に関連するモジュールにおけるコ
レクタゲート故障問題の存在を警告する出力ライン21
4上に適切な“診断”信号を送らせるのに使用可能であ
る。
【0065】あらゆる特別モジュールにおける別の不飽
和の原因は、例えば、ワイヤー結合の溶解あるいはチッ
プ自体の破損による1つあるいはそれ以上の並列接続さ
れたIGBTの故障である。その結果、モジュールを経
る“オン”電圧の上昇となり、それは、つまり、より大
きな作動電流がモジュールの残存IGBTにより統御さ
れた状態での、各残存装置における高電力散逸を意味す
る。明らかに、もし散逸が大き過ぎるなら、残存装置も
また、容易に故障し得る。不飽和保護およびラッチング
論理ブロック210は、上記のように、過電流故障状況
に対するのと同様に状況に対応する。
和の原因は、例えば、ワイヤー結合の溶解あるいはチッ
プ自体の破損による1つあるいはそれ以上の並列接続さ
れたIGBTの故障である。その結果、モジュールを経
る“オン”電圧の上昇となり、それは、つまり、より大
きな作動電流がモジュールの残存IGBTにより統御さ
れた状態での、各残存装置における高電力散逸を意味す
る。明らかに、もし散逸が大き過ぎるなら、残存装置も
また、容易に故障し得る。不飽和保護およびラッチング
論理ブロック210は、上記のように、過電流故障状況
に対するのと同様に状況に対応する。
【0066】更に考えられる不飽和の原因は、IGBT
101のゲート上の弱駆動信号の存在である。再度、不
飽和保護およびラッチング論理ブロック210の対応
は、この場合確かに不飽和の他原因に対するのと同様で
ある。
101のゲート上の弱駆動信号の存在である。再度、不
飽和保護およびラッチング論理ブロック210の対応
は、この場合確かに不飽和の他原因に対するのと同様で
ある。
【0067】不飽和論理ブロック210は、また、故障
ASCRの存在を供給人事に伝えるために使用される。
ASCR“抑制”(故障)状況の検出は、同時計数検出
器244内で成され、入力219上の駆動コマンド信号
の“オフ”状態および入力213の“不飽和”状態の同
時検出に基づく。IGBTが飽和状態の場合、ウィンド
比較器231の両出力234、235は、論理的低で、
ゆえに、ORゲート236の出力は同様に低である。検
出器244は、入力243、245上の同時低状態を検
出し、“ASCR故障”信号をトリップ/診断符号化ブ
ロック227の入力247に送る。ブロックは、供給人
事にモジュールにおけるASCRが復帰不可能な故障モ
ードになったという事実を気づかせるように符号化され
る診断信号をライン214上に出力する。診断信号に、
供給人事に攻撃モジュールの除去の必要性を気づかせる
ための警告信号(聴覚的および/あるいは視覚的)を操
作させることは可能である。
ASCRの存在を供給人事に伝えるために使用される。
ASCR“抑制”(故障)状況の検出は、同時計数検出
器244内で成され、入力219上の駆動コマンド信号
の“オフ”状態および入力213の“不飽和”状態の同
時検出に基づく。IGBTが飽和状態の場合、ウィンド
比較器231の両出力234、235は、論理的低で、
ゆえに、ORゲート236の出力は同様に低である。検
出器244は、入力243、245上の同時低状態を検
出し、“ASCR故障”信号をトリップ/診断符号化ブ
ロック227の入力247に送る。ブロックは、供給人
事にモジュールにおけるASCRが復帰不可能な故障モ
ードになったという事実を気づかせるように符号化され
る診断信号をライン214上に出力する。診断信号に、
供給人事に攻撃モジュールの除去の必要性を気づかせる
ための警告信号(聴覚的および/あるいは視覚的)を操
作させることは可能である。
【0068】上記実施例が先に列挙した利点の観点から
のASCRの使用に基づいていた一方、この局面でGT
Oを含むより従来的、対称的なSCRを、少ない利点
(特に、dV/dt耐性能力および逆方向ブロック能力
に関する制限)で利用することは可能である。
のASCRの使用に基づいていた一方、この局面でGT
Oを含むより従来的、対称的なSCRを、少ない利点
(特に、dV/dt耐性能力および逆方向ブロック能力
に関する制限)で利用することは可能である。
【0069】上記保護装置は、IGBT(両エピタキシ
ャルおよびフロートゾーン派生物)にばかりでなく、以
下のスイッチング装置(いずれにせよ、ワイヤー結合、
埋め込みゲート、平面あるいはメサ構成である)にも適
切である−GTO(ゲートオフサイリスタ)、MCT
(MOS制御サイリスタ)、FCT(フィールド制御サ
イリスタ)、SIT(静電誘導サイリスタ)、IGT
(絶縁ゲートサイリスタ)。
ャルおよびフロートゾーン派生物)にばかりでなく、以
下のスイッチング装置(いずれにせよ、ワイヤー結合、
埋め込みゲート、平面あるいはメサ構成である)にも適
切である−GTO(ゲートオフサイリスタ)、MCT
(MOS制御サイリスタ)、FCT(フィールド制御サ
イリスタ)、SIT(静電誘導サイリスタ)、IGT
(絶縁ゲートサイリスタ)。
【0070】
【発明の効果】本発明の大きな効果は、使用されるAS
CRが、実際、高品質装置である必要はなく、大部分の
パラメータに関する限り排除され得るということであ
る。望ましい装置に対する基準は、装置が使用されるス
イッチング回路の通常の(緩衝限度)dV/dtに耐え
得るということである。もし、装置が排除として記憶さ
れた装置においてでさえ20Vより小さい対故障定格を
持つなら、実際には達成可能であるのだが、それは、利
点である。
CRが、実際、高品質装置である必要はなく、大部分の
パラメータに関する限り排除され得るということであ
る。望ましい装置に対する基準は、装置が使用されるス
イッチング回路の通常の(緩衝限度)dV/dtに耐え
得るということである。もし、装置が排除として記憶さ
れた装置においてでさえ20Vより小さい対故障定格を
持つなら、実際には達成可能であるのだが、それは、利
点である。
【0071】ASCRは、本発明において、その保護モ
ードで機能する時、故障するようになされているので、
ASCRが供給人事により積極的に換えられ得る保護回
路の他の構成要素に関係する位置に置かれるべきであ
る。それゆえ、装置を装置自体が一部となっているモジ
ュールの外に配置することが望ましい。
