(57)【要約】      （修正有）【課題】３端子電圧調整器無しにＳＣＲをターンオンする高効率なソリッドステート・スイッチ用ドライバ回路を提供する。【解決手段】トリガ回路１００は、電源電圧の変動によらず一定の出力ＤＣ電流を供給するＤＣ／ＤＣ電流モードバック・コンバータを含み、このバック・コンバータはシリコン制御整流器ＳＣＲ１０８の制御端子１０２へ固有の制御要求における変動にかかわらずシリコン制御整流器ＳＣＲ１０８がターンオンするための最小電流ＩＬを供給する。【選択図】図１
2009081992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御端子を有し、固有の制御要求における変動に従うシリコンデバイスをトリガするトリガ回路であって、
ひとつの直流（ＤＣ）供給電圧と、
前記供給電圧における変動による不所望の変動に従わない出力ＤＣ電流へ前記供給電圧を変換するＤＣ／ＤＣ電流モード・バック（Ｂｕｃｋ）・コンバータと、を備え、
前記バック・コンバータは制御端子に最小電流を供給して固有の制御要求にかかわらずシリコン・デバイスをターンオンする、
トリガ回路。
【請求項２】
前記シリコン・デバイスは、ゲート端子、アノード端子およびカソード端子を持つシリコン制御整流器（ＳＣＲ）であり、前記制御端子はゲート端子であり、前記固有の制御要求における変動は固有のゲートからカソードへの制御電流および電圧要求における変動である、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項３】
主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは、閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子と前記ゲート端子間に接続されたインダクタと、
インダクタ通る電流を検出し、電流を表示する値を出力するセンサと、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項２に記載のトリガ回路。
【請求項４】
前記センサは、ＳＣＲのカソードとグランドとの間に接続された感知抵抗であり、インダクタを通る電流を表示する値は感知抵抗に跨る電圧である、請求項３に記載のトリガ回路。
【請求項５】
前記比較器はヒステリシスを持ち、そして制御値は上側閾値と下側閾値とを含み、電流を表示する値が前記下側閾値より下に落ちる時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項３に記載のトリガ回路。
【請求項６】
前記バック・コンバータはさらにトリガスイッチを含み、該トリガスイッチは、ＳＣＲがトリガされない時に主スイッチを比較器が閉じること防止し、ＳＣＲがトリガされるべき時に比較器が主スイッチを制御することを許容する、請求項３に記載のトリガ回路。
【請求項７】
前記主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子と前記制御端子間に接続されたインダクタと、
インダクタ通る電流を検出し、該電流を表示する値を出力するセンサと、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項８】
前記センサはＳＣＲのカソードとグランドの間に接続された感知抵抗であり、インダクタを通る電流を表示する値は、感知抵抗に跨る電圧である、請求項７に記載のトリガ回路。
【請求項９】
前記比較器はヒステリシスを有し、前記制御値は上側閾値および下側閾値を含み、電流を表示する値が下側閾値より下に降下する時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項７に記載のトリガ回路。
【請求項１０】
制御端子を有し、固有の制御要求における変動に従うシリコンデバイスをトリガするトリガ回路であって、
直流（ＤＣ）供給電圧を供給する手段と、
前記供給電圧における変動による不所望の変動に従わない出力ＤＣ電流へ前記供給電圧を変換するＤＣ／ＤＣ電流モード・バック（Ｂｕｃｋ）・コンバータと、を備え、
前記バック・コンバータは制御端子に最小電流を供給して固有の制御要求にかかわらずシリコン・デバイスをターンオンする、
トリガ回路。
【請求項１１】
前記シリコン・デバイスは、ゲート端子、アノード端子およびカソード端子を持つシリコン制御整流器（ＳＣＲ）であり、前記制御端子はゲート端子であり、前記固有の制御要求における変動は固有のゲートからカソードへの制御電流および電圧要求における変動である、請求項１０に記載のトリガ回路。
【請求項１２】
主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは、閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子と前記ゲート端子の間に接続されたインダクタと、
