(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ式電力供給システムのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するために前記スイッチ式電力供給システムに使用されることを意図される制御デバイスであって、前記制御デバイスは、第１の入力端子（Ａ）および第２の入力端子（Ｂ）と、前記第２の入力端子（Ｂ）に接続され、第１のトランジスタ（Ｔ１）をオン又はオフするためそのゲートに制御信号を送信することを意図される制御ユニット（Ｕ）にのみ接続されたゲート（Ｇ）が設けられている前記第１のトランジスタ（Ｔ１）と、前記第１の入力端子（Ａ）に接続され、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）に直列に接続され、浮動制御ゲート（Ｇ）が設けられている第２のトランジスタ（Ｔ２）とを備え、前記制御デバイスは、
前記第２のトランジスタを制御することを意図され、電圧源（Ｖｄｃ）と、相互に並列に接続されたキャパシタ及びダイオードとを含み、前記電圧源（Ｖｄｃ）と前記キャパシタ及び前記ダイオードとが直列に接続されたものが、前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記浮動制御ゲート（Ｇ）と前記第２の入力端子（Ｂ）との間に接続された、電圧源、キャパシタ及びダイオードを備え、
前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記浮動制御ゲート（Ｇ）が、前記キャパシタ及びダイオードを介して前記第２の入力端子（Ｂ）に接続され、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）の端子間の電圧が所定電圧に固定され、前記第１のトランジスタ（Ｔ１）及び前記第２のトランジスタ（Ｔ２）がターンオンされる際に、前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記浮動制御ゲート（Ｇ）に前記電圧源（Ｖｄｃ）から電圧（Ｖｄｃ）が印加されることにより、キャパシタの静電容量を増加させることなく前記第２のトランジスタ（Ｔ２）が制御されることを特徴とする、制御デバイス（１）。
【請求項２】
前記キャパシタ及びダイオードは前記電圧源（Ｖｄｃ）に直列に接続されるツェナ・ダイオード（Ｄｚ１）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
キャパシタ（Ｃａｄｄ）が、前記ツェナ・ダイオード（Ｄｚ１）に並列に接続されることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記キャパシタ及びダイオードは、前記電圧源（Ｖｄｃ）に直列に接続されるダイオード（Ｄ１）と、前記電圧源（Ｖｄｃ）及び前記ダイオード（Ｄ１）に並列に接続されるツェナ・ダイオード（Ｄｚ１）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
キャパシタ（Ｃａｄｄ）が、前記電圧源（Ｖｄｃ）、キャパシタ及びダイオードに並列に接続されることを特徴とする、請求項２または４に記載のデバイス。
【請求項６】
１つまたは複数の重畳される同一のパターンを含み、各パターンは、
２つの接続点（Ｍ、Ｎ）と、
第１の接続点（Ｍ）に接続されるキャパシタ（Ｃｂ）と、
前記キャパシタ（Ｃｂ）に直列に接続される第１のツェナ・ダイオード（Ｄｚ１）と、  前記キャパシタ（Ｃｂ）に接続されるゲート、および第２の接続点（Ｎ）に接続されるソース（Ｓ）が設けられている第３のトランジスタ（Ｔ３＿ｉ）と、
前記第３のトランジスタ（Ｔ３＿ｉ）の前記ゲート（Ｇ）と前記ソース（Ｓ）との間に接続されるツェナ・ダイオード（Ｄｚ３）と
を含み、
第１の追加パターンが、前記第２の接続点（Ｎ）により前記第２のトランジスタ（Ｔ２）のドレイン（Ｄ）に接続され、前記第１の接続点（Ｍ）により前記第２のトランジスタ（Ｔ２）の前記浮動制御ゲート（Ｇ）に接続され、
各追加パターンは、前記第２の接続点（Ｎ）により前段のパターンのトランジスタ（Ｔ３＿ｎ−１）のドレイン（Ｄ）に接続され、前記第１の接続点（Ｍ）により前記前段のパターンの前記トランジスタ（Ｔ３＿ｎ−１）のゲート（Ｇ）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
