(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体スイッチ（２）のドライバ回路（６）内部で信号電圧を伝送するための回路において、
−第１信号電圧（ＵＳ１）のための、第１基準電位（Ｐ１）を有する、ドライバ回路（６）の１次側（８ａ）に配置されている信号入力（１４ａ）と、
−１次側（８ａ）に配置され、第１信号電圧（ＵＳ１）と相関関係のある電流（Ｉ、Ｉ’）を生成するために機能する電流源（１６、１６’）と、
−電流（Ｉ、Ｉ’）を搬送するための、電流源（１６、１６’）に接続されかつドライバ回路（６）の１次側（８ａ）から第２基準電位（Ｐ２）を有する２次側（８ｂ）へ連結している接続ライン（２０、２０’）と、
−２次側（８ｂ）に配置され、接続ライン（２０、２０’）に接続され、電流（Ｉ、Ｉ’）を、この電流（Ｉ、Ｉ’）と相関関係のある第２信号電圧（ＵＳ２）に変換するために機能する電流・電圧変換器（２４、２４’）と、
−２次側（８ｂ）に配置されている第２信号電圧（ＵＳ２）のための信号出力（１４ｂ）とを備えていること、及び
−電流源（１６、１６’）と接続ライン（２０、２０’）とが、それぞれ２重の構成をもって、信号入力（１４ａ）と電流・電圧変換器（２４、２４’）との間に存在し、接続ライン（２０、２０’）と共に各電流源（１６、１６’）が、第１基準電位（Ｐ１）が第２基準電位（Ｐ２）より低い場合又は高い場合の各場合のための信号伝送のために機能すること
を特徴とする回路。
【請求項２】
電流源（１６、１６’）が、接続ライン（２０）とは反対側で、第１基準電位（Ｐ１）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
信号入力（１４ａ）が第１基準電位（Ｐ１）に関連していることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の回路。
【請求項４】
電流源（１６、１６’）が、第１信号電圧（ＵＳ１）によって制御される被制御電流源であり、信号入力（１４ａ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路。
【請求項５】
電流源（１６、１６’）が、１次側（８ａ）と２次側（８ｂ）との間の、少なくとも最大電圧差に対して耐電圧である電流源であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路。
【請求項６】
電流源（１６、１６’）が、接続ライン（２０、２０’）に接続されている耐電圧高圧トランジスタ（５０、５０’）を含んでいることを特徴とする、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
接続ライン（２０、２０’）が、１次側（８ａ）と２次側（８ｂ）との間で動作する極性反転保護器（５８、５８’）及び／又は電流制限器（６０、６０’）を割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路。
【請求項８】
極性反転保護器（５８、５８’）が接続ライン（２０、２０’）内のダイオードであり、及び／又は、電流制限器（６０、６０’）が接続ライン（２０、２０’）内の抵抗であることを特徴とする、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
電流・電圧変換器（２４、２４’）が、接続ライン（２０、２０’）とは反対側で、２次側（８ｂ）の供給電圧（Ｖ２）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１０】
信号出力（１４ｂ）が第２基準電位（Ｐ２）に関連していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１１】
電流・電圧変換器（２４）が、接続ライン（２０）から流れて来る電流（Ｉ）を、第２信号電圧（ＵＳ２）に変換されることになる電流（ＩＳＰ）に変換するためのカレントミラー回路（６２）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１２】
