(57)【要約】  駆動ユニットであって、駆動ユニットの出力端は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ第１のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）および第２のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ２）のゲート端に接続されて、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのオン／オフ切替を同時に制御する、駆動ユニットと、閾値ピンおよび検出ピン（Ｖｄｅｓａｔ）を含む比較ユニットであって、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンは、それぞれ第１のダイオード（Ｄ１）および第２のダイオード（Ｄ３）を用いて第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタ（Ｃ）に接続され、検出ピンは、第１のダイオードおよび第２のダイオードに検出電流を供給し、第１のダイオードおよび第２のダイオードのカソードは、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続される、比較ユニットとを含み、検出ピンにおける電圧が閾値電圧よりも高いとき、駆動ユニットは、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴをオフに切り替わるように制御する、ＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。ＩＧＢＴ短絡検出保護回路は、付加的な保護回路を必要とせずに、逆直列接続している２つのＩＧＢＴの双方向短絡保護を達成する。
2018530297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＧＢＴ短絡検出および保護のためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路において、
ＩＧＢＴのオンへの切替を制御するＰＷＭ駆動信号を生成するための駆動ユニットと、
閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、前記閾値ピンは、閾値電圧に接続され、前記検出ピンは、ダイオードを介して前記ＩＧＢＴのコレクタに接続され、前記検出ピンは、前記ダイオードに検出電流を供給し、および前記ダイオードのカソードは、前記ＩＧＢＴの前記コレクタに接続される、比較ユニットと
を含み、
前記検出ピンにおける電圧が前記閾値電圧よりも大きいとき、前記駆動ユニットは、前記ＩＧＢＴがオフに切り替わるように前記ＩＧＢＴを制御することを特徴とする、
ＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項２】
前記ＩＧＢＴのエミッタは、前記駆動信号の基準接地電圧に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項３】
前記駆動ユニットおよび前記比較ユニットは、単一チップ内に集積されることを特徴とする、請求項１に記載のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項４】
逆直列接続されたＩＧＢＴの対に短絡検出および保護を受けさせるためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路であって、前記ＩＧＢＴの対は、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを含み、および前記第１のＩＧＢＴのエミッタは、前記第２のＩＧＢＴのエミッタに接続される、ＩＧＢＴ短絡検出および保護回路において、
駆動ユニットであって、前記駆動ユニットの出力端子は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する、駆動ユニットと、
閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、前記閾値ピンは、閾値電圧に接続され、前記検出ピンは、それぞれ第１のダイオードおよび第２のダイオードを介して前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴのコレクタに接続され、前記検出ピンは、前記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードに検出電流を供給し、および前記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードのカソードは、それぞれ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの前記コレクタに接続される、比較ユニットと
を含み、
前記検出ピンにおける電圧が前記閾値電圧よりも大きいとき、前記駆動ユニットは、前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴがオフに切り替わるように前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴを制御することを特徴とする、
ＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項５】
第１のフライバックダイオードおよび第２のフライバックダイオードは、それぞれ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの前記コレクタと前記エミッタとの間に逆並列接続されることを特徴とする、請求項４に記載のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項６】
前記駆動ユニットおよび前記比較ユニットは、単一チップ内に集積されることを特徴とする、請求項４に記載のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路。