ＤＣ電圧源が間に接続される第１の端子（Ｘ）および第２の端子（Ｙ）と、前記第１の端子（Ｘ）及び前記第２の端子（Ｙ）に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第２の端子（Ｙ）に接続される前記制御デバイス（１）を備えるスイッチ式電力供給システムにおいて、前記制御デバイス（１）は、請求項１から６のいずれか１項に規定されたものに従うことを特徴とする、スイッチ式電力供給システム。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁「フライバック」型であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁「フォワード」型であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、ブースト型であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、バック（ｂｕｃｋ）型であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
電気負荷（Ｍ）を制御することを意図される可変速駆動装置であって、
配電ネットワーク（Ｒ）により提供されるＡＣ電圧を整流することを意図される整流器モジュール（ＲＥＣ）と、
前記整流器モジュール（ＲＥＣ）に接続され、正電位の第１の電力供給線（１０）および負電位の第２の電力供給線（１１）を含むＤＣ電力供給バスであって、前記第１の電力供給線と前記第２の電力供給線との間に前記整流器モジュールにより提供される主ＤＣ電圧（Ｖｂｕｓ）が印加される、ＤＣ電力供給バスと、
前記第１の電力供給線（１０）および前記第２の電力供給線（１１）に接続されるバス・キャパシタ（Ｃｂｕｓ）と、
前記ＤＣ電力供給バスにおいて利用可能な前記主ＤＣ電圧（Ｖｂｕｓ）を前記電気負荷（Ｍ）に向かう可変電圧に変換することを意図される、いくつかのスイッチング用トランジスタを含むインバータ・モジュール（ＩＮＶ）と
を備える可変速駆動装置において、
請求項７から１１のいずれか１項に規定されたものに従うスイッチ式電力供給システムであって、前記スイッチ式電力供給システムの前記第１の端子（Ｘ）は、前記ＤＣ電力供給バスの前記第１の電力供給線（１０）に接続され、前記スイッチ式電力供給システムの前記第２の端子（Ｙ）は、前記ＤＣ電力供給バスの前記第２の電力供給線（１１）に接続される、スイッチ式電力供給システム
を備えることを特徴とする、可変速駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ式電力供給システムに使用される制御デバイスに関する。本発明はまた、この制御デバイスを使用するスイッチ式電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチ式電力供給システム（「スイッチングモード電源（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）」の代わりにＳＭＰＳとも呼ばれる）は、入力部で抽出されるＤＣ電圧に基づいて、１つまたは複数のＤＣ電圧を出力として供給することを可能にする。このタイプのスイッチ式電力供給システムは、特に、可変速駆動装置に使用される。その際、可変速駆動装置では、スイッチ式電力供給システムは、可変速駆動装置のＤＣ電力供給バスから抽出される主ＤＣ電圧から、可変速駆動装置のすべての電子回路に電力を供給することを可能にする補助ＤＣ電圧（ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ＤＣ  ｖｏｌｔａｇｅ）を供給しながら充電される。
【０００３】
ＤＣ電力供給バスは、３５０Ｖｃｃから１０００Ｖｃｃを超える範囲であることがある主ＤＣ電圧を提供する。したがって、スイッチ式電力供給システムに使用される制御デバイスは、１７００Ｖｃｃのもとで２Ａまでの電流をスイッチングすることができなくてはならない。既知の対応では、制御デバイスは、１２００Ｖから１７００Ｖの間の破壊電圧を有するＭＯＳＦＥＴタイプの単一のトランジスタを含むことができる。しかしながら、これらの破壊電圧において、ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、その技術限界にある。さらに、ＭＯＳＦＥＴトランジスタのコストは、高く、動作中、ジュール効果によるそのトランジスタ損失は、特に大きい。
【０００４】
これらの弱点を軽減するために、６００Ｖから９００Ｖまでの範囲の、より低い破壊電圧を有する２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタを直列に結合させることが知られている。したがって、直列の２つのトランジスタのそれぞれは、ＭＯＳＦＥＴ技術の最適な使用に適合する、より小さい電圧を支持する。
【０００５】