電流・電圧変換器（２４）が、電流（Ｉ、Ｉ’）を第２信号電圧（ＵＳ２）に変換する抵抗（６６）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１３】
第２信号電圧（ＵＳ２）のための減衰要素（６８）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１４】
減衰要素（６８）が、第２信号電圧（ＵＳ２）が存在するところのキャパシタであることを特徴とする、請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
−第１信号電圧（ＵＳ１）が、第１基準電位（Ｐ１）を有する、ドライバ回路（６）の１次側（８ａ）に配置されている信号入力（１４ａ）に印加されるステップと、
−１次側（８ａ）に配置されている電流源（１６、１６’）が、第１信号電圧（ＵＳ１）と相関関係のある電流（Ｉ、Ｉ’）を生成するステップと、
−電流源（１６、１６’）に接続されている接続ライン（２０、２０’）が、ドライバ回路（６）の１次側（８ａ）から第２基準電位（Ｐ２）を有する２次側（８ｂ）へ電流（Ｉ、Ｉ’）を搬送するステップと、
−２次側（８ｂ）に配置され、接続ライン（２０、２０’）に接続されている電流・電圧変換器（２４、２４’）が、電流（Ｉ、Ｉ’）を、この電流（Ｉ、Ｉ’）と相関関係のある第２信号電圧（ＵＳ２）に変換するステップと、
−第２信号電圧（ＵＳ２）が２次側（８ｂ）に配置されている信号出力（１４ｂ）で出力されるステップとを備えており、
−電流源（１６、１６’）と接続ライン（２０、２０’）とが、それぞれ２重の構成をもって、信号入力（１４ａ）と電流・電圧変換器（２４、２４’）との間に存在し、電流（Ｉ、Ｉ’）が接続ライン（２０、２０’）と共に各電流源（１６、１６’）を介して導かれ、この各電流源（１６、１６’）が、第１基準電位（Ｐ１）が第２基準電位（Ｐ２）より低い場合又は高い場合の各場合のための信号伝送のために機能すること
を特徴とする、パワー半導体スイッチのドライバ回路（６）内部での信号電圧伝送のための方法。
【請求項１６】
電流（Ｉ、Ｉ’）が、２次側（８ｂ）の供給電圧（Ｖ２）から１次側（８ａ）の基準電位（Ｐ１）へ流れることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
−２次側（８ｂ）の電流（Ｉ）が、カレントミラー回路（６２）によって、相関関係のあるミラー電流（ＩＳＰ）に変えられることと、
−電流・電圧変換器（２４）が、ミラー電流（ＩＳＰ）を第２信号電圧（ＵＳ２）に変換することとを備えていることを特徴とする、請求項１５又は１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
第１信号電圧（ＵＳ１）及び／又は第２信号電圧（ＵＳ２）及び／又は電流（Ｉ、Ｉ’、ＩＳＰ）が、ローパスフィルタリングされることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体スイッチのドライバ回路内部で信号電圧を伝送するための回路と方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体スイッチは、駆動するために、いわゆるドライバ回路を必要とする。このドライバ回路は、１次側と２次側とを有し、この２次側は、電位によって１次側と境界を成している。１次側には、パワー半導体スイッチのためのスイッチをオン／オフする信号の形態である信号電圧が、例えば１次側に基準電位として設備のアースを有する例えば標準５Ｖの論理回路によって、ドライバ回路に供給される。
【０００３】
従って、２次側と半導体スイッチとは、これらの基準電位とともにパワー半導体スイッチの電位にあり、例えば設備のアースより１０Ｖ高い。半導体スイッチがスイッチング動作する間、特に、２次側のかつ半導体スイッチの基準電位は、高くあるいは低く大きく変動することができる。その結果、１次側と２次側には電位差がある。例えばフォークリフトトラックで用いられる、ローパワークラスのパワー半導体スイッチの場合には、１次側と２次側との間の最大電位差は、この場合例えば２００Ｖである。
【０００４】