ードで機能する時、故障するようになされているので、
ASCRが供給人事により積極的に換えられ得る保護回
路の他の構成要素に関係する位置に置かれるべきであ
る。それゆえ、装置を装置自体が一部となっているモジ
ュールの外に配置することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチモジュールの1つの回路図で
ある。
ある。
【図2】本発明の2つの型の非対称サイリスタの構成を
従来の型のサイリスタの構成と比較して示す図式図であ
る。
従来の型のサイリスタの構成と比較して示す図式図であ
る。
【図3】図1の不飽和保護およびラッチング論理ブロッ
クの図である。
クの図である。
【図4】圧力パッケージサイリスタの部分図である。
【図5】多数の半導体スイッチ装置を用いる周知のブリ
ッジ回路の図である。
ッジ回路の図である。
【図6】図5で示されるスイッチ装置の1つを構成する
多数のスイッチモジュールを示す図である。
多数のスイッチモジュールを示す図である。
11、21、31、41 スイッチ 101 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGB
T) 102 オンコマンド信号 200 駆動および保護処理ブロック 201、217、236 ORゲート 202、205 シュミットトリガー 203 駆動抵抗器 204 ORゲートの入力 205 シュミット段階 206 ORゲートの出力 207 ツェナーダイオード 208、216 ダイオード 209 抵抗器 210 不飽和保護およびラッチング論理ブロック 214 出力ライン 215、223、228 不飽和保護およびラッチング
論理ブロックの出力 218 入力ライン 213、219、245 入力 221 フィードバックライン 222 モニターライン 224 R−Sラッチ 225 セット入力 226 Q出力 227 トリップ/診断符号化ブロック 228 トリップ/診断符号化ブロックの出力 229 パワーアップリセット装置 230 R−Sラッチの入力 231 ウィンド比較器 232、233 比較器 234、235 比較器の出力 237、238 不飽和保護およびラッチング論理ブロ
ックの入力 239、240、244 同時計数検出器 241、242、243 同時計数検出器の入力 246、247 トリップ/診断符号化ブロックの入力 214、248、249 ライン 300 保護ブロック 301 対並列ダイオード 302 有極緩衝器 303 コンデンサ 304 並列接続ダイオード 305、309 抵抗器 306 分担抵抗器 307 非対称サイリスタ(ASCR) 308 ツェナーあるいはアバランシェダイオード 309 検出抵抗器 310 クリッパ装置 311 接合点 401 基本サイリスタユニット 402 アノード接続部 403 カソード接続部 404、405 領域 Vref1、Vref2 基準電位
T) 102 オンコマンド信号 200 駆動および保護処理ブロック 201、217、236 ORゲート 202、205 シュミットトリガー 203 駆動抵抗器 204 ORゲートの入力 205 シュミット段階 206 ORゲートの出力 207 ツェナーダイオード 208、216 ダイオード 209 抵抗器 210 不飽和保護およびラッチング論理ブロック 214 出力ライン 215、223、228 不飽和保護およびラッチング
論理ブロックの出力 218 入力ライン 213、219、245 入力 221 フィードバックライン 222 モニターライン 224 R−Sラッチ 225 セット入力 226 Q出力 227 トリップ/診断符号化ブロック 228 トリップ/診断符号化ブロックの出力 229 パワーアップリセット装置 230 R−Sラッチの入力 231 ウィンド比較器 232、233 比較器 234、235 比較器の出力 237、238 不飽和保護およびラッチング論理ブロ
ックの入力 239、240、244 同時計数検出器 241、242、243 同時計数検出器の入力 246、247 トリップ/診断符号化ブロックの入力 214、248、249 ライン 300 保護ブロック 301 対並列ダイオード 302 有極緩衝器 303 コンデンサ 304 並列接続ダイオード 305、309 抵抗器 306 分担抵抗器 307 非対称サイリスタ(ASCR) 308 ツェナーあるいはアバランシェダイオード 309 検出抵抗器 310 クリッパ装置 311 接合点 401 基本サイリスタユニット 402 アノード接続部 403 カソード接続部 404、405 領域 Vref1、Vref2 基準電位
フロントページの続き (71)出願人 597012208 BOUGHTON ROAD,RUGB Y,WARWICKSHIRE CV21 1BU,ENGLAND (72)発明者 クレイン アラン デイビッド イギリス,シーブイ23 0ビーエイチ,ウ ォリックシア,ラグビイ,クリフトン‐ア ポン‐ダンズモー,メイン ストリート 24
Claims (19)
- 【請求項1】 保護されるためのスイッチ装置における
主電流伝送端末に並列に接続される、1対の前記主電流
伝送端末を有するサイリスタを有し、 前記サイリスタは、前記サイリスタにおける順方向電流
の方向が、前記スイッチ装置の通常作動の間、前記主電
流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じとなるよう
に接続され、 前記保護装置は、前記スイッチ装置を経る電圧状態が前
記スイッチ装置に電位的損傷となる場合、前記サイリス
タが故障するようにされ、 前記スイッチ装置を経る逆方向反転できない低インピー
ダンスを提供することを特徴とするスイッチ装置の保護
装置。 - 【請求項2】 前記スイッチ装置に並列に接続された緩
衝器手段を有し、 前記サイリスタは、機能的緩衝器手段の前記存在におい
て、前記スイッチ装置を経る電圧の変化の前記通常比率
に抵抗できるように選択されていることを特徴とする請
求項1に記載の保護装置。 - 【請求項3】 前記サイリスタに並列に接続されるクリ
ップ回路手段を有することを特徴とする請求項1または
2に記載の保護装置。 - 【請求項4】 前記クリップ回路手段は、前記スイッチ
装置を経る過電圧状態の前記存在を感知し、過電圧制御