【請求項７】
ＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路であって、三相ＡＣ電源および３つの逆直列接続されたＩＧＢＴユニットを含むことによって特徴付けられ、各逆直列接続されたＩＧＢＴユニットは、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを含み、前記第１のＩＧＢＴのエミッタは、前記第２のＩＧＢＴのエミッタに接続され、前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの１つのコレクタは、前記三相ＡＣ電源の１つの相に接続され、および前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの他方のコレクタは、前記他の２つのＩＧＢＴユニットの１つのコレクタに接続され、各ＩＧＢＴユニットは、
駆動ユニットであって、前記駆動ユニットの出力端子は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する、駆動ユニットと、
閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、前記閾値ピンは、閾値電圧に接続され、前記検出ピンは、それぞれ第１のダイオードおよび第２のダイオードを介して前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの前記コレクタに接続され、前記検出ピンは、前記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードに検出電流を供給し、および前記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードのカソードは、それぞれ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの前記コレクタに接続される、比較ユニットと
をさらに含み、
前記検出ピンにおける電圧が前記閾値電圧よりも大きいとき、前記駆動ユニットは、前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴがオフに切り替わるように前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴを制御する、
ＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路。
【請求項８】
第１のフライバックダイオードおよび第２のフライバックダイオードは、それぞれ前記第１のＩＧＢＴおよび前記第２のＩＧＢＴの前記コレクタと前記エミッタとの間に逆並列接続されることを特徴とする、請求項７に記載のＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路。
【請求項９】
前記三相ＡＣ電源の各相は、インダクタンスを介して前記ＩＧＢＴユニットの１つに接続されることを特徴とする、請求項７に記載のＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路。
【請求項１０】
前記駆動ユニットおよび前記比較ユニットは、単一チップ内に集積されることを特徴とする、請求項７に記載のＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路および保護回路に関し、具体的には、ＩＧＢＴ短絡検出および保護回路ならびにＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子スイッチとして、ＩＧＢＴは、多くの場合、ＤＣ電圧を切り替える（ＤＣチョッピングを実現する）ために使用される。そのため、ＩＧＢＴが短絡を被るとき、ＩＧＢＴを通って流れる電流は常に固定方向であるため、この電流方向に応じて対応する短絡保護回路を設計するのみでよい。他方、ＩＧＢＴがＡＣ電子スイッチとして使用されるとき、ＩＧＢＴが短絡を被る場合、ＩＧＢＴにおける電流の方向は、ＩＧＢＴの両端の電圧極性によって決定され、すなわち、電流の方向は、ＩＧＢＴが短絡されるときに不定である。ＩＧＢＴを包括的に保護するために、２つの方向のそれぞれに対して別個の短絡保護が必要とされる。一般的なＩＧＢＴ短絡保護方法は、ＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間の電圧降下Ｖｃｅを検出し、それを駆動オプトカプラ内の比較器の非反転入力端子に送り込み、反転入力端子の固定バルブ値との比較を行うものである。その原理は、Ｖｃｅがコレクタとエミッタとの間の電圧降下であり、Ｉｃがコレクタとエミッタとの間の電流である、ＶｃｅとＩｃとの間の関係に従って、Ｉｃの急速な増加後にＶｃｅの増加が続くというものである。そのため、Ｖｃｅが反転端子の固定バルブ値よりも大きいとき、これは、ＩＧＢＴが短絡を被っていることを表し、この時点で比較器は短絡保護を実現するために反転する。しかしながら、この方法は、固定電流方向での短絡保護を実現することができるのみであり、２方向での短絡保護を実現することが望ましい場合、別の方向に対する追加の短絡保護回路を付加することが必要であり、対応するコストがかなり増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのため、上述の技術的問題を解決するために、改善されたＩＧＢＴ双方向短絡検出および保護回路を提案する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来技術の欠点に応じて、本発明は、追加の短絡保護回路を付加する必要性なく、２つの逆直列接続されたＩＧＢＴの双方向短絡保護を実現することが可能である、改善されたＩＧＢＴ双方向短絡検出および保護回路を提案する。
【０００５】
