(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのトランジスタ(2)を制御するためのデバイスであって、
1つの制御電極および2つの他の電極を備える前記トランジスタ(2)と、
前記トランジスタ(2)の前記制御電極に接続され、主動作モードにおいて前記トランジスタ(2)の状態を制御するように構成される主制御回路(3)と、
補助動作モードにおいて、前記主制御回路(3)と前記トランジスタ(2)の前記制御電極との間に流れる電流(ig)に対抗する補助電流(ig0)を注入するように構成される補助制御回路(5)であって、前記補助動作モードは、所定条件が存在するときに使用される、補助制御回路(5)と、
前記主制御回路(3)と前記トランジスタの前記制御電極との間に配置される、特にプッシュプル型の電力増幅器回路(44)とを備え、
前記補助制御回路(5)は、前記補助動作モードが使用されるときに、前記注入される電流(ig0)が前記電力増幅器回路(44)を通って流れるように配置され、
前記所定条件は、前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分の値に関係し、
前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極の1つの寄生インダクタンス(19)の端子での電圧を測定するように構成される、前記所定条件の存在を検出するための要素(16)を含み、
前記補助制御回路(5)は、前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極間に流れる前記電流の時間微分の値を設定値の近くに固定するように構成され、
前記補助制御回路(5)は、
前記トランジスタ(2)の他の電極の1つと所定条件の存在を検出するための要素(16)の一部を形成するトランジスタ(30)との間で直列の第1の抵抗(40)と、
前記所定条件の存在を検出するための前記要素(16)の一部を形成する前記トランジスタ(30)と電圧源(20)との間で直列の第2の抵抗(50)とを備え、
前記所定条件の存在を検出するための前記要素(16)の前記トランジスタ(30)に接続されるこの第2の抵抗(50)の端子はさらに、前記補助電流(ig0)が注入されるときに、前記補助電流(ig0)が流れるトランジスタ(18)の制御電極に接続され、
前記固定は、前記第1の抵抗(40)と前記第2の抵抗(50)との間の比率の値の選択によって達成される、デバイス。
【請求項２】
前記トランジスタ(2)の前記制御電極と前記主制御回路(3)との間に挿入される制御抵抗(14)を備え、前記補助制御回路(5)は、前記制御抵抗(14)と前記トランジスタ(2)の前記制御電極との間に挿入されるノード(12)に前記補助電流(ig0)を注入するように配置される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項３】
デバイス(1)を用いて、1つの制御電極および2つの他の電極を備えるトランジスタ(2)を制御するための方法であって、前記デバイス(1)は、前記トランジスタ(2)に加えて、
前記トランジスタ(2)の前記制御電極に接続され、主動作モードにおいて前記トランジスタ(2)の状態を制御するように構成される主制御回路(3)と、
補助動作モードにおいて、前記主制御回路(3)と前記トランジスタ(2)の前記制御電極との間に流れる電流に対抗するために補助電流(ig0)を前記トランジスタ(2)の前記制御電極に注入するように構成される補助制御回路(5)と、
前記主制御回路(3)と前記トランジスタの前記制御電極との間に配置される、特にプッシュプル型の電力増幅器回路(44)とを備え、
前記補助制御回路(5)は、前記補助動作モードが使用されるときに、前記注入される電流(ig0)がこの電力増幅器回路(44)を通って流れるように配置され、
前記補助動作モードは、所定条件が存在するときに使用され、
前記所定条件は、前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分の値に関係し、
前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極の1つの寄生インダクタンス(19)の端子での電圧を測定するように構成される、前記所定条件の存在を検出するための要素(16)を含み、
前記補助制御回路(5)は、前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極間に流れる前記電流の時間微分の値を設定値の近くに固定するように構成され、