従来技術では、直列の２つのトランジスタを含む、いくつかの設定が提案されてきた。Ｒｏｂｅｒｔ  Ｌ．ＨｅｓｓおよびＲｕｓｓｅｌ  Ｊａｃｏｂ  Ｂａｋｅｒ、「Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｇａｔｅ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  ＭＯＳ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｐｏｗｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．５、２０００年９月という名称の出版物は、直列の、ＭＯＳＦＥＴタイプの少なくとも２つのトランジスタを含む制御デバイスを記載している。このトポロジが、図１Ａに示される。このトポロジでは、制御デバイスは、２つの入力端子Ａ、Ｂと、第２の入力端子Ｂに接続され、制御ユニットＵから発生する制御信号をそのゲートで受け取る第１のトランジスタＴ１とを含む。第２のトランジスタＴ２は、第１のトランジスタＴ１に直列に接続され、第１の入力端子Ａに接続されている。キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）Ｃ１は、第２のトランジスタＴ２のゲートと第１の入力端子Ａとの間に接続される。キャパシタＣ１の役割は、２つ、すなわち第２のトランジスタを制御するのに十分な電荷を提供し、第１のトランジスタの端子間の電圧を最適な値に制限することである。
【０００６】
これら２つの条件に左右されないように、特に、キャパシタをツェナ・ダイオードＤｚ１に置き換えることが提案されてきたが、その際、ツェナ・ダイオードＤｚ１は、第１のトランジスタＴ１の端子間の電圧を固定することを可能にする。この第２の既知のトポロジが、図１Ｂに示される。その際、この設定では、第２のトランジスタＴ２の制御は、ツェナ・ダイオードＤｚ１固有の静電容量（Ｃｉ）により蓄積される電荷により確実にされる。しかし、ツェナ・ダイオードＤｚ１固有の静電容量により伝送された電荷が、（例えば、ＤＣバスの低すぎる電圧のために）第２のトランジスタＴ２を正しく制御するのに必要な電荷よりも少ない場合、第２のトランジスタの適正な制御を確実にするために、このツェナ・ダイオードに並列にキャパシタを追加することが必要である。ツェナ・ダイオードに並列にキャパシタを追加することにより、第１の設定に関して特定された弱点が再発する。
【０００７】
これら２つの設定では、第２のトランジスタＴ２の制御は、キャパシタが内在的なものであろうが、追加したものであろうが、キャパシタの静電容量と、キャパシタの端子間の電圧レベルとに依存する。第２のトランジスタＴ２を制御するために、適切な対応で、（ツェナ・ダイオードＤｚ１に内在するか、または追加の）キャパシタの端子間の低い電圧に基づいて、トランジスタＴ２のゲートＧに直列に接続されるキャパシタの静電容量を増加させることが必要である。しかし、キャパシタの静電容量は、無制限に増加させることができない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｏｂｅｒｔ  Ｌ．ＨｅｓｓおよびＲｕｓｓｅｌ  Ｊａｃｏｂ  Ｂａｋｅｒ、「Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｇａｔｅ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  ＭＯＳ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｐｏｗｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．５、２０００年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、スイッチ式電力供給システムに使用されることを意図される、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを提供することであり、制御デバイスは、どんな主ＤＣ電圧のレベルでも、キャパシタの静電容量を増加させることなく、第２のトランジスタの適正な制御を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、スイッチ式電力供給システムのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するために前記スイッチ式電力供給システムに使用されることを意図される制御デバイスにより達成されるが、前記制御デバイスは、第１の入力端子および第２の入力端子と、第２の入力端子に接続され、制御ユニットから発生する制御信号を受け取ることを意図されるゲートが設けられている第１のトランジスタと、第１の入力端子に接続され、第１のトランジスタに直列に接続され、浮動制御ゲートが設けられている第２のトランジスタとを備え、制御デバイスは、電圧源と、電圧源に接続される電圧固定／送給デバイス（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｌａｍｐｉｎｇ／ｒｏｕｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）とを含む、第２のトランジスタのゲートおよび第２の入力端子に接続される制御組立体を含む。