出力での反応する過電圧制御信号を供給するための過電
圧感知手段と、 前記過電圧制御出力に接続されたサイリスタトリガー手
段とを有し、 前記サイリスタトリガー手段は、前記過電圧状態の間、
前記サイリスタを伝導へトリガーするために用いられる
ことを特徴とする請求項3に記載の保護装置。 - 【請求項5】 スイッチ装置を有し、 スイッチ手段は、前記クリップ回路手段における前記過
電圧制御出力と前記スイッチ装置の制御端末との間に接
続され、 前記過電圧制御出力と前記サイリスタトリガー出力との
間の前記接続および前記過電圧制御出力と前記スイッチ
装置との間の前記接続は、前記スイッチ装置が、通常の
作動の間、その通常のターンオン信号を受ける場合、前
記サイリスタのトリガーを保護するようにし、前記スイ
ッチ装置の前記過電圧状態の下で、前記スイッチ装置が
前記サイリスタに優先して作動することを保証するよう
にすることを特徴とする請求項4に記載の保護装置。 - 【請求項6】 前記過電圧感知手段は、アバランシェダ
イオードと、前記スイッチ装置を通って直列に接続され
る抵抗とを有し、 前記過電圧制御出力は、前記アバランシェダイオードと
前記抵抗との前記分岐点を有し、 前記サイリスタトリガー手段は、前記過電圧制御出力と
前記サイリスタの前記ゲートとの間のダイオードに直列
に接続される、ツェナーダイオードを有し、 前記ツェナーダイオードの故障電圧は、前記スイッチ装
置がオン状態へと駆動されるのを超える、閾値電圧より
大きいことを特徴とする請求項5に記載の保護装置。 - 【請求項7】 前記サイリスタは、圧力パッケージサイ
リスタであることを特徴とする請求項1から6のいずれ
かに記載の保護装置。 - 【請求項8】 前記サイリスタは、非対称サイリスタで
あることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
の保護装置。 - 【請求項9】 前記スイッチ装置は、絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタであることを特徴とする請求項1から
8のいずれかに記載の保護装置。 - 【請求項10】 請求項1から9のいずれかに記載のス
イッチ装置および保護装置を有し、 前記保護装置の前記サイリスタは、故障した場合に容易
に変えられるように関連回路に関して配列されることを
特徴とする電源への負荷における前記接続のためのスイ
ッチモジュール。 - 【請求項11】 前記ブリッジの各アームは、複数の直
列接続されたスイッチモジュールを有することを特徴と
する請求項10に記載の電源への負荷における前記接続
のための高電圧ブリッジ配列。 - 【請求項12】 前記スイッチ装置は、前記スイッチ装
置の通常の作動の間、前記サイリスタの順方向電流の方
向が主電流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じに
なるようにサイリスタの前記主電流伝送端末に並列に接
続された前記主電流伝送端末を有し、 前記方法は、前記工程すなわち、 前記スイッチ装置における前記主電流伝送端末を経る過
電圧の前記存在を感知し、 前記工程から過電圧制御信号を形成し、 前記過電圧制御信号により前記スイッチ装置をオン状態
へとスイッチすることを試み、 前記試みが失敗した場合に前記過電圧制御信号により順
方向の伝導状態へと前記サイリスタをトリガーし、 前記サイリスタを故障させ、逆方向反転できない低イン
ピーダンス状態へ入れさせ、これにより、前記スイッチ
装置を経る前記電圧を安全な低レベルに抑制させる工程
を有することを特徴とする、損傷した、順方向の過電圧
に対するスイッチ装置の保護方法。 - 【請求項13】 前記スイッチ装置は、前記スイッチ装
置の通常の作動の間、前記サイリスタの順方向電流の方
向が主電流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じに
なるようにサイリスタの前記主電流伝送端末に並列に接
続された前記主電流伝送端末を有し、 前記方法は、前記工程すなわち、 前記サイリスタにおける前記定格逆方向故障電圧より大
きいが前記スイッチ装置における前記定格逆方向故障電
圧より小さい、逆方向電圧のレベルの前記存在におい
て、前記サイリスタを逆方向故障モードに入れさせ、 前記逆方向故障モードのため、前記サイリスタを故障さ
せ、逆方向反転できない低インピーダンス状態へ入れさ
せ、これにより、前記スイッチ装置を経る前記逆方向電
圧を安全な低レベルに抑制させる工程を有することを特
徴とする、損傷した、逆方向の過電圧に対するスイッチ
装置の保護方法。 - 【請求項14】 前記サイリスタにおける前記定格逆方
向故障電圧より大きいが前記スイッチ装置における前記
定格逆方向故障電圧より小さい、逆方向電圧のレベルの
前記存在において、前記サイリスタを逆方向故障モード
に入れさせる工程は、前記スイッチ装置を経る前記逆方
向電圧を制限するため、前記スイッチ装置を通って接続
される、対並列ダイオードの前記故障に従うことを特徴
とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記スイッチ装置は、前記スイッチ装
置の通常の作動の間、前記サイリスタの順方向電流の方
向が主電流伝送端末の間を通過する電流の方向と同じに
なるようにサイリスタの前記主電流伝送端末に並列に接
続された前記主電流伝送端末を有し、 前記方法は、前記工程すなわち、 前記サイリスタにおける前記dV/dtのターンオン率
より大きいが前記スイッチ装置を損傷し得る前記dV/
dtのターンオン率より小さい、電圧増加率の前記存在
において、前記サイリスタを過度なdV/dtのためタ
ーンオンさせ、 前記サイリスタに、電流の増加率の損傷または熱による
過負荷の損傷を経験させ、 前記電流の増加率の損傷または熱による過負荷の損傷の
ため、前記サイリスタを故障させ、逆方向反転できない
低インピーダンス状態へ入れさせ、これにより、前記ス
イッチ装置を経る前記電圧を安全な低レベルに抑制させ
る工程を有することを特徴とする、損傷した、電圧の増
加率(dV/dt)に対するスイッチ装置の保護方法。 - 【請求項16】 前記サイリスタにおける前記dV/d
tのターンオン率より大きいが前記スイッチ装置を損傷