前記補助制御回路(5)は、
前記トランジスタ(2)の他の電極の1つと所定条件の存在を検出するための要素(16)の一部を形成するトランジスタ(30)との間で直列の第1の抵抗(40)と、
前記所定条件の存在を検出するための前記要素(16)の一部を形成する前記トランジスタ(30)と電圧源(20)との間で直列の第2の抵抗(50)とを備え、
前記所定条件の存在を検出するための前記要素(16)の前記トランジスタ(30)に接続されるこの第2の抵抗(50)の端子はさらに、前記補助電流(ig0)が注入されるときに、前記補助電流(ig0)が流れるトランジスタ(18)の制御電極に接続され、
前記固定は、前記第1の抵抗(40)と前記第2の抵抗(50)との間の比率の値の選択によって達成され、
前記補助動作モードは、前記所定条件が、前記トランジスタ(2)の前記制御電極以外の電極の１つの寄生インダクタンスの端子での電圧を測定することによって検出されたときに使用される、方法。
【請求項４】
前記トランジスタ(2)は、静電変換器のアーム(27)に属し、前記アーム(27)はさらに、前記トランジスタ(2)と直列の少なくとも1つのスイッチングセルを備え、その方法において、前記所定条件は、短絡が前記アーム(27)で事前に起こったときに、前記トランジスタ(2)が遮断されるかどうかを決定することを可能にする、請求項3に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つのトランジスタを制御するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタは一般に、静電変換器（スタティックコンバータ）のアームの構成のために使用される。これらのトランジスタは一般に、トランジスタを伝導状態にするために電流をトランジスタの制御電極に注入し、トランジスタが遮断されるときに電流をこの制御電極から受け取ることを可能にするように構成される、また「ドライバ」とも呼ばれる制御回路によって制御される。
【０００３】
トランジスタが、遮断されるときは、過電圧が、その端子に現れることもあり、トランジスタの端子での電圧は、本出願の目的では、トランジスタの制御電極以外の電極間の電圧である。トランジスタが遮断されるときにトランジスタの端子に過電圧が出現する例は、以下で与えられる。
【０００４】
トランジスタが、短絡を起こすアームに属するときは、このアームに流れる電流は、かなり増加する。アームに流れる高電流に起因するトランジスタの過剰な加熱を避けるためには、トランジスタを遮断することが、望ましい。しかしながら、トランジスタが、このように遮断されるときは、トランジスタの端子での電圧は、アームの電圧およびトランジスタでの寄生インダクタンスの端子での電圧の合計に等しくなることもあるので、かなりの過電圧が、その端子に現れることもある。この過電圧は、トランジスタを劣化させるまたは破壊さえすることもある。
【０００５】
その結果として、特にトランジスタが静電変換器のアームに属し、前記アームが短絡を形成するときにトランジスタが遮断される場合には、トランジスタが遮断されるときにトランジスタに現れる過電圧を低減する必要がある。
【０００６】
この過電圧を低減するための知られている解決策は、下記にある。
- 高電圧ダイオードを用いて、もし必要ならば直列のツェナーダイオードおよび抵抗を用いてトランジスタの制御電極以外の電極間の電圧を制限すること。
- トランジスタの制御電極のための電位の2つの異なる値、すなわち伝導状態へのトランジスタのスイッチングに対応する第1の値、およびトランジスタの遮断に対応する、第1の値よりも低い第2の値を設定するトランジスタの制御回路を使用すること。制御電極の電位は、トランジスタが遮断されるときに、より低いので、過電圧は、低減される。
- 制御電極と制御回路との間に2つの異なるゲート抵抗を提供することであり、片方は、トランジスタが属するアームが、短絡を起こすときに、トランジスタを遮断するために使用され、他方は、遮断の他の場合のために使用され、短絡の場合に遮断するために使用されるゲート抵抗は、過電圧を制限するために、他方のゲート抵抗よりも高い値を有する。
【０００７】
これらの解決策はどれも、次の要因、すなわち解決策のコスト、反応速度、解決策の実施によって占有されるスペース、および解決策が実施されるときに引き起こされる電気損失の間で満足のいく妥協を達成しない。
【０００８】