本発明の一実施形態は、ＩＧＢＴ短絡検出および保護のためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路を提供し、この回路は、ＩＧＢＴのオンへの切替を制御するＰＷＭ駆動信号を生成するための駆動ユニットと、閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンは、ダイオードを介してＩＧＢＴのコレクタに接続され、検出ピンは、ダイオードに検出電流を供給し、およびダイオードのカソードは、ＩＧＢＴのコレクタに接続される、比較ユニットとを含み、検出ピンにおける電圧が閾値電圧よりも大きいとき、駆動ユニットは、ＩＧＢＴがオフに切り替わるようにＩＧＢＴを制御する。
【０００６】
さらに、ＩＧＢＴのエミッタは、基準接地電圧に接続される。
【０００７】
さらに、駆動ユニットおよび比較ユニットは、単一チップ内に集積される。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、逆直列接続されたＩＧＢＴの対に短絡検出および保護を受けさせるためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路を提供し、ＩＧＢＴの対は、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを含み、および第１のＩＧＢＴのエミッタは、第２のＩＧＢＴのエミッタに接続され、回路は、駆動ユニットであって、駆動ユニットの出力端子は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する、駆動ユニットと、閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンは、それぞれ第１のダイオードおよび第２のダイオードを介して第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続され、検出ピンは、第１のダイオードおよび第２のダイオードに検出電流を供給し、および第１のダイオードおよび第２のダイオードのカソードは、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続される、比較ユニットとを含み、検出ピンにおける電圧が閾値電圧よりも大きいとき、駆動ユニットは、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴがオフに切り替わるように第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを制御する。
【０００９】
さらに、第１のフライバックダイオードおよび第２のフライバックダイオードが、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間に逆並列接続される。
【００１０】
さらに、駆動ユニットおよび比較ユニットは、単一チップ内に集積される。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、三相ＡＣ電源および３つの逆直列接続されたＩＧＢＴユニットを含む、ＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路を提供し、各逆直列接続されたＩＧＢＴユニットは、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを含み、第１のＩＧＢＴのエミッタは、第２のＩＧＢＴのエミッタに接続され、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴの１つのコレクタは、三相ＡＣ電源の１つの相に接続され、および第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴの他方のコレクタは、他の２つのＩＧＢＴユニットの１つのコレクタに接続され、各ＩＧＢＴユニットは、駆動ユニットであって、駆動ユニットの出力端子は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する、駆動ユニットと、閾値ピンおよび検出ピンを有する比較ユニットであって、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンは、それぞれ第１のダイオードおよび第２のダイオードを介して第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続され、検出ピンは、第１のダイオードおよび第２のダイオードに検出電流を供給し、および第１のダイオードおよび第２のダイオードのカソードは、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続される、比較ユニットとをさらに含み、検出ピンにおける電圧が閾値電圧よりも大きいとき、駆動ユニットは、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴがオフに切り替わるように第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴを制御する。
【００１２】
さらに、第１のフライバックダイオードおよび第２のフライバックダイオードが、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間に逆並列接続される。
【００１３】
さらに、三相ＡＣ電源の各相は、インダクタンスを介してＩＧＢＴユニットの１つに接続される。
【００１４】
さらに、駆動ユニットおよび比較ユニットは、単一チップ内に集積される。
【００１５】
本発明のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路は、ＩＧＢＴが導通しているときに短絡が起こった場合、電流方向がＩＧＢＴの両端の電圧の極性によって決定されるという特性を利用して、追加の短絡保護回路を付加する必要なく、単に各ＩＧＢＴに対してダイオードを付加することによって２つの逆直列接続されたＩＧＢＴの双方向短絡保護を実現する。
【００１６】