半導体スイッチを直接駆動するために、１次側で使用できるスイッチング電圧より（もっと強力でかつ例えばもっと高い）スイッチング電圧が２次側で使用できるようになっている。従って、スイッチング信号あるいはスイッチング電圧は、適宜増幅あるいは調整されて、１次側から２次側へ、すなわち電位の境界を越えてドライバ回路内部で伝送されなければならない。このために、様々な解決手段が知られている。
【０００５】
トランスを用いた動力パルスによる駆動動力の直接伝送が周知である、すなわちスイッチング信号自体が、トランスを用いて１次側から２次側へ伝送される。この場合、２次側のスイッチング入力、すなわち例えばパワー半導体スイッチのゲートは、例えばトランスの出力に直接接続される。
【０００６】
２次側エッジ記憶装置と連係している、駆動パルスのトランスをベースにした伝送もまた周知である。これは、例えば信号の各状態変化（ハイからローへあるいはローからハイへ）のための微分器としてキャパシタを用いて、スイッチング状態ハイとローとを有する、１次側の論理信号から生成される異なる極性を有するパルスを伴う。パルスは、ＲＦトランスを用いて１次側から２次側へ伝送される。２次側に配置されて、例えばフリップフロップの形態をしたエッジ記憶装置があり、１つの極性のパルスによって状態が保持され、もう１つの極性のパルスによって状態が解除されるので、入力信号に対応する論理信号を供給する。従って、この場合、スイッチング信号自体よりむしろ、この信号の状態変化だけがトランスを用いて伝送され、パワー半導体スイッチのスイッチング状態、すなわちオンあるいはオフは、２次側エッジ記憶装置で記憶される。
【０００７】
出力側エッジ記憶装置によるパルスの容量性伝送もまた周知である。これは、各状態変化のための上述した論理信号から生成される異なる極性を有する電流パルスを伴う。パルスは、キャパシタあるいは微分器としてのキャパシタを用いて１次側から２次側へ伝送される。前述したエッジ記憶装置は、電流パルスあるいはこのパルスによってレジスタに生成される各電圧降下を用いて、上述の方式に対応する方式で駆動される。
【０００８】
最後に、２次側フリップフロップ記憶装置による電圧及び／又は電流パルスの伝送が周知であり、電流パルスが、高圧トランジスタを用いて２次側へ伝送され、２次側で例えば上述したフリップフロップを再駆動する、上述した論理信号から電流パルスを生成することを伴う。
【０００９】
例えば周波数のコード化によりスイッチングパルスをコード化し、２次側あるいは出力側でデコードすることも周知である。この場合、例えば異なる周波数を有するパルスは、信号の論理状態あるいは状態変化に従って、コード化装置を用いて前述した論理信号から生成される。出力側のパルスの伝送は、ＲＦトランスを用いて再度成される。次に、デコードする論理は再度２次側に配置され、デコートする論理は例えば異なる周波数を有するパルスによって保持されかつ解除されるので、上述した出力信号を再度供給する。
【００１０】
周知の解決手段は全て欠点を有する。伝送のトランスベース形態は、大抵大きな値の許容範囲で苦慮させる大きな誘導コンポーネントを必要とする。パルス伝送方法の全てに共通することは、例えばパルス伝送の間の干渉の結果生じるパルスの誤伝送が、周期が続く間ずっと、すなわち次のパルスが現れるまでパワー半導体スイッチの誤ったスイッチング状態を引き起こす可能性があることである。例えばエッジ記憶装置あるいはフリップフロップのような２次側状態記憶装置は、短時間の干渉の結果、このような状態記憶装置を駆動する間と状態記憶装置自体においてと両方で、状態記憶装置が正確なパルスあるいは正確な情報によって再び正確なスイッチング状態にスイッチされるまで、パワー半導体スイッチの長時間の誤ったスイッチング状態が生じる危険を常に伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、パワー半導体スイッチのドライバ回路内部で信号電圧を伝送するための改善された回路と改善された方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