前述の解決策の欠点を克服する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】WO2010/057893
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、この必要性を満たすことを目的とし、本発明は、その態様の1つによると、少なくとも1つのトランジスタを制御するためのデバイスであって、
- 1つの制御電極および2つの他の電極を備える前記トランジスタと、
- トランジスタの制御電極に接続され、主動作モードにおいてトランジスタの状態を制御するように構成される主制御回路と、
- 補助動作モードにおいて、主制御回路とトランジスタの制御電極との間に流れる電流に対抗する補助電流を注入するように構成される補助制御回路とを備えるデバイスを用いて、この目的を達成する。
【００１１】
本発明は特に、トランジスタが、遮断されるとき、それが、トランジスタの制御電極と他の電極の1つとの間でキャパシタの役割を果たすという事実を使用する。補助電流の注入の結果としての制御電極から主制御回路に向かって流れる電流の低減は、トランジスタの他の電極間に流れる電流の時間的変化、およびその結果として寄生インダクタンスに部分的に起因するトランジスタでの過電圧を低減することを可能にする。
【００１２】
従って、補助電流の注入は、トランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の変化を時間的な意味で遅くすることを可能にする。
【００１３】
本発明による補助制御回路は、デバイスで多大なスペースを占有することなく、高コストを招くことなく、かつ高損失を引き起こすことなく、高電圧の出現がトランジスタの1つの寄生インダクタンスまたは複数インダクタンスの端子で検出されるときに速い反応を提供することができる。
【００１４】
さらに、補助制御回路は、従来のドライバと両立することができ、従来のドライバを補完するために使用されてもよい。
【００１５】
本発明の目的では、さらなる制限のない用語「接続される」は、「直接接続される」を表してもよい、すなわちどんな中間構成要素もない、または「間接的に接続される」を表してもよい、すなわち1つもしくは複数の中間構成要素を介する。
【００１６】
主動作モードでは、トランジスタと相互作用することができるのは、主制御回路だけであり、一方、補助動作モードでは、補助制御回路もまた、トランジスタと相互作用する。
【００１７】
補助動作モードの使用が所定条件の存在に依存することも、あり得る。
【００１８】
前記所定条件は、トランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分の値に、またはより正確にはしきい値とのこの値の比較の結果に関係することもある。
【００１９】
補助制御回路は、電流がトランジスタの制御電極から主制御回路に向かって流れるときに補助電流を注入するように構成されてもよい。この事例は、トランジスタの遮断に対応する。この遮断は、制御された方法で実行されてもよい。
【００２０】
もしトランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分のこの値が、しきい値よりも大きいならば、補助動作モードが、補助電流を注入することによって、使用されてもよい。もしトランジスタが、静電変換器のアームの一部を形成するならば、しきい値は、短絡が前記アームで起こった後にトランジスタが遮断されるときに超えられるように選択されてもよい。しきい値が、超えられたので、有害な過電圧が、トランジスタが遮断されるときにトランジスタの端子に現れることもある。
【００２１】
一変形形態では、しきい値は、トランジスタが属するアームでの短絡の予備的生起なしにトランジスタが遮断されるときに超えられるように選択されてもよい。
【００２２】
本デバイスは、所定条件の存在を検出するための要素を含んでもよい。この要素は例えば、トランジスタの別の電極の寄生インダクタンスの端子にかかる電圧を測定するための要素である。この電極に流れる電流の時間微分の線形イメージである、この電圧の測定は、前述の比較が行われることを可能にすることもある。問題になっている寄生インダクタンスは例えば、数nHの程度の値を有する。
【００２３】
本デバイスは、制御電極と主制御回路との間に挿入される制御抵抗(上で述べられたゲート抵抗に似ている)を備えてもよい。補助制御回路は、制御抵抗と制御電極との間に挿入されるノードに補助電流を注入するように配置されてもよい。知られている解決策と対比してみると、例えば、トランジスタの遮断という特定の事例のための他の制御抵抗は、提供されない。