【００１１】
特定の特徴によれば、電圧固定／送給デバイスは、電圧源に直列に接続されるツェナ・ダイオードを含む。
【００１２】
別の特定の特徴によれば、追加のキャパシタは、例えば、ツェナ・ダイオードのみに並列に接続される。
【００１３】
別の特定の特徴によれば、電圧固定／送給デバイスは、電圧源に直列に接続されるダイオードと、電圧源および前記ダイオードに並列に接続されるツェナ・ダイオードとを含む。
【００１４】
別の特定の特徴によれば、次いで、追加のキャパシタが、制御組立体に並列に接続され、制御組立体は、ツェナ・ダイオードと電圧源とが直列である構成であるか、またはダイオードと電圧源とが直列でツェナ・ダイオードが並列である構成である。
【００１５】
別の特定の特徴によれば、デバイスは、１つまたは複数の重畳される同一のパターンを含み、各パターンは、
２つの接続点と、
第１の接続点に接続されるキャパシタと、
前記キャパシタに直列に接続される第１のツェナ・ダイオードと、
前記キャパシタに接続されるゲート、および第２の接続点に接続されるソースが設けられている第３のトランジスタと、
第３のトランジスタのゲートとソースとの間に接続されるツェナ・ダイオードと
を含み、
第１の追加パターンは、その第２の接続点により第２のトランジスタのドレインに接続され、その第１の接続点により第２のトランジスタのゲートに接続され、
各追加パターンは、その第２の接続点により前段のパターンのトランジスタのドレインに接続され、その第１の接続点により前段のパターンのトランジスタのゲートに接続される。
【００１６】
本発明は、さらに、ＤＣ電圧源が間に接続される第１の端子および第２の端子と、第１の端子に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータに直列に接続され、第２の端子に接続される制御デバイスとを備えるスイッチ式電力供給システムに関し、前記制御デバイスは、以上に規定されたものに従う。
【００１７】
１つの実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁「フライバック」型である。
【００１８】
別の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁「フォワード」型である。
【００１９】
別の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、ブースト型である。
【００２０】
最後の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、バック型である。
【００２１】
本発明は、さらに、電気負荷を制御することを意図される可変速駆動装置に関し、前記可変速駆動装置は、
配電ネットワークにより提供されるＡＣ電圧を整流することを意図される整流器モジュールと、
整流器モジュールに接続され、正電位の第１の電力供給線および負電位の第２の電力供給線を含むＤＣ電力供給バスであって、これらの第１、第２の電力供給線の間に整流器モジュールにより提供される主ＤＣ電圧が印加される、ＤＣ電力供給バスと、
第１の電力供給線および第２の電力供給線に接続されるバス・キャパシタと、
バスにおいて利用可能なＤＣ電圧を、電気負荷に向かう可変電圧に変換することを意図される、いくつかのスイッチング用トランジスタを含むインバータ・モジュールと、
以上に規定されたものに従うスイッチ式電力供給システムであって、スイッチ式電力供給システムの第１の端子は、ＤＣ電力供給バスの第１の電力供給線に接続され、スイッチ式電力供給システムの第２の端子は、ＤＣ電力供給バスの第２の電力供給線に接続される、スイッチ式電力供給システムと
を備える。
【００２２】
他の特性および利点は、添付の図面に関して与えられる、続く詳細な説明の中で明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】第１の従来技術による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図１Ｂ】第２の従来技術による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図２】スイッチ式電力供給システムを示す図である。