し得る前記dV/dtのターンオン率より小さい、電圧
増加率の前記存在において、前記サイリスタを過度なd
V/dtのためターンオンさせる工程は、前記スイッチ
装置を経る前記電圧の増加率を制限するため、前記スイ
ッチ装置を通って接続される、緩衝器装置の前記故障に
従うことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記過電圧状態または前記過度な電圧
増加率の状態の前記原因を除去し、前記故障したサイリ
スタを故障していないサイリスタで代替する前記付加的
な工程を有し、これにより、通常作動状態と待機状態の
ため、各々、前記スイッチ装置および保護装置を修復す
ることを特徴とする請求項12から16のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項18】 前記サイリスタは圧力パッケージ非対
称サイリスタであることを特徴とする請求項12から1
7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項19】 電位的に損傷した過電圧状態からスイ
ッチ装置を保護するための非対称サイリスタの使用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9600808A GB2309343B (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Protection arrangement for a switching device |
GB9600808.1 | 1996-01-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09331668A true JPH09331668A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=10787078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1305297A Pending JPH09331668A (ja) | 1996-01-16 | 1997-01-08 | スイッチ装置の保護装置および保護方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5757599A (ja) |
EP (1) | EP0785625B8 (ja) |
JP (1) | JPH09331668A (ja) |
DE (1) | DE69634688T2 (ja) |
GB (1) | GB2309343B (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7449801B2 (en) | 2002-11-28 | 2008-11-11 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor circuit arrangement for controlling a high voltage or a current of high current intensity |
JP2017208738A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP2021005914A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社デンソー | スイッチの過電流検出装置 |
Families Citing this family (53)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6180959B1 (en) * | 1997-04-17 | 2001-01-30 | Hitachi, Ltd. | Static induction semiconductor device, and driving method and drive circuit thereof |
DE19852723C2 (de) * | 1998-11-16 | 2001-05-31 | Karlsruhe Forschzent | Schutzsystem in einem Leistungsmodulator zum Schutze der Last |
US6404265B1 (en) | 1999-08-13 | 2002-06-11 | York International Corporation | Highly efficient driver circuit for a solid state switch |
US6404346B1 (en) | 1999-08-13 | 2002-06-11 | York International Corporation | Method and apparatus for detecting a failed thyristor |
US6211792B1 (en) | 1999-08-13 | 2001-04-03 | JADRIć IVAN | Method and apparatus detecting a failed thyristor |
US6396673B1 (en) | 1999-10-08 | 2002-05-28 | Marconi Communications, Inc. | Reduced-loss, high-frequency signal transmission system utilizing an over-voltage and over-current protection device |
US6735718B2 (en) | 2001-12-21 | 2004-05-11 | Hubbell Incorporated | Protection switch to support redundant application of converter units |
TW563290B (en) * | 2002-05-24 | 2003-11-21 | Quanta Comp Inc | Auto latch-off power protection apparatus |