前記インダクタ通る電流を感知し、電流を表示する値を出力する感知する手段と、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する、比較する手段と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項１１に記載のトリガ回路。
【請求項１３】
前記感知する手段は、ＳＣＲのカソードとグランドとの間に接続された感知抵抗であり、インダクタを通る電流を表示する値は感知抵抗に跨る電圧である、請求項１２に記載のトリガ回路。
【請求項１４】
前記比較する手段はヒステリシスを持ち、そして制御値は上側閾値と下側閾値とを含み、電流を表示する値が前記下側閾値より下に落ちる時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項１２に記載のトリガ回路。
【請求項１５】
前記バック・コンバータはさらにトリガスイッチを含み、該トリガスイッチは、ＳＣＲがトリガされない時に主スイッチを比較器が閉じること防止し、ＳＣＲがトリガされるべき時に比較器が主スイッチを制御することを許容する、請求項１０に記載のトリガ回路。
【請求項１６】
主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子と制御端子の間に接続されたインダクタと、
インダクタ通る電流を感知し、該電流を表示する値を出力する感知する手段と、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する、比較する手段と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項１０に記載のトリガ回路。
【請求項１７】
前記感知する手段はＳＣＲのカソードとグランドの間に接続された感知抵抗を含み、インダクタを通る電流を表示する値は、感知抵抗に跨る電圧である、請求項１６に記載のトリガ回路。
【請求項１８】
前記比較する手段はヒステリシスを有し、前記制御値は上側閾値および下側閾値を含み、電流を表示する値が下側閾値より下に降下する時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項１６に記載のトリガ回路。
【請求項１９】
制御端子を有し、固有の制御要求における変動に従うシリコンデバイスをトリガするトリガ回路を含むモータを制御する冷却装置であって、
直流（ＤＣ）供給電圧のひとつの電源と、
前記供給電圧における変動による不所望の変動に従わない出力ＤＣ電流へ前記供給電圧を変換するＤＣ／ＤＣ電流モード・バック（Ｂｕｃｋ）・コンバータと、を備え、
前記バック・コンバータは制御端子に最小電流を供給して固有の制御要求にかかわらずシリコン・デバイスをターンオンする、
冷却装置。
【請求項２０】
前記シリコン・デバイスは、ゲート端子、アノード端子およびカソード端子を持つシリコン制御整流器（ＳＣＲ）であり、前記制御端子はゲート端子であり、前記固有の制御要求における変動は固有のゲートからカソードへの制御電流および電圧要求における変動である、請求項１９に記載の冷却装置。
【請求項２１】
主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは、閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子とゲート端子の間に接続されたインダクタと、
インダクタ通る電流を検出し、電流を表示する値を出力する感知する手段と、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項２０に記載の冷却装置。
【請求項２２】
前記感知する手段は、ＳＣＲのカソードとグランドとの間に接続された感知抵抗であり、インダクタを通る電流を表示する値は感知抵抗に跨る電圧である、請求項２１に記載の冷却装置。
【請求項２３】
前記比較器はヒステリシスを持ち、そして制御値は上側閾値と下側閾値とを含み、電流を表示する値が前記下側閾値より下に落ちる時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項２１に記載の冷却装置。
【請求項２４】
前記バック・コンバータはさらにトリガスイッチを含み、該トリガスイッチは、ＳＣＲがトリガされない時に主スイッチを比較器が閉じること防止し、ＳＣＲがトリガされるべき時に比較器が主スイッチを制御することを許容する、請求項１９に記載の冷却装置。
【請求項２５】
主スイッチの第２の端子は前記供給電圧に接続され、前記主スイッチは閉成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２の端子から第１の端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１の端子と制御端子の間に接続されたインダクタと、