【図３】本発明のスイッチ式電力供給システムを使用する可変速駆動装置を示す図である。
【図４Ａ】本発明の代替的な実施形態による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図４Ｂ】本発明の代替的な実施形態による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図４Ｃ】本発明の代替的な実施形態による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図４Ｄ】本発明の代替的な実施形態による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図４Ｅ】本発明の代替的な実施形態による、直列の２つのトランジスタを含む制御デバイスを示す図である。
【図５】図４Ａ〜４Ｅに示される制御デバイスに数回、縦続（ｃａｓｃａｄｅ）接続され得るパターンを示す図である。
【図６】縦続接続されるいくつかのトランジスタを含む、本発明の制御デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１Ａおよび図１Ｂに提供される解決策は、従来技術の一部分を形成し、以上の本明細書の導入部分に説明されている。
【００２５】
後段の説明では、図１Ａおよび図１Ｂの説明に使用されるいくつかの参照符号は、使用される構成要素が同一で同一の機能を満たす限りにおいて、本発明の説明に関して維持される。
【００２６】
本発明は、スイッチ式電力供給システムに使用されることを意図される制御デバイス１に関する。そうしたスイッチ式電力供給システムは、例えば図３に示されている可変速駆動装置に使用される。
【００２７】
図３を参照すれば、可変速駆動装置は、ＡＣ電圧を供給する３相電力供給ネットワークＲから電力を供給され、ＡＣ／ＤＣ／ＡＣトポロジ（ＡＣ＝交流、ＤＣ＝直流）に基づいている。したがって、このような可変速駆動装置は、
−  ネットワークにより提供されるＡＣ電圧を整流することを意図される整流器モジュールＲＥＣと、
−  整流器モジュールに接続され、正電位の第１の電力供給線１０および負電位の第２の電力供給線１１を含むＤＣ電力供給バスであって、これらの第１、第２の電力供給線の間に整流器モジュールにより提供される主ＤＣ電圧Ｖｂｕｓが印加される、ＤＣ電力供給バスと、
−  第１の電力供給線１０および第２の電力供給線１１に接続され、ＤＣ電圧Ｖｂｕｓを一定の値に維持しながら充電される、バス・キャパシタＣｂｕｓと、
−  バスにおいて利用可能なＤＣ電圧を電気負荷Ｍに向かう可変電圧に変換することを意図される、いくつかのスイッチング用トランジスタを含むインバータ・モジュールＩＮＶと
を備える。
【００２８】
主ＤＣ電圧Ｖｂｕｓは、スイッチ式電力供給システムに電力を供給するために使用される。スイッチ式電力供給システムは、特に、インバータ・モジュールＩＮＶのトランジスタに制御電圧を提供するために使用される。
【００２９】
例えば図２に示される、スイッチ式電力供給システムは、ＤＣ電力供給バスの第１の電力供給線１０に接続されることを意図される第１の端子Ｘと、第２の電力供給線１１に接続されることを意図される第２の端子Ｙとを含む。システムは、その第１の端子Ｘに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータに直列に接続され、その第２の端子Ｙに接続される制御デバイス１とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、絶縁「フライバック」型、絶縁「フォワード」型、バック、またはブーストなどの様々な既知のトポロジの形態をとることができる。図２は、本発明の制御デバイスと、「フライバック」型のコンバータとの間の結合を示す。
【００３０】
図１Ａを参照すれば、本発明の制御デバイス１は、２つの入力端子Ａ、Ｂを含む。第１の入力端子Ａは、スイッチ式電力供給システムのＤＣ／ＤＣコンバータに接続されることを意図され、第２の入力端子Ｂは、システムの第２の端子Ｙに接続されることを意図される。
【００３１】
制御デバイス１は、その第１の入力端子Ａと、その第２の入力端子Ｂとの間に直列に接続される２つのトランジスタＴ１、Ｔ２を含む。好ましくは、トランジスタのそれぞれは、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、またはシリコン・カーバイドもしくは窒化ガリウムなどの、大きい禁制帯エネルギーを有する材料（「ワイドバンド・ギャップ材料」）内に作られるトランジスタである。直列の２つのトランジスタを選択することは、各トランジスタの端子間で支持される電圧を半分にし、したがって、全電力を支持する単一のトランジスタに対して、それらのコストおよびそれらの体積を減少させることを可能にする。