回路に関しては、課題は、パワー半導体スイッチのドライバ回路内部で信号電圧の伝送を可能にする回路を用いて達成される。この回路は、第１信号電圧のための、すなわち上述した駆動論理によってドライバ回路あるいはドライバ回路の１次側に供給されるスイッチング信号のための信号入力を含んでいる。信号入力はドライバ回路の１次側に配置され、１次側は第１基準電位を有する。言い換えると、１次側に組み込まれる電気コンポーネントは、例えばスイッチングモジュール全体のあるいはドライバ回路が実装される設備の装置のアースであるこの基準電位に関連している。
【００１３】
さらに、回路は、同様にドライバ回路の１次側に配置されている電流源を備えている。電流源は電流を生成するために機能し、電流あるいはその電流密度は第１信号電圧、すなわちその電圧値と相関関係にある。従って、この相関関係のために、電流源によって生成される電流は、信号電圧の情報内容を搬送する。例えば、最も単純な場合では、定められた電流が、信号電圧がある場合に流れ、信号電圧がない場合に流れない。
【００１４】
さらに、回路は、ドライバ回路の１次側から２次側へ連結している接続ラインを備えている。この場合、ドライバ回路の２次側は、通常第１基準電位とは異なる第２基準電位を有する。従って、接続ラインは、１次側と２次側との間の電位差あるいは電位の境界をブリッジする。１次側では、接続ラインは、電流源に接続されているので電流源によってそれぞれ生成される電流を搬送し、次に、この電流は１次側と２次側とを通って均等に流れる。従って、電流密度を介して、第１信号電圧の情報は２次側に移送される。
【００１５】
さらに、回路は、電流・電圧変換器を含んでおり、この変換器は、２次側に配置され、同様に接続ラインに接続され、この変換器を通って電流源からの電流は流れる。電流・電圧変換器は、電流を第２信号電圧に変換するために機能し、この第２信号電圧は、電流と、次に第１信号電圧と相関関係をもつ。最後に、回路は、ドライバ回路の２次側に信号出力を備えており、このドライバ回路の信号出力において第２信号電圧が半導体スイッチに転送するために出力される。
【００１６】
従って、言い換えれば、本発明に従うと、ドライバ回路内部で、信号電圧は、１次側では、第１信号電圧が電流に変換され、この電流は電位の境界を越えて２次側へ移送され、２次側で第１信号電圧に従う第２信号電圧に変換され直すようなやり方で、１次側から２次側へ伝送される。
【００１７】
本発明に従う回路は、電位の境界を越えた干渉耐性をもつ信号伝送が可能である。回路はほとんどコンポーネントを有さずに実現されるので、単純でありコスト効果がある。
【００１８】
１次側電流源は電流シンクであることが可能で、特に、すなわち２次側から１次側へ目標を定めて制御される電流の流れを可能にするあるいは生成することも可能で、通常２次側から１次側へ低下する電位差のために適している。
【００１９】
この回路の１つの有利な構成では、電流源が、この電流源の１つの側によって接続ラインに、かつ、もう１つの側すなわち接続ラインとは反対側によって１次側の第１基準電位に接続されている。従って、電流源は、１次側の基準電位の方へあるいはこの基準電位から電流を生じさせる。特に２次側の電位が１次側の基準電位より高い場合、電流源は電流を駆動するために最大限に利用可能な電位差を有することができる。
【００２０】
さらなる有利な構成では、１次側の信号入力は第１基準電位に関連している。これは、通常外部の制御論理が１次側と同じ基準電位を有するため、通常外部の制御論理への接続を容易にする。従って、第１信号電圧は、ドライバ回路に直接供給されることが可能である。
【００２１】
特に、本発明の特に単純な実施例は、電流源と信号入力との両方が基準電位に関連している場合現れる。さらなる好適実施例では、電流源が、通常信号電圧によって制御され信号入力を直接有する３電極の被制御電流源であることが可能である。このような電流源は、例えば負帰還として抵抗を有するので、第１信号電圧を直接電流に変換する、例えばトランジスタを使った電流源として容易に実現されることができる。
【００２２】
このようなトランジスタを使った電流源は、ベース側のＲＣフィルタ及び／又はクランピングダイオードによってさらに補足されることができ、信号電圧及び／又は過電圧保護器等の入力側ローパスフィルタリングをもたらす。
【００２３】
さらなる好適実施例では、電流源は、少なくとも１次側と２次側との間の最大電圧差で負荷をかけられることが可能な耐電圧電流源である。その結果、電流源は、１次側と２次側との間の電位差の絶縁あるいは吸収を行う。従って、１次側と２次側との間の電位を解消するための他の予防措置は必要とされない。