さらに、本発明は、比較器を内蔵する駆動チップを利用して、２つの逆直列接続されたＩＧＢＴに対する双方向短絡保護機能を同時に実現し、双方向短絡保護機能は、ハードウェアによってともにトリガされて、ソフトターンオフを実現し、それにより、コストを大きく削減すると同時に回路を単純化し、回路安定性を向上させる。
【００１７】
本発明の一部を形成する、以下に開示される本発明の添付図面の目的は、本発明の理解を可能にすることである。本発明の実施形態およびその説明は、本発明の原理を解説することを目的として添付図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態によるＩＧＢＴ短絡検出および保護回路の概略回路図を示す。
【図２】本発明の一実施形態による逆直列接続されたＩＧＢＴの対のための短絡検出および保護回路の概略回路図を示す。
【図３】本発明の一実施形態によるＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路の概略回路図を示す。
【図４】図３に示した制御可能な整流回路における第１の電流方向でのＩＧＢＴ短絡検出および保護の原理を解説するように意図される。
【図５】図３に示した制御可能な整流回路における第２の電流方向でのＩＧＢＴ短絡検出および保護の原理を解説するように意図される。
【図６】本発明の別の実施形態によるＩＧＢＴベースの整流回路の概略回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明では、本発明のより徹底的な理解を提供するために、多数の具体的詳細が与えられる。しかしながら、本発明がこれらの詳細の１つまたは複数を除外して実施され得ることは当業者に明らかであろう。他の実施例では、本発明との混同を避けるために、当技術分野で周知のいくつかの技術的特徴は説明されていない。
【００２０】
本発明は異なる形態で実施してもよく、本明細書に開示された実施形態に限定されていると解釈するべきではないことを理解するべきである。逆に、これらの実施形態の提供により、本開示が徹底的かつ完全になり、本発明の適用範囲が当業者に十分に伝えられることになる。同一の参照符号は、全体を通して同一の要素を表すものとする。
【００２１】
本発明の徹底的な理解を可能にするために、以下の説明で詳細なステップおよび詳細な構造を開示して本発明の技術的解決策を解説する。本発明の好ましい実施形態について以下に詳細に説明するが、本発明は、これらの詳細な説明とは別に他の方法で実施してもよい。
【００２２】
ＶｃｅとＩｃとの間の関係に従って、Ｉｃの急速な増加後にＶｃｅの増加が続くという上述の原理に基づいて、本発明は、ＩＧＢＴ短絡検出および保護のためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路を提供する。図１が示すように、回路は、比較器を内蔵する駆動チップＩＣを含み、駆動チップは、ＰＷＭ駆動信号を出力して、オンおよびオフへのＩＧＢＴの切替を制御することができ、すなわち、ＰＷＭ駆動信号がハイのとき、ＩＧＢＴはオンに切り替えられ、ＰＷＭ駆動信号がローのとき、ＩＧＢＴはオフに切り替えられる。駆動チップＩＣ内の比較器は、閾値ピンおよび検出ピンＶｄｅｓａｔを有する。閾値ピンは、反転入力端子であり、閾値電圧に接続され、検出ピンＶｄｅｓａｔは、非反転入力端子であり、ダイオードＤを介してＩＧＢＴのコレクタＣに接続される。検出ピンＶｄｅｓａｔは、駆動チップ内の定電流源、例えば、大きさ２５０ｕＡの検出電流を用いてダイオードＤに検出電流を供給する。ダイオードＤのカソードは、ＩＧＢＴのコレクタＣに接続され、ＩＧＢＴのコレクタＣは、入力電圧に接続され、ＩＧＢＴのエミッタＥは、駆動信号基準接地電圧に接続される。ＩＧＢＴが導通しているとき、電流はコレクタからエミッタに向かって流れ、この時点でダイオードＤは同様に導通しており、検出ピンＶｄｅｓａｔの入力電圧は、ダイオードＤの電圧降下＋ＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間の電圧降下Ｖｃｅである。ＩＧＢＴが短絡を被る場合、コレクタとエミッタとの間の電流Ｉｃが増加し、したがってコレクタとエミッタとの間の電圧降下Ｖｃｅが同様に増加する。検出ピンＶｄｅｓａｔにおける電圧が閾値電圧、例えば図１に明記された７Ｖよりも大きいとき、駆動チップ内の比較器が反転し、駆動チップによって出力されるＰＷＭ駆動信号がしたがってローに変化し、ＩＧＢＴはオフに切り替えられて短絡保護を実現する。
【００２３】
上記のＩＧＢＴ短絡検出および保護回路に基づいて、本発明は、逆直列接続されたＩＧＢＴの対に短絡検出および保護を受けさせるためのＩＧＢＴ短絡検出および保護回路を同様に提供する。図２に示されるように、ＩＧＢＴの対は、第１のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）および第２のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ２）を含む。第１のＩＧＢＴのエミッタＥは、第２のＩＧＢＴのエミッタＥに接続され、第１のＩＧＢＴのコレクタは、入力電圧に接続される。比較器を内蔵する駆動チップＩＣの出力端子は、ＰＷＭ駆動信号を出力し、かつ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する。駆動チップＩＣ内の比較器は、閾値ピンおよび検出ピンＶｄｅｓａｔを有し、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンＶｄｅｓａｔは、それぞれ第１の高電圧分離ダイオードＤ１および第２の高電圧分離ダイオードＤ３を介して第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続される。検出ピンＶｄｅｓａｔは、第１の高電圧分離ダイオードＤ１および第２の高電圧分離ダイオードＤ３に検出電流を供給し、第１の高電圧分離ダイオードＤ１および第２の高電圧分離ダイオードＤ３のカソードは、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタＣに接続される。
【００２４】