【００２４】
本デバイスは、主制御回路とトランジスタの制御電極との間に位置決めされる、特に「プッシュプル」型の電力増幅器回路を備えてもよく、補助制御回路は、補助動作モードが使用されるときに、注入される補助電流が電力増幅器回路を通って流れるように配置される。電力増幅器回路の上流の補助制御回路の位置のために、この補助制御回路の構成要素は、より低い電力のために設計されてもよく、それらのコストは、より低いこともある。
【００２５】
補助制御回路は、トランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分の値を設定値の近くに固定するように構成されてもよい。この設定値は、トランジスタの劣化を防止するように選択されてもよい。設定値は、しきい値以下であってもよく、そのしきい値は、アームが短絡を起こした後にトランジスタが遮断されるときに、またはこの短絡の生起にかかわらずトランジスタが遮断されるときに超えられるように選択されてもよくまたはされなくてもよい。
【００２６】
補助制御回路は、例えば、
- トランジスタの他の電極の1つと所定条件の存在を検出するための要素の一部を形成するトランジスタとの間で直列の第1の抵抗と、
- 所定条件の存在を検出するための要素の一部を形成する前記トランジスタと電圧源との間で直列の第2の抵抗とを備え、所定条件の存在を検出するための要素のトランジスタに接続されるこの第2の抵抗の端子はさらに、補助電流が注入されるときに補助電流が流れるトランジスタの制御電極に接続される。
【００２７】
固定は、第1の抵抗と第2の抵抗との間の比率の値の選択によって達成されてもよい。この比率は、例えば1から10の範囲であり、例えば5に等しい。
【００２８】
一変形形態では、本デバイスは、この種の電力増幅器回路を含まなくてもよい。
【００２９】
さらなる変形形態では、本デバイスは、主制御回路と制御電極との間に位置決めされる、特に「プッシュプル」型の電力増幅器回路を備えてもよく、補助制御回路は、補助動作モードが使用されるときにこの電力増幅器回路とトランジスタとの間に電流を注入するように配置される。
【００３０】
トランジスタは、IGBT型であってもよく、制御電極は、ゲートである。この場合、トランジスタが、遮断されるときは、キャパシタが、トランジスタのゲートとエミッタとの間に存在すると考えられてもよい。所定条件が満たされるかどうかを決定するために、エミッタの寄生インダクタンスでの電流の時間的変化が、監視されてもよい。
【００３１】
この場合、もしトランジスタが、直列の2つのトランジスタを備えるアームの一部を形成するならば、エミッタの寄生インダクタンスは、次の通りであり、
- アームの下部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地(また「トランジスタの制御エミッタ」とも呼ばれる)と電力接地との間の寄生インダクタンスであり、
- アームの上部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地と他のトランジスタのコレクタとの間の寄生インダクタンスである。
【００３２】
一変形形態では、トランジスタは、電界効果トランジスタであってもよく、制御電極は、ゲートである。この場合、トランジスタが、遮断されるときは、キャパシタが、トランジスタのゲートとソースとの間に存在すると考えられてもよい。所定条件が満たされるかどうかを決定するために、ソースの寄生インダクタンスでの電流の時間的変化が、監視されてもよい。
【００３３】
この場合、もしトランジスタが、直列の2つのトランジスタを備えるアームの一部を形成するならば、ソースの寄生インダクタンスは、次の通りであり、
- アームの下部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地(また「トランジスタの制御ソース」とも呼ばれる)と電力接地との間の寄生インダクタンスであり、
- アームの上部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地と他のトランジスタのドレインとの間の寄生インダクタンスである。
【００３４】
一変形形態では、トランジスタは、バイポーラトランジスタであってもよく、制御電極は、ベースである。この場合、トランジスタが、遮断されるときは、キャパシタが、トランジスタのベースとエミッタとの間に存在すると考えられてもよい。所定条件が満たされるかどうかを決定するために、エミッタの寄生インダクタンスでの電流の時間的変化が、監視されてもよい。