【００２４】
耐電圧電流源の特に単純な実施例は、電流源が接続ラインに接続されている耐電圧高圧トランジスタを含んでいる場合現れる。従って、１次側と２次側との間の電位保護はこの１つのコンポーネントによって達成される。
【００２５】
さらなる好適実施例では、接続ラインは、１次側と２次側との間で動作する極性反転保護器、及び／又は、この２つの側の間で動作する電流制限器を割り当てられている。極性反転保護器は、例えば電流が電流源あるいは電流・電圧変換器を通って禁止された方向に流れることはできないことを確実にする。電流制限器は、１次側と２次側との間に対応する大きな電位差がある場合に、最大許容電流が、接続ラインに、そして電流源と電流・電圧変換器とを通って流れることを制限するために供給する。従って、回路のこれらの２つのコンポーネントは、対応する手段によって保護される。
【００２６】
さらなる好適実施例では、極性反転保護器は接続ラインに配置されているダイオードであり、及び／又は、電流制限器は接続ラインに配置されている抵抗である。
【００２７】
従って、電流を制限する抵抗及び／又は極性反転を保護するダイオードは、１次側と２次側との間の速く電位が移動する寄生効果を減衰させる。
【００２８】
回路のさらなる好適実施例では、電流・電圧変換器が、接続ラインとは反対側によって２次側の供給電圧に接続されている。言い換えると、電流は接続ラインから電流・電圧変換器を通って２次側の供給電圧へ流れる。その結果、電流源が１次側の基準電位に接続されているときのような対応する利点が、２次側に生じる。すなわち、電流のための経路の各端の間の最大可能電圧差が、特に電流が２次側から１次側あるいは２次側の供給電圧へ流れる場合に、１次側の基準電位に対して最大電位を有する。
【００２９】
さらなる好適実施例では、２次側の信号出力は第２基準電位に関連している。従って、第２信号電圧は、第１信号電圧と同様に、電位変換を伴わない単純な方式で２次側の次の処理論理に供給されることができる。
【００３０】
しかし、この場合、２次側の供給電圧に接続されている電流・電圧変換器と連係して、通常供給電圧に関連している電流あるいは電流・電圧変換器から得られる電圧を、基準電位に関連している第２信号電圧に変換することは必要である。
【００３１】
従って、１つの有利な構成では、電流・電圧変換器は、カレントミラー回路を含んでおり、接続ラインから流れて来る電流が、ミラー（コピーされた）電流すなわち流れて来る電流と相関関係のある次の電流になる。そして今度は、このミラー電流は、第２信号電圧に変換されることになる。このタイプの典型的な構成では、１次側から２次側へ伝送される電流は、次に２次側の供給電圧からカレントミラー回路と接続ラインと電流源とを通って１次側の基準電位へ流れる。ミラー電流は、２次側の供給電圧から２次側の基準電位へ流れる。ミラー電流自体は、次に２次側の基準電位に関連している第２信号電圧に容易に変換されることができる。
【００３２】
カレントミラー回路は、トランジスタを用いたカレントミラー回路であってもよく、例えば電流を制限するためにエミッタ負帰還として追加の抵抗を含むことができる。
【００３３】
第２信号電圧のための特に単純な電流・電圧変換器を実現するために、電流・電圧変換器は、電流を第２信号電圧に変換する抵抗を含むことができる。
【００３４】
本発明に従う回路のために、信号変化、すなわち、典型的なスイッチング時間より著しく短い時間的間隔における信号電圧での変化を抑制することもまた望ましいことである。このような瞬間的な信号の変動は、例えば第１信号電圧の変動、２次側の電圧のふらつきによる電流の変動等の結果として生じることができる。従って、さらなる好適実施例では、回路は、第２信号電圧のための減衰要素を含んでおり、この減衰要素は、例えば単に、第１信号電圧と相関関係のない、すなわち、例えば上述した電位のふらつきの結果として生じる電流の変動を緩衝するために機能する。対応する減衰要素は、例えば電流源あるいは接続ラインあるいは任意のカレントミラー回路あるいは電流・電圧変換器に割り当てられているローパスフィルタである。
【００３５】