加えて、第１のフライバックダイオードＤ２および第２のフライバックダイオードＤ４が、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタＣとエミッタＥとの間に逆並列接続される。本明細書で使用される「逆並列接続される」という表現は、ＩＧＢＴおよびフライバックダイオードの１つのみが導通し得ることを意味する。
【００２５】
検出ピンＶｄｅｓａｔの入力電圧が閾値電圧よりも大きいとき、駆動チップＩＣによって出力されるＰＷＭ駆動信号がローに変化し、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴはオフに切り替わる。具体的には、電流がＩＧＢＴ１−＞フライバックダイオードＤ４の方向に流れるとき、第１の方向の電流に対するＶｃｅ電圧取得ユニットＤ１は、リアルタイムでＩＧＢＴ１の両端の電圧降下を取得し、それを反転入力端子のバルブ値との比較のために比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔに送り込み、それにより第１の方向の電流に対して短絡保護を実現することになり、電流がＩＧＢＴ２−＞フライバックダイオードユニットＤ２の方向に流れるとき、第２の方向の電流に対するＶｃｅ電圧取得ユニットＤ３は、リアルタイムでＩＧＢＴ２の両端の電圧降下を取得し、それを反転入力端子のバルブ値との比較のために比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔに送り込み、それにより第２の方向の電流に対して短絡保護を実現することになる。
【００２６】
さらに、本発明の上述の回路は、ＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路を提供し、図３に示されるように、整流回路は、三相入力Ｒ、ＳおよびＴを有する三相ＡＣ電源を含み、各相入力は、それぞれ対応するエネルギー貯蔵インダクタンスＬ１／Ｌ２／Ｌ３に接続され、各相出力は、それぞれ逆直列接続されたＩＧＢＴユニットに接続される。
【００２７】
図３に示されるように、Ｒ相出力は、インダクタンスＬ１を介して第１の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットに接続され、第１のＩＧＢＴユニットは、第１のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）および第２のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ２）を含み、第１のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）のエミッタは、第２のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）のエミッタに接続され、第１のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１）のコレクタは、Ｒ相に接続され、第２のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ２）のコレクタは、他の２つのＩＧＢＴユニットの１つのコレクタに接続される。第１のＩＧＢＴユニットは、短絡検出および保護回路をさらに含み、短絡検出および保護回路は、高電圧分離ダイオードおよびフライバックダイオード、ならびに比較器を内蔵する第１の駆動チップＩＣ１を含む。第１の駆動チップＩＣ１の出力端子は、ＰＷＭ１駆動信号を出力し、かつ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのゲート端子に接続されて、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのオンへの切替を同時に制御する。第１の駆動チップＩＣ１内の比較器は、閾値ピンおよび検出ピンＶｄｅｓａｔを有し、閾値ピンは、閾値電圧に接続され、検出ピンＶｄｅｓａｔは、それぞれ第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ３を介して第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタに接続される。検出ピンＶｄｅｓａｔは、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ３に検出電流を供給し、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ３のカソードは、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタＣに接続される。第１のフライバックダイオードＤ２および第２のフライバックダイオードＤ４が、それぞれ第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴのコレクタＣとエミッタＥとの間に逆並列接続される。
【００２８】
同様に、Ｌ相出力は、インダクタンスＬ２を介して第２の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットに接続され、Ｔ相出力は、インダクタンスＬ３を介して第３の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットに接続される。第２の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットは、第３のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ３）、第４のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ４）、第３の高電圧分離ダイオードＤ５、第４の高電圧分離ダイオードＤ７、第３のフライバックダイオードＤ６、第４のフライバックダイオードＤ８および第２の駆動チップＩＣ２からなる。第３の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットは、第５のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ５）、第６のＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ５）、第５の高電圧分離ダイオードＤ９、第６の高電圧分離ダイオードＤ１１、第５のフライバックダイオードＤ１０、第６のフライバックダイオードＤ１２および第３の駆動チップＩＣ３からなる。第２および第３の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットの接続は、第１の逆直列接続されたＩＧＢＴユニットの接続と同様であるため、ここで過剰に説明しない。