【００３５】
この場合、もしトランジスタが、直列の2つのトランジスタを備えるアームの一部を形成するならば、エミッタの寄生インダクタンスは、次の通りであり、
- アームの下部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地(また「トランジスタの制御エミッタ」とも呼ばれる)と電力接地との間の寄生インダクタンスであり、
- アームの上部でのトランジスタについては、それは、トランジスタの制御接地と他のトランジスタのコレクタとの間の寄生インダクタンスである。
【００３６】
補助制御回路は、補助電流を生成するための電気エネルギー源を備えてもよい。この電気エネルギー源は、補助制御回路の一部を形成してもよくまたはしなくてもよく、例えば主制御回路と共有される。
【００３７】
本デバイスは、複数のトランジスタ、例えば同じアームに属する複数のトランジスタまたは同じアームで並列の複数のトランジスタまたは異なるアームに属する複数のトランジスタを制御するために使用されてもよい。
【００３８】
アームが属する静電変換器は、車両、例えばハイブリッドまたは電気自動車上の搭載回路の一部を形成してもよい。この静電変換器は、車両の高電圧電池のための充電回路の一部を形成してもよい。一変形形態では、静電変換器は、車両の電気モータのステータまたはロータに電力を供給する回路の一部を形成してもよい。さらなる変形形態では、静電変換器は、高電圧電池を充電し、また電気モータのステータに電力を供給もする回路の一部を形成してもよく、この種の回路の例は、出願WO2010/057893で開示される。
【００３９】
静電変換器は、その用途に応じてDC/DC電圧コンバータまたはDC/AC電圧コンバータであってもよく、また整流器またはインバータとも呼ばれる。
【００４０】
その態様の別の態様では、本発明はまた、デバイスを用いて、1つの制御電極および2つの他の電極を備えるトランジスタを制御するための方法であって、デバイスは、トランジスタに加えて、
- トランジスタの制御電極に接続され、主動作モードにおいてトランジスタの状態を制御するように構成される主制御回路と、
- 補助動作モードにおいて、主制御回路とトランジスタの制御電極との間に流れる電流に対抗するために補助電流をトランジスタの制御電極に注入するように構成される補助制御回路とを備え、
補助動作モードは、所定条件が存在するときに使用される、方法も提案する。
【００４１】
所定条件は、トランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分の値に、またはより正確には、しきい値とのこの値の比較の結果に関係することもある。
【００４２】
しきい値は、トランジスタが属する静電変換器の前記アームで短絡が起こった後にトランジスタが遮断されるときにトランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分が取る値によって超えられるように選択されてもよい。このアームは、トランジスタと直列の少なくとも1つのスイッチングセルを備えてもよい。この場合、補助制御回路は、アームでの短絡の後にトランジスタを遮断するために使用される。
【００４３】
一変形形態では、しきい値は、短絡が前記アームで必ずしも起こることなく、トランジスタが遮断されるときにトランジスタの制御電極以外の電極間に流れる電流の時間微分が取る値によって超えられるように選択されてもよい。この場合、もしトランジスタが劣化することもあるリスクがあるならば、補助制御回路は、トランジスタの各遮断のために補助動作モードを使用してもよい。
【００４４】
所定条件を検出するために、例えば、トランジスタの制御電極以外の電極の1つ、例えばバイポーラもしくはIGBTトランジスタの場合はエミッタ、または電界効果トランジスタの場合はソースの寄生インダクタンスの端子での電圧を測定することが、可能である。
【００４５】
上記のデバイスとの関連で述べられる特徴のいくつかまたはすべては、本制御方法に適用可能である。より具体的には、静電変換器は、DC/DC電圧コンバータまたはDC/AC電圧コンバータであってもよい。
【００４６】
本発明は、その例示的な実施形態の次の説明を読むことによって、かつ添付の図面を調べることによって、より容易に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術によるトランジスタのための制御デバイスを概略的に示す図である。