【００３２】
各トランジスタＴ１、Ｔ２は、制御によりドレインＤとソースＳとの間に電流を流すことができるゲートＧを有する。図４Ａに示されるように、第１のトランジスタＴ１のソースＳは、第２の入力端子Ｂに接続され、第２のトランジスタＴ２のソースＳは、第１のトランジスタＴ１のドレインＤに接続され、第２のトランジスタＴ２のドレインは、第１の入力端子Ａに接続される。
【００３３】
第１のトランジスタＴ１のゲートＧは、第１のトランジスタＴ１をオンまたはオフにするために、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）型の、制御信号を供給する制御ユニットＵに接続される。第２のトランジスタＴ２のゲートＧは、浮動制御型である。したがって、第２のトランジスタＴ２のゲートＧは、本発明の主題である、特定の制御組立体を通して第２の入力端子Ｂに接続される。
【００３４】
制御組立体は、第２の入力端子に接続される電圧源Ｖｄｃと、電圧源Ｖｄｃおよび第２のトランジスタＴ２のゲートＧに接続される電圧固定／送給デバイスとを含む。
【００３５】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示される、第１の代替的な実施形態では、電圧固定／送給デバイスは、電圧源Ｖｄｃに直列に接続されるツェナ・ダイオードＤｚ１を含む。
【００３６】
図４Ｄおよび図４Ｅに示される、第２の代替的な実施形態では、電圧固定／送給デバイスは、第２のトランジスタＴ２のゲートＧに接続され、電圧源Ｖｄｃに直列に接続されるダイオードＤ１と、電圧源ＶｄｃおよびダイオードＤ１に並列に接続されるツェナ・ダイオードＤｚ１とを含む。
【００３７】
図４Ａ〜図４Ｃでは、ツェナ・ダイオードＤｚ１は、２つの役割、すなわち、第１のトランジスタＴ１の端子間の電圧をツェナ・ダイオードＤｚ１の逆電圧に制限する電圧固定装置の役割と、デバイスがターンオンされる際、第２のトランジスタＴ２のゲートＧに電圧Ｖｄｃを伝送することを可能にするダイオードの役割とを果たす。
【００３８】
電圧源Ｖｄｃは、例えば、スイッチ式電力供給システムを始動させる際、直列に接続される（ツェナ・ダイオードの内在キャパシタ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の）静電容量が第２のトランジスタＴ２の制御には不十分であっても、第２のトランジスタＴ２を制御するのに十分な電圧を保証することを可能にする。
【００３９】
図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｅを参照すれば、ツェナ・ダイオードＤｚ１における散逸を制限するために、追加のキャパシタＣａｄｄを追加することが可能である。この追加のキャパシタＣａｄｄは、ツェナ・ダイオードのみに並列に（図４Ｂ）、または制御組立体全体に並列に（図４Ｃおよび図４Ｅ）接続される。この追加のキャパシタＣａｄｄの静電容量の値は、２つのトランジスタのターンオフに同期させ、第１のトランジスタＴ１内に発生する損失と、ツェナ・ダイオードＤｚ１内に発生する損失との間の妥協点を示すことができるように選択される。
【００４０】
したがって、本発明によれば、第２のトランジスタＴ２のゲートＧの制御において電圧源Ｖｄｃを追加することは、直列に接続される任意のキャパシタに関するどんな寸法決定の制約も除去する。このことは、第２のトランジスタの適正な動作を保証し、第２のトランジスタが導電閾値を確実に超えることを可能にする。
【００４１】
例えば、図４Ｂ、図４Ｃ、または図４Ｅに示される制御デバイスの動作は、以下のとおりである。
【００４２】
ターンオン：
ｔ０において、両トランジスタは、オフである。ツェナ・ダイオードＤｚ１の端子間の電圧が、第１のトランジスタＴ１のドレインとソースとの間の端子間に印加される。制御ユニットＵは、第１のトランジスタＴ１のゲートにターンオン信号を送出する。
【００４３】
ｔ０とｔ１の間に、第１のトランジスタＴ１がターンオンのプロセス中であるとき、ドレインとソースとの間のその端子間の電圧は、減少する。この減少は、ツェナ・ダイオードＤｚ１の端子間のキャパシタが第２のトランジスタＴ２のゲートに放電するようにする。次いで、電流は、第２のトランジスタＴ２のゲートＧを充電する。
【００４４】
ｔ１において、第２のトランジスタＴ２のゲートＧに十分な電荷が蓄積したとき、第２のトランジスタＴ２は、オンになる。電圧源は、第２のトランジスタＴ２の導電閾値を超えることを保証することができる。