DE10255602A1 (de) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH | Halbleiterschaltungsanordnung zum Steuern einer hohen Spannung oder eines Stromes großer Stromstärke |
DE10351873B4 (de) * | 2003-11-06 | 2012-07-26 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Abschalten eines induktiven Verbrauchers |
DE102004025420B4 (de) * | 2004-05-24 | 2014-05-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Schaltungselement zum Sichern einer Lastschaltung und Chip mit einem derartigen Schaltungselement |
US20060038543A1 (en) * | 2004-08-23 | 2006-02-23 | Peter Hazucha | DC/DC converters using dynamically-adjusted variable-size switches |
DE102004046823B3 (de) * | 2004-09-27 | 2005-12-08 | Siemens Ag | Elektronisches Schaltgerät, insbesondere Leistungsschalter, und zugehörige Betriebsweise |
DE102004058633B3 (de) * | 2004-12-04 | 2006-05-18 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Strombegrenzer zur Strombegrenzung im Fehlerfall |
US7619906B2 (en) * | 2005-03-01 | 2009-11-17 | York International Corporation | System for precharging a DC link in a variable speed drive |
US7005829B2 (en) * | 2005-03-01 | 2006-02-28 | York International Corp. | System for precharging a DC link in a variable speed drive |
US7555912B2 (en) * | 2005-03-01 | 2009-07-07 | York International Corporation | System for precharging a DC link in a variable speed drive |
US7279862B1 (en) | 2006-08-04 | 2007-10-09 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Fault handling of inverter driven PM motor drives |
US7652858B2 (en) * | 2007-06-06 | 2010-01-26 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Protection for permanent magnet motor control circuits |
US8193756B2 (en) * | 2008-10-03 | 2012-06-05 | Johnson Controls Technology Company | Variable speed drive for permanent magnet motor |
DE102009017023A1 (de) * | 2009-04-14 | 2010-10-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebssystem für eine Anlage mit einem Wechselspannungsinselnetz |
DE102009046616A1 (de) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | Zf Friedrichshafen Ag | Wechselrichter |
EP2330740B1 (en) | 2009-12-03 | 2016-05-25 | ABB Technology AG | System and method for controlling at least two power semiconductors connected in parallel |
WO2011139269A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Johnson Controls Technology Company | Variable speed drive |
US8446113B2 (en) | 2010-06-17 | 2013-05-21 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicular electrical system and method for controlling an inverter during motor deceleration |
US8319458B2 (en) | 2010-06-17 | 2012-11-27 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicular electrical system and method for controlling an inverter during motor deceleration |