寄生効果を減衰させるための対応するフィルタ要素は、要素の時定数の観点から見て、対応して低減あるいは減少させる場合、本発明に従う回路は、パワー半導体スイッチをスイッチングするための比較的遅い信号の伝送と並ぶ高速データ伝送プロトコルの伝送に適切でもある。その結果、スイッチング信号と並んで、制御信号あるいはプログラムコードのような他の例えば大量の情報が、信号電圧によってドライバ回路の１次側から２次側へ伝送されることも可能である。
【００３６】
特に好適実施例では、減衰要素は、第２信号電圧が存在するところのキャパシタである。言い換えれば、２次側の信号出力は、キャパシタで供給される。
【００３７】
従って、第２信号電圧は、信号出力と並列接続されているキャパシタによってフィルタにかけられるので、パワー半導体スイッチのための計測可能な最小のスイッチオン時間、すなわち短いパルス抑制と全体的に回路の増大された干渉耐性とをもたらす。
【００３８】
さらなる好適実施例では、回路は、２つの電流源と、信号入力と電流・電圧変換器との間の２つの接続ラインとをそれぞれ含んでいる。従って、各電流源と接続ラインとは共に個別の信号あるいは信号入力と電流・電圧変換器との間の電流路を形成する。１つの信号路は、２次側の基準電位が１次側の基準電位より高い場合に用いられる。そして電流が物理的な視点から見て２次側から１次側へ流れるが、情報は反対方向に移送される。もう１つの信号路は、２次側の基準電位が１次側の基準電位より低いときに用いられる。そして電流は物理的な視点から見て１次側から２次側へ流れ、すなわち、これは、情報が移送される方向と同じ方向である。
【００３９】
その結果、１次側と２次側との間の第２信号路は、本発明に従う回路のために用いることができるように成され、第２信号路は、第１信号路に関して相補的な電流方向を有するので、物理的に相補的な信号を搬送することができる。この場合、２つの信号路は、例えばこれを１次側の基準電位の上から下まで動かす２次側の電位変動のように外部が影響を及ぼすようなやり方で、論理的に相互に接続されている。そして、このような変動は、物理的な電流のチョッピングと、関連する出力信号の破損とをもう引き起こさないが、むしろ代替電流路にスイッチする電流を引き起こし、１次側から２次側への論理信号の流れが正確に維持される。
【００４０】
方法に関しては、課題は、パワー半導体スイッチのドライバ回路内部で信号電圧を伝送するための方法を用いて達成され、この方法は以下のステップを備えている。すなわち、第１信号電圧が、上述した、ドライバ回路の１次側の信号入力に印加されるステップと、第１電流源が、信号電圧と相関関係のある電流を生成するステップと、接続ラインが１次側から２次側へ電流を搬送するステップと、電流・電圧変換器が電流を第２信号電圧に変換し、この第２信号電圧が信号出力で出力されるステップとである。
【００４１】
本発明に従う方法の利点は、本発明に従う回路と一緒にすでに述べた。
【００４２】
すでに述べたように、方法の１つの好適実施例では、電流は、２次側の供給電圧から１次側の基準電位へ流れる。
【００４３】
同様に述べたように、方法のさらなる好適実施例では、２次側に流れて来る電流は、カレントミラー回路によって流れて来る電流と相関関係のあるミラー電流に変えられ、ミラー電流は、実電流の代わりに電流・電圧変換器に供給される。次に、電流・電圧変換器は、ミラー電流を第２信号電圧に変換する。
【００４４】
すでに述べたように、第１信号電圧及び／又は第２信号電圧及び／又は電流は、ローパスフィルタリングされることもできると好ましい。
【００４５】
本発明をさらに説明するために、それぞれ基本的な概略図である図面と共に典型的な実施例について述べる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】半導体スイッチと、２次側に電流を流す駆動エレクトロニクスとを伴った、本発明に従う回路の基本的な図を示す。
【図２】１次側に電流を流す、図１の回路の具体的な典型的実施例を示す。