【図２】トランジスタが遮断されるときの、図1のデバイスのトランジスタの等価モデルを概略的に示す図である。
【図３】本発明による制御デバイスを概略的に示す図である。
【図４】図3によるデバイスの例示的な実施形態を示す図である。
【図５】図1によるデバイスおよび図4によるデバイスのトランジスタと関連する、異なる電気量を示す図である。
【図６】図3によるデバイスの別の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図1は、従来技術による少なくとも1つのトランジスタ101を制御するためのデバイス100の例を示す。この場合、IGBT型トランジスタであるトランジスタ101に加えて、デバイス100は、トランジスタ101の状態を制御するように構成される、時には英語の用語「ドライバ(driver)」によって知られる、主制御回路102を備える。ゲート抵抗103は、主制御回路102とトランジスタ101のゲートとの間に挿入され、ゲートと主制御回路102との間に流れる電流は、このゲート抵抗103を通り抜ける。
【００４９】
図1はまた、トランジスタ101のエミッタの寄生インダクタンス106も示す。
【００５０】
図2は、トランジスタ101が遮断されるときにトランジスタ101のエミッタとゲートとの間で使用されてもよい等価モデルを示す。電流igがそのとき、トランジスタ101のゲートから主制御回路102に向かって流れ、この条件は、図2のモデルによると、キャパシタの放電に対応する。
【００５１】
従来技術の解決策の欠点に応えて本発明によって提案される解決策が、図3を参照して今から概略的に述べられることになる。
【００５２】
図3は、少なくとも1つのトランジスタ2を制御するためのデバイス1を示す。ここで述べられる例では、このトランジスタは、静電変換器、より一般的にインバータまたは整流器として知られる、例えばDC/DC電圧コンバータまたはDC/AC電圧コンバータのアームの一部を形成する。フリーホイールダイオード(図示されず)が、アームのためのスイッチングセルを形成するためにトランジスタ2と逆並列に取り付けられてもよい。
【００５３】
ここで述べられる例では、トランジスタ2は、IGBT型であり、ゲートである制御電極、ならびにエミッタおよびコレクタである2つの他の電極を備える。
【００５４】
ここで考えられる例では、アームのすべてのトランジスタは、アームが短絡を起こしてもよいように、同時に伝導状態であってもよい。トランジスタ2の制御電極以外の電極間に流れる電流はそのとき、かなり増加することもある。
【００５５】
デバイス1はさらに、
- トランジスタ2のゲートに接続され、主動作モードにおいてトランジスタの状態を制御するように構成される主制御回路3と、
- 図3で非常に概略的に示される、補助制御回路5とを備える。
【００５６】
回路5は、図3の例ではトランジスタ2のゲートと、主制御回路3と直列に取り付けられる制御抵抗14との間に位置決めされるノード12で、以下で述べられるように、補助電流ig0をトランジスタ2のゲートに注入することによって補助動作モードを使用するように構成される。
【００５７】
図3で示されるように、補助制御回路5は、補助動作モードが使用される前に所定条件の存在を検出するように構成される要素16を備えてもよい。ここで述べられる例では、この所定条件は、トランジスタのエミッタでの電流の時間微分の値としきい値との間の比較に関係する。この所定条件は、特にこのトランジスタ2が一部を形成するアームで短絡が起こったときにトランジスタ2の遮断が生じたかどうかを決定することを可能にし、この短絡の出現は、トランジスタ2が遮断されるときにトランジスタ2のエミッタとコレクタとの間に流れる電流の時間微分の急激な変化によって示される。それ故に、しきい値は、短絡が起こったときにトランジスタのこの遮断が検出されるように選択されてもよい。
【００５８】
本発明の場合、検出要素16は、トランジスタ2の寄生インダクタンス19の端子での電圧を測定する。もしトランジスタが、コンバータアームの下部に位置するならば、この電圧は、トランジスタ2の制御接地とトランジスタ2の電力接地との間に現れ、これらの2つの接地は、使用されるトランジスタモジュールで利用可能である。
【００５９】
電圧の測定値としきい値との間で要素16によって行われる比較に従って、補助電流ig0の注入を可能にするまたは防止するために、コマンドが、トランジスタ2が遮断されるときにスイッチ18に送られる。このスイッチ18は例えば、電気エネルギー源20とノード12との間で直列に取り付けられる。電気エネルギー源20は例えば、15Vの電圧を配送し、述べられる例ではそれは、主制御回路3の一部を形成する。