【００４５】
ターンオフ：
ｔ０において、両トランジスタは、オンである。制御ユニットＵは、第１のトランジスタＴ１のゲートＧにターンオフ信号を送出する。
【００４６】
ｔ０とｔ１の間に、トランジスタＴ１の端子間の電圧は増加し、ツェナ・ダイオードＤｚ１の端子間の電圧の増加をもたらす。次いで、電流は、トランジスタＴ２のゲートからツェナ・ダイオードＤｚ１およびキャパシタに流れ、第２のトランジスタＴ２のゲートの放電をもたらす。その際、追加のキャパシタＣａｄｄは、第２のトランジスタＴ２の放電エネルギーを保存することを可能にする。したがって、追加のキャパシタＣａｄｄの静電容量の値は、例えば、第２のトランジスタＴ２のターンオフを第１のトランジスタＴ１のターンオフと同期させるため、第２のトランジスタＴ２のスイッチオフの時間を調整するように選択される。一方、ツェナ・ダイオードＤｚ１は、第１のトランジスタＴ１にかかる最大電圧を固定する。
【００４７】
ｔ１において、両トランジスタは、オフになる。
【００４８】
以上に説明した構成から始めて、本発明は、さらに、第２のトランジスタＴ２よりも上にトランジスタを縦続接続することにある。
【００４９】
これを行うために、以上に説明し２つのトランジスタＴ１、Ｔ２を含む構成に、図５、図６に示されたように、１つまたは複数の同一のパターンを重畳させることが可能である。第１のパターンは、第２のトランジスタＴ２のゲートＧおよびドレインＤに接続される。
【００５０】
図５を参照すれば、パターンは、２つの接続点Ｍ、Ｎを含む。各パターンは、第１の接続点Ｍに接続されるキャパシタＣｂと、電圧の共用に適合するように前段のツェナ・ダイオードと同一で、キャパシタＣｂに直列に接続されるツェナ・ダイオードＤｚ１と、ゲートＧがキャパシタＣｂに接続され、ソースＳが第２の接続点Ｎに接続される、主トランジスタＴ１、Ｔ２と同じタイプのトランジスタＴ３＿ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とを含む。パターンは、トランジスタＴ３＿ｉのゲートＧとソースＳとの間に接続されるツェナ・ダイオードＤｚ３（任意選択でＤｚ２と同一となる）をさらに含む。
【００５１】
各追加パターンは、その第２の接続点Ｎにより前段のパターンのトランジスタ（Ｔ３＿ｎ−１）のドレインＤに接続され、その第１の接続点Ｍにより前段のパターンのトランジスタ（Ｔ３＿ｎ−１）のゲートＧに接続される。
【００５２】
最後のパターン（Ｔ３＿ｎ）のトランジスタのドレインＤは、以上に説明した第１の入力端子Ａに接続される。
【００５３】
第１のトランジスタＴ１が制御ユニットＵによりオフにされるとき、縦続接続されるトランジスタの浮遊容量は、（コンバータから来る）電流により充電される。各トランジスタ（Ｔ３＿ｉ）の端子間の電圧は、そのツェナ・ダイオードＤｚ１の電圧に固定される。
ツェナ・ダイオードは、パターンのキャパシタＣｂに導通し、それを充電する。
【００５４】
第１のトランジスタＴ１が制御ユニットＵによりターンオンするとすぐ、パターンの各キャパシタＣｂの端子間の電圧は、順方向導通中（電圧ＶｆｗＤｚ１）のツェナ・ダイオードの電圧降下と、導通中の下部トランジスタの電圧降下とを補償する。パターンの各キャパシタＣｂの端子間のこの電圧Ｖｎは、以下のように表現される。
Ｖ１＝ＶＤｚ３−（Ｖｄｃ−ＶｆｗＤｚ１）＋ＶｆｗＤｚ１＋ＩｄＴ２＊Ｒｄｓｏｎ＿Ｔ２
Ｖｎ＝ＶＤｚ３−（Ｖｄｃ−ＶｆｗＤｚ１）＋ＶｆｗＤｚ１＋ＩｄＴｎ−１＊Ｒｄｓｏｎ＿Ｔｎ−１
したがって、本発明は、例えば以上に説明したスイッチ式電力供給システムに使用可能な最適化された動作を有する制御デバイス１に関する。そうしたシステムは、特に、例えば以上に説明した可変速駆動装置に使用され得る。
【符号の説明】
【００５５】
１  制御デバイス
１０  第１の電力供給線
１１  第２の電力供給線
Ａ  第１の入力端子
Ｂ  第２の入力端子
Ｃａｄｄ  追加のキャパシタ
Ｃｂ  キャパシタ
Ｃｂｕｓ  バス・キャパシタ
Ｄ  ドレイン
Ｄ１  ダイオード
Ｄｚ１  ツェナ・ダイオード
Ｇ  ゲート
ＩＮＶ  インバータ・モジュール
Ｍ  電気負荷
Ｒ  配電ネットワーク
ＲＥＣ  整流器モジュール
Ｓ  ソース
Ｔ１  第１のトランジスタ
Ｔ２  第２のトランジスタ
Ｔ３＿ｉ  第３のトランジスタ
Ｕ  制御ユニット
Ｖｂｕｓ  主ＤＣ電圧
Ｖｄｃ  電圧源
Ｘ  第１の端子
Ｙ  第２の端子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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