TWI424550B (zh) | 2010-12-30 | 2014-01-21 | Ind Tech Res Inst | 功率元件封裝結構 |
EP2686943B1 (en) | 2011-03-16 | 2015-03-04 | ABB Research LTD | Gate control circuit, power module and associated method |
CN103503316A (zh) * | 2011-05-10 | 2014-01-08 | Abb研究有限公司 | 功率模块和操作功率模块的方法 |
CN103797714B (zh) | 2011-06-20 | 2017-03-01 | Abb研究有限公司 | 栅极控制电路、功率模块和相关联的方法 |
WO2013004289A1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Abb Technology Ag | Method for obtaining a long-term short-circuit in a power electronics module |
EP2745389B1 (de) * | 2011-09-29 | 2018-12-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Stapelfähiger leistungshalbleiterschalter mit löt-bondtechnik |
ES2710557T3 (es) * | 2011-09-29 | 2019-04-25 | Siemens Ag | Protección de corriente de cortocircuito para un submódulo de un convertidor multinivel modular (MMC) |
JP5845108B2 (ja) * | 2012-02-23 | 2016-01-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | パワーデバイス |
EP2701255B1 (en) * | 2012-08-23 | 2016-05-04 | General Electric Technology GmbH | Circuit interruption device |
DE202014104564U1 (de) * | 2014-09-24 | 2014-11-20 | Sma Solar Technology Ag | Kurzschlussschalter mit Halbleiterschalter und Anordnung zum Kurzschließen einer dreiphasigen Wechselspannung |
US10319545B2 (en) | 2016-11-30 | 2019-06-11 | Iskra Za{hacek over (s)}{hacek over (c)}ite d.o.o. | Surge protective device modules and DIN rail device systems including same |
US10447026B2 (en) | 2016-12-23 | 2019-10-15 | Ripd Ip Development Ltd | Devices for active overvoltage protection |
US10707678B2 (en) | 2016-12-23 | 2020-07-07 | Ripd Research And Ip Development Ltd. | Overvoltage protection device including multiple varistor wafers |
CN106786459B (zh) * | 2016-12-28 | 2020-02-04 | 深圳市槟城电子有限公司 | 浪涌保护电路以及使用该电路的电子装置 |
US10340110B2 (en) | 2017-05-12 | 2019-07-02 | Raycap IP Development Ltd | Surge protective device modules including integral thermal disconnect mechanisms and methods including same |
US10685767B2 (en) | 2017-09-14 | 2020-06-16 | Raycap IP Development Ltd | Surge protective device modules and systems including same |
KR101937598B1 (ko) | 2017-12-15 | 2019-01-10 | 현대오트론 주식회사 | Igbt 동작 상태 판단 장치 및 방법 |
US11223200B2 (en) | 2018-07-26 | 2022-01-11 | Ripd Ip Development Ltd | Surge protective devices, circuits, modules and systems including same |
EP3614562A1 (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-26 | General Electric Technology GmbH | Electronic valve apparatus |
WO2020113007A1 (en) | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Witricity Corporation | Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems |
FR3089360B1 (fr) * | 2018-12-04 | 2021-04-16 | Legrand France | Variateur électronique pour circuit basse tension |
CN114144960B (zh) | 2019-05-24 | 2024-05-14 | 韦特里西提公司 | 用于无线电力接收器的保护电路 |