【００６０】
もし必要ならば、抵抗22がまた、補助制御回路5に組み込まれてもよい。
【００６１】
ノード12に注入される電流ig0は、トランジスタ2のゲートに流れる電流igに対抗するように選択される。それ故に、トランジスタのゲートに流れる電流は、igではなくなり、ig - ig0になる。電流ig0の振幅は、1Aから10Aの範囲であってもよい。
【００６２】
トランジスタ2が、遮断されるとき、すなわち図2または図3のモデルによるキャパシタが、放電されるとき、トランジスタ2のゲートに流れる電流は、低減され、それによってまたトランジスタ2のエミッタとコレクタとの間に流れる電流の時間的変化も低減する。前に述べられたように、この時間的変化は、トランジスタ2を劣化させることもある過電圧を生じさせる。それ故に、トランジスタの端子に現れる過電圧は、トランジスタが遮断されるときに低減される。
【００６３】
図4は、デバイス1の一例の構造を示す。トランジスタ2は、他のトランジスタ28がインダクタンスの形で示されるアーム27に属し、その結果アーム27での短絡の確立は、トランジスタ2の状態だけに依存する。
【００６４】
図示されるように、要素16は、1つのバイポーラトランジスタ30ならびに2つの抵抗31および32を備える。この例では、トランジスタ30は、NPN型である。そのエミッタは、トランジスタ2のエミッタに直接接続され、一方そのベースは、抵抗31の第1の端部に直接接続され、その第2の端部は、トランジスタ2の出力端子に接続され、一方トランジスタ2の出力端子は、静電変換器のアームでのトランジスタ2の位置に応じて、接地に接続されてもよくまたはされなくてもよい。抵抗32は、トランジスタ30のベースとそのエミッタとの間に取り付けられる。
【００６５】
それ故に、要素16は、トランジスタ2のエミッタとその出力端子との間に存在する寄生インダクタンス19の端子での電圧を測定することを可能にする。もしインダクタンス19の端子での電圧が、しきい値よりも大きくなるならば、トランジスタ30は、状態を変えて、伝導状態になり、この状態変化は、スイッチ18によって感知されて、電流ig0が電気エネルギー源20からノード12に注入されることを可能にするようにスイッチ18を閉じさせる。
【００６６】
図4の例では、スイッチ18は、MOSFET型の電界効果トランジスタであり、2つの抵抗36および37と関連付けられる。抵抗36は、トランジスタ18のゲートとバイポーラトランジスタ30のコレクタとの間に挿入され、一方抵抗37は、トランジスタ18のゲートとソースとの間に挿入される。電気エネルギー源20は、トランジスタ18のソースに接続される。トランジスタ18のドレインはまた、抵抗22に接続されもする。
【００６７】
次の数値は例えば、図4の制御デバイス1の要素のために選択される。抵抗14、22、31、32、36および37は、4.7Ω、1Ω、100Ω、1kΩ、4.7Ωおよび1kΩのインピーダンスをそれぞれ有する。電気エネルギー源20は、約15Vの電圧を供給する。寄生インダクタンス19は例えば、2.7nHの値を有する。
【００６８】
図5は、
- その上部では、トランジスタ2のコレクタとエミッタとの間のV単位での電圧の変化、
- その中央部では、トランジスタ2のゲートとエミッタとの間のV単位での電圧の変化、
- その下部では、トランジスタ2のコレクタからエミッタに向かって流れるkA単位での電流の変化を示す。
【００６９】
ここで図示される例では、トランジスタ2は、瞬間5μsと15μsとの間で伝導状態であり、15μsで遮断させられる。他のトランジスタ28について選択されるモデルのため、短絡が、瞬間5μsと15μsとの間でアーム27に確立される。
【００７０】
図5の各部では、曲線a)は、図1によるデバイス100に対応し、一方曲線b)は、図4によるデバイス1に対応する。図5の下部で分かるように、トランジスタ2の遮断状態への変化によるトランジスタ2のエミッタとコレクタとの間に流れる電流の低減は、本発明による補助制御回路5が、補助電流ig0をトランジスタ2の制御電極に注入するとき、はるかにより遅い。それ故に、図5の上部で示されるように、トランジスタ2のコレクタとエミッタとの間で瞬間15μsに現れる過電圧は、大幅に低減される。
【００７１】