【００２９】
加えて、第２のＩＧＢＴ、第４のＩＧＢＴおよび第６のＩＧＢＴのコレクタは互いに接続される。
【００３０】
上記の内容は、本発明のＩＧＢＴベースの制御可能な整流回路を形成するものであり、その整流の原理は、従来の３スイッチ２レベルＡＰＦＣ回路の整流の原理と同様であるため、ここで過剰に説明しない。本実施形態における制御可能な整流回路内のＩＧＢＴの短絡検出および保護について、図４および図５を参照して以下に解説する。
【００３１】
ここで、Ｒ相とＳ相との間の電流を例証のための実施例とするが、他の相間のシナリオも同様である。図４に示されるように、ＰＷＭ１およびＰＷＭ２がともにハイでありＲＳ間の電圧が正の半周期にあるとき、電流の方向は、Ｒ−＞Ｌ１−＞ＩＧＢＴ１−＞Ｄ４−＞ＩＧＢＴ４−＞Ｄ６−＞Ｌ２−＞Ｓ（図４に点線矢印で表されている方向）である。ＰＷＭ１がハイであるため、ＩＧＢＴ１およびＩＧＢＴ２はともに導通状態であるが、ＲＳ間の電圧極性に従って、ＩＧＢＴ１を通る電流フローが存在し、この時点でダイオードＤ１は導通しているが、ＩＧＢＴ２を通る電流フローが存在せず、ダイオードＤ３は切断され、したがって、第１の駆動チップＩＣ１内の比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔの電圧＝ダイオードＤ１の両端の電圧＋ＩＧＢＴ１の両端の電圧降下である。同じ原理により、ダイオードＤ７は導通しているが、ダイオードＤ５は切断され、第２の駆動チップＩＣ２内の比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔ＝ダイオードＤ７の両端の電圧＋ＩＧＢＴ４の両端の電圧降下である。
【００３２】
ＩＧＢＴが短絡を被るとき、ＩＧＢＴの両端の電圧降下は急激に増加し、駆動チップＩＣ１／ＩＣ２の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔの電圧が反転入力端子の設定バルブ値よりも大きいとき、駆動チップＩＣ１／ＩＣ２は自動的に駆動信号ＰＷＭのソフトターンオフを実行し（すなわち、駆動信号ＰＷＭをローに変更し）、それによりＲ−＞Ｓ方向の電流に対して短絡保護を実現する。
【００３３】
図５が示すように、ＰＷＭ１およびＰＷＭ２がともにハイでありＲＳ間の電圧が負の半周期にあるとき、電流の方向は、Ｓ−＞Ｌ２−＞ＩＧＢＴ３−＞Ｄ８−＞ＩＧＢＴ２−＞Ｄ２−＞Ｌ１−＞Ｒ（図５に点線矢印で表されている方向）である。ＰＷＭ２がハイであるため、ＩＧＢＴ３およびＩＧＢＴ４はともに導通状態であるが、ＲＳ間の電圧極性に従って、ＩＧＢＴ３を通る電流フローが存在し、この時点でダイオードＤ５は導通しているが、ＩＧＢＴ４を通る電流フローが存在せず、ダイオードＤ７は切断され、第２の駆動チップＩＣ２内の比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔの電圧＝ダイオードＤ５の両端の電圧＋ＩＧＢＴ３の両端の電圧降下である。
【００３４】
同じ原理により、ダイオードＤ３は導通しているが、ダイオードＤ１は切断され、第１の駆動チップＩＣ１内の比較器の非反転入力端子Ｖｄｅｓａｔ＝ダイオードＤ３の両端の電圧＋ＩＧＢＴ２の両端の電圧降下である。
【００３５】
ＩＧＢＴが短絡を被るとき、ＩＧＢＴの両端の電圧降下は急激に増加し、駆動チップＩＣ１／ＩＣ２の非反転入力端子の電圧が反転入力端子の設定バルブ値よりも大きいとき、駆動オプトカプラは自動的に駆動信号のソフトターンオフを実行し、それによりＳ−＞Ｒ方向の電流に対して短絡保護を実現する。
【００３６】
上の実施形態では、比較器と、ＩＧＢＴのオンへの切替を制御するための駆動信号とが駆動チップＩＣ内に集積されていることを理解することができ、これは、回路を単純化することを可能にして、安定性を提供するが、別個のデバイスが必要に応じて同様に使用されてもよく、すなわち、ＩＧＢＴ駆動信号と、コレクタとエミッタとの間の電圧の検出とは、それぞれ駆動信号ＰＷＭを提供する駆動ユニットと、比較ユニットとを用いて実現されてもよい。これは、上述のＩＧＢＴ短絡検出および保護機能を同じく実現することができ、具体的な回路は、図６に示されており、上の説明に基づき当業者により容易に理解されることになるため、ここで過剰に説明しない。
【００３７】
本発明が上の実施形態を用いて既に解説されたが、上の実施形態は、例証の目的で実施例としての役割を果たすように意図されるにすぎず、説明された実施形態の適用範囲に本発明を限定するように意図されないことを理解するべきである。さらに、当業者は、本発明が上の実施形態に限定されないことを理解するであろう。本発明の教示に基づいて、さらに多くのタイプの変形形態および修正形態がなされ得、すべてのこのような変形形態および修正形態は、本発明の特許請求される保護の適用範囲に含まれるものとする。本発明の保護の適用範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等な適用範囲によって定められる。
【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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【国際調査報告】
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