WO2021041574A1 (en) | 2019-08-26 | 2021-03-04 | Witricity Corporation | Control of active rectification in wireless power systems |
EP4220894A1 (en) * | 2020-01-29 | 2023-08-02 | WiTricity Corporation | Auxiliary power dropout protection for a wireless power transfer system |
US11862967B2 (en) | 2021-09-13 | 2024-01-02 | Raycap, S.A. | Surge protective device assembly modules |
US11723145B2 (en) | 2021-09-20 | 2023-08-08 | Raycap IP Development Ltd | PCB-mountable surge protective device modules and SPD circuit systems and methods including same |
US11990745B2 (en) | 2022-01-12 | 2024-05-21 | Raycap IP Development Ltd | Methods and systems for remote monitoring of surge protective devices |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2702181C3 (de) * | 1977-01-20 | 1980-03-27 | B & B Steuerungstechnik Gmbh, 2400 Luebeck | Kurzschluß-Schutzschaltung für über Halbleiterschalter ein- oder ausschaltbare Geräte, insbesondere für Lichtsteuergeräte |
DE3561610D1 (en) * | 1984-07-12 | 1988-03-17 | Siemens Ag | Semiconductor power switch with a thyristor |
US4626952A (en) * | 1984-08-27 | 1986-12-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Protection apparatus for a transistor inverter |
US4698736A (en) * | 1985-12-16 | 1987-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Protection circuit for a power converter apparatus |
DE4403941C2 (de) * | 1994-02-08 | 2000-05-18 | Abb Schweiz Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Halbleiterschaltern einer Reihenschaltung |
-
1996
- 1996-01-16 GB GB9600808A patent/GB2309343B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-19 DE DE1996634688 patent/DE69634688T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-19 EP EP19960309293 patent/EP0785625B8/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-30 US US08/777,020 patent/US5757599A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-08 JP JP1305297A patent/JPH09331668A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7449801B2 (en) | 2002-11-28 | 2008-11-11 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor circuit arrangement for controlling a high voltage or a current of high current intensity |
JP2017208738A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP2021005914A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社デンソー | スイッチの過電流検出装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0785625B8 (en) | 2005-07-13 |
EP0785625A3 (en) | 1999-06-16 |
US5757599A (en) | 1998-05-26 |
GB9600808D0 (en) | 1996-03-20 |
GB2309343A (en) | 1997-07-23 |
EP0785625A2 (en) | 1997-07-23 |
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GB2309343B (en) | 2000-05-03 |
DE69634688D1 (de) | 2005-06-09 |
EP0785625B1 (en) | 2005-05-04 |
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