例えば、この図5の上部では、曲線a)による過電圧は、250Vを超える程度であり、一方過電圧は、曲線b)によると約80Vの程度だけであることが分かる。それ故に、この過電圧およびそれと関連する否定的な結果は、かなり低減される。
【００７２】
図3で示される制御デバイス1の別の例示的な実施形態が、図6を参照して今から述べられることになる。この場合、検出要素16は、MOSFET型の電界効果トランジスタ30を備え、そのゲートは、トランジスタ2の出力端子に接続され、そのソースは、第1の抵抗40およびキャパシタ41の並列配置によって形成されるフィルタを介してトランジスタ2のエミッタに接続される。
【００７３】
さらに、抵抗43は、トランジスタ2のゲートとそのエミッタとの間に接続される。
【００７４】
この例では、デバイス1は、プッシュプル型の電力増幅器回路44を備える。回路44は、共通のコレクタ回路で同じ利得を有するPNPトランジスタおよびNPNトランジスタを使用する、知られている方法で形成される。これらのトランジスタのベースはまた、直接接続もされる。この例では、抵抗14は、主制御回路3と回路44のトランジスタのベースとの間に挿入され、一方別の抵抗45は、プッシュプル回路44とトランジスタ2との間に挿入される。
【００７５】
補助制御回路5のスイッチ18は、この例ではMOSFETトランジスタであり、そのゲートは、検出要素16のトランジスタ30のドレインに接続され、そのソースは、電気エネルギー源20に接続され、そのドレインは、回路44のトランジスタのベースに接続される。
【００７６】
第2の抵抗50は、MOSFETトランジスタ18と関連付けられ、第2の抵抗50は、このトランジスタ18のゲートをそのソースに接続する。
【００７７】
この例では、しきい値は、アーム27での短絡の後にトランジスタ2が遮断されるときに超えられるように選択されない。しきい値は、アーム27での短絡の事前の生起なしにトランジスタ2が遮断されるときに超えられてもよい。
【００７８】
次の数値は例えば、図6の制御デバイス1の要素のために選択される。抵抗14、40、43、45および50は、100Ω、200Ω、47kΩ、3Ωおよび1kΩのインピーダンスをそれぞれ有する。電気エネルギー源は、約15Vの電圧を提供する。寄生インダクタンス19は例えば、2nHの値を有する。キャパシタ41は例えば、220pFのキャパシタンスを有する。この例では、第1の抵抗40と第2の抵抗50との間の比率は、5であり、この比率は、寄生インダクタンス19の端子での電圧が、トランジスタ2が劣化されない値に固定されることを可能にする。
【００７９】
もし寄生インダクタンス19の端子での電圧が、しきい値を上回るならば、トランジスタ30は、伝導状態になり、それによってまたトランジスタ18も伝導状態にする。電流ig0はそのとき、電気エネルギー源20からトランジスタ18、回路44を通り、トランジスタ2のゲートに至るまで流れることができる。
【００８０】
本発明は、上で述べられた例に限定されない。
【００８１】
特に、トランジスタ2は、IGBT型のトランジスタとして述べられているが、それは、電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタであってもよい。
【００８２】
1つのトランジスタだけが、ここで述べられる例での制御デバイス1によって制御されるが、静電変換器の同じアームでの複数のトランジスタが、それらの遮断を制約するためにデバイス1によって制御されることもあり得る。
【００８３】
表現「1つを備える」は、別段の定めがない限り、表現「少なくとも1つを備える」と同義であると理解すべきである。
【符号の説明】
【００８４】
1  本発明による制御デバイス
2  トランジスタ
3  主制御回路
5  補助制御回路
12  ノード
14  抵抗
16  検出要素
18  スイッチ、トランジスタ
19  寄生インダクタンス
20  電気エネルギー源、電圧源
22  抵抗
27  アーム
28  トランジスタ
30  トランジスタ
31  抵抗
32  抵抗
36  抵抗
37  抵抗
40  第1の抵抗
41  キャパシタ
43  抵抗
44  電力増幅器回路
45  抵抗
50  第2の抵抗
100  従来技術による制御デバイス
101  トランジスタ
102  主制御回路
103  ゲート抵抗
106  寄生インダクタンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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