【図３】第２代替電流路を備えている、図２の回路の代替実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、パワー半導体スイッチとしてのスイッチ２を示しており、このスイッチ２のスイッチング状態“オン”Ｅと“オフ”Ａは、論理回路４によって設定される。このために、論理回路４は、第１信号電圧ＵＳ１を生成するが、この第１信号電圧ＵＳ１は、スイッチ２を実際に駆動するには十分ではない。これは、スイッチ２がもっと非常に高い信号電圧ＵＳ２を必要とするためである。従って、信号電圧ＵＳ１から信号電圧ＵＳ２を生成するために、ドライバ回路６が論理回路４とスイッチ２との間に接続され、このドライバ回路６は、論理回路４に面している１次側８ａと、スイッチ２に面している２次側８ｂとを有する。１次側８ａと２次側８ｂとは電位差を有し、この電位差は点線１０によって示されている。一例として、１次側８ａはアースとして第１基準電位Ｐ１を有し、２次側８ｂは基準電位Ｐ２を有する。
【００４８】
ドライバ回路６は、回路１２を含んでおり、この回路１２は、論理回路４から来て１次側８ａに到達する第１信号電圧ＵＳ１を信号電圧伝送するために機能する。この信号電圧は、２次側８ｂのスイッチ２に対して第２信号電圧ＵＳ２の形態で出力される。回路１２は、２電極の信号入力１４ａと電流源１６とを備えており、信号入力１４ａは、１次側８ａに配置され、電流源１６は、例えば第１信号電圧ＵＳ１と比例するように、信号電圧ＵＳ１と相関関係のある電流Ｉを生成する。論理回路４は、信号入力１４ａに接続されている。
【００４９】
電流源１６は、この電流源１６の第１電流端子１８ａを介して基準電位Ｐ１に接続され、この第１電流端子１８ａは電流Ｉを搬送し、そして電流源１６は、電流源１６の第２電流端子１８ｂを介して接続ライン２０に接続され、この第２電流端子１８ｂは電流Ｉを搬送し、接続ライン２０は、１次側８ａから電位差１０の境界線を越えて２次側８ｂへ連結している。従って、接続ライン２０は、電流Ｉを２次側８ｂへ移送する。
【００５０】
２次側８ｂでは、接続ライン２０は、電流・電圧変換器２４の第１電流端子２２ａに接続され、電流Ｉは、基準電位Ｐ２に連結している電流端子２２ｂで電流・電圧変換器２４を流れ出る。電流・電圧変換器２４は、電流Ｉを第２信号電圧ＵＳ２に変換し、これにより、２電極の信号出力１４ｂで用いることができる。スイッチ２は、信号出力１４ｂに接続されている。
【００５１】
下記の実施例では、スイッチ２は、最初“オフ”状態Ａの位置にある。信号電圧ＵＳ１は電位Ｐ１に対して０Ｖであり、信号電圧ＵＳ２は電位Ｐ２に対して０Ｖであり、電流Ｉは０Ａである。
【００５２】
スイッチ２でスイッチングするために、論理回路４は、基準電位Ｐ１に対して＋５Ｖの電圧ＵＳ１を生成する。引き続き、電流源１６は、１ｍＡの電流Ｉを供給し、例えば、この電流Ｉは、電流・電圧変換器２４で、基準電位Ｐ２に対して＋１５Ｖの第２信号電圧ＵＳ２に変換され、その結果、スイッチ２は、“オン”状態Ｅに変わる。この場合、基準電位Ｐ１は１０Ｖの電圧差で基準電位Ｐ２より高いため、電流Ｉは１次側８ａから２次側８ｂへ流れる。
【００５３】
図２は、回路１２の代替構成を示しており、通常動作時の基準電位Ｐ２は、基準電位Ｐ１より常に高い。図２では、電流源１６は高圧トランジスタ５０を含んでおり、このトランジスタ５０は、この実施例では２００Ｖまでの耐電圧があり、従って、基準電位Ｐ１と２次側８ｂの供給電圧Ｖ２との間の最大電位差に対する耐電圧である。さらに、電流源１６はエミッタ抵抗５２を含んでおり、このエミッタ抵抗５２はエミッタ負帰還として高圧トランジスタ５０のエミッタに接続されている。さらに、ＲＣフィルタ５４は、信号入力１４ａと電流源１６との間に接続されている。クランピングダイオード５６は、電流端子１８ｂを信号入力１４ａの信号搬送入力に接続している。
【００５４】
同様に、接続ライン２０は、クランピングダイオード５８と、電流を制限する抵抗として、２次側８ｂと１次側８ａとの間の電流を制限するための抵抗６０とを含んでいる。基準電位Ｐ２と基準電位Ｐ１にある所定の電位差のため、図２では電流Ｉが２次側８ｂの供給電圧Ｖ２から１次側８ａの基準電位Ｐ１へ流れる。
【００５５】
図２では、電流・電圧変換器２４はカレントミラー回路６２を含んでおり、この回路６２は、電流端子２２ａに内部接続されているので、電流Ｉは、カレントミラー回路６２とミラー抵抗６４ａとを経由して供給電圧Ｖ２へ流れる。従って、電流・電圧変換器２４では、電流Ｉは、最初に、ミラー抵抗６４ａでミラー電圧ＵＳＰに変換される。このミラー電圧は、供給電圧Ｖ２と関連している。原則として、出力電圧ＵＳ２が２次側８ｂの供給電圧Ｖ２と関連していると認められる場合、ミラー電圧ＵＳＰは、出力電圧ＵＳ２として用いられることが可能である。
【００５６】
ミラー電圧ＵＳＰは、スイッチ２のための論理スイッチング信号を搬送するが、スイッチ２は、実施例では、基準電位Ｐ２と関連しているスイッチング電圧を必要とする。従って、カレントミラー回路６２あるいはさらにミラー抵抗６４ｂを用いて、ミラー電圧ＵＳＰはミラー電流ＩＳＰに変換され、このミラー電流ＩＳＰは元の電流Ｉの代わりに抵抗６６に供給され、この抵抗６６で電流ＩＳＰは最後に信号電圧ＵＳ２に変換される。抵抗６６は基準電位Ｐ２に接続されているため、信号電圧ＵＳ２は同様にこの基準電位と関連しているので、スイッチ２によって直接用いられることが可能である。信号電圧ＵＳ２をローパスフィルタリングするために、フィルタキャパシタ６８は、抵抗６６と並列接続されており、信号電圧ＵＳ２は同様にこのキャパシタの両端で電圧降下する。
【００５７】
図２に従う回路では、スイッチ２がスイッチング動作している間に、短い電圧でさえアンダーシュートしてしまう、すなわち電位Ｐ１さえ下回る電位Ｐ２の変動でもダイオード５８の逆電圧を下回らない限り許される。信号電圧ＵＳ２が、スイッチ２が正確にスイッチされない値を下回ったり、あるいは越えたりしないように、このようなアンダーシュートでさえキャパシタ６８によってフィルタで除去される。
【００５８】
図３は、第２ＲＣフィルタ５４’がＲＣフィルタ５４と並列して信号入力１４ａに接続される方法を示している。この第２ＲＣフィルタは、ＲＣフィルタ５４に対して反転して接続されている、すなわち抵抗が電位Ｐ１に接続されている低い方のラインに配置されている。対応する高圧トランジスタ５０’もまた、電流源１６’を形成するように、ベースＢで電位Ｐ１に、コレクタＣで抵抗５２’を経由してＲＣフィルタ５４’に接続されている。高圧トランジスタ５０’のエミッタＥはダイオード５８’と抵抗６０’とを経由して抵抗６０に接続されており、このダイオード５８’は、ダイオード５８に対して逆方向にバイアスをかけられる。従って、図３は接続ライン２０’を有し、この接続ライン２０’は接続ライン２０に対して相補性があり、同様に信号入力１４ａと電流・電圧変換器２４’との間に接続されており、この電流・電圧変換器２４’は、抵抗６６とキャパシタ６８とから形成されている。結果として、図３に従う回路では、電流ＩあるいはＩ’は、基準電位Ｐ１あるいはＰ２のうち、別の方より高い方の電位に従って、任意に接続ライン２０あるいは２０’を経由して１次側８ａと２次側８ｂとの間を物理的に流れることが可能である。この場合、電流Ｉ’は１次側の電位Ｐ１から生じるので必要とされないため、電流路２０’はカレントミラー回路６２をバイパスせず、従って、カレントミラー回路６２は電流・電圧変換器２４’に含まれない。
【符号の説明】
【００５９】
２  スイッチ
４  論理回路
６  ドライバ回路
８ａ  １次側
８ｂ  ２次側
１０  電位差
１２  回路
１４ａ  信号入力
１４ｂ  信号出力
１６、１６’  電流源
１８ａ、１８ｂ  電流端子
２０、２０’  接続ライン
２２ａ、２２ｂ  電流端子
２４  電流・電圧変換器
５０、５０’  高圧トランジスタ
５２、５２’  抵抗
５４、５４’  ＲＣフィルタ
５６、５８、５８’  クランピングダイオード
６０、６０’  抵抗
６２  カレントミラー回路
６４ａ、６４ｂ  ミラー抵抗
６６  抵抗
６８  キャパシタ
Ｅ  “オン”状態
Ａ  “オフ”状態
ＵＳ１、ＵＳ２  信号電圧
Ｐ１、Ｐ２  基準電位
Ｉ、Ｉ’  電流
Ｖ２  供給電圧
ＵＳＰ  ミラー電圧
Ｂ  ベース
Ｃ  コレクタ
Ｅ  エミッタ

【図１】
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【図２】
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【図３】
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