インダクタ通る電流を検出し、該電流を表示する値を出力するセンサと、
グランドと前記主スイッチの第１の端子の間に接続され、電流がグランドから主スイッチの第１の端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、
を前記バック・コンバータは含む、請求項１９に記載の冷却装置。
【請求項２６】
前記センサはＳＣＲのカソードとグランドの間に接続された感知抵抗を含み、インダクタを通る電流を表示する値は、感知抵抗に跨る電圧である、請求項２５に記載のトリガ回路。
【請求項２７】
前記比較器はヒステリシスを有し、前記制御値は上側閾値および下側閾値を含み、電流を表示する値が下側閾値より下に降下する時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項２５に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソリッド・ステート・デバイスに関し、特にシリコン制御整流器をスイッチングするドライバ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータはしばしば、サイリスタとして知られている、「シリコン制御整流器」（ＳＣＲ）をモータ制御回路の一部として使用する。ＳＣＲは、３端子、ゲート、アノード、カソードを持った切換可能なダイオードと考えられる。もしブレークオーバー電圧よりも小さい供給電圧がＳＣＲのアノードとカソードに跨って供給され、「トリガ」電流または電圧（トリガ信号）がゲートに供給されないならば、ＳＣＲは「オフ」、即ち電流はアノードからカソードへ流れない。トリガ信号がゲートへ供給されるならば、ＳＣＲのブレークオーバー電圧はアノードとカソードに跨って供給される電圧より下に落ち、ＳＣＲは「オン」に換わり、即ち電流はＳＣＲを通ってアノードからカソードへ流れる。オンになると、ＳＣＲを通る電流が保持電流より上に留まると、ゲートへのトリガ信号に関わらず、サイリスタはオンに留まることができる。ＳＣＲに跨るカソードに対するアノードの電圧降下を最小化するために、ゲートにおけるトリガ信号は、電流がアノードからカソードへ流れるだけ長く供給されるべきである。ＳＣＲをターンオフするために、アノードからカソードへの電流はデバイスに対して保持電流値より下のレベルまで減少されなければならない。
【０００３】
トリガ回路、または駆動回路はトリガ信号を供給してＳＣＲをターンオンする。トリガ回路を設計する時に設計者が考慮する２つの変数がある。最初に、トリガ回路への電源は通常、不所望の電圧変動を禁止しやすいＤＣ電圧源である。不所望の電圧変動（ゆらぎ）は通常、交流（ＡＣ）電力線から供給される全波ブリッジおよび容量性入力フィルタを含む逓降変圧器からＤＣ電圧源を得ることにより生じる。不所望の電圧変動は、ＡＣ電力線変動および変圧器負荷変動率効果により生じる。第２に、ゲートトリガ電圧、即ちＳＣＲをトリガするために要求されるカソードへのゲート電圧はＳＣＲからＳＣＲへと変化する。加えて、必要なトリガ電圧信号は、ＳＣＲがオン且つ導通しているか、またはオフ且つターンオンされるかに依存する。このため、駆動回路は、遭遇する全てのＳＣＲ、即ちＳＣＲの特定クラス内の全ＳＣＲをターンオンするように設計されなければならない。また、電力を節約するために、トリガ回路は電源電圧から最小電流を使用するものの、ＳＣＲをトリガするためになお十分な電圧を供給しなければならない。
【０００４】
この問題に対する一つの解決策は、３端子線形電圧調整器を含む切換可能電流源を使用する提供し、既知のクラスのＳＣＲにおいて全ＳＣＲをターンオンするのに十分なトリガ信号を与えることである。しかし、これらのトリガ回路は高電力レベルを自ら散逸し、ヒートシンクおよび大きい供給変圧器を要求する。調整器、ヒートシンクおよび変圧器は、駆動回路のコストおよびサイズを増加する。この結果、関連するサイズおよびコスト制約を持つ３端子電圧調整器を必要せずにＳＣＲをターンオンするために、適切なトリガ信号を供給するためのトリガ回路の必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、３端子電圧調整器無しにＳＣＲをターンオンすることは要求レベルのトリガ電流を与えるので、先行トリガ回路をこえる改良を提供し、この結果電力消費率を減少する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により構成されるシステムは、制御端子を有するシリコン・デバイスをトリガするトリガ回路を含み、シリコン・デバイスは固有の制御要求における変動に従う。トリガ回路は、直流（ＤＣ）供給電圧のひとつの電源、供給電圧を供給電圧における変動に依る不所望の変動に追従しない出力ＤＣ電流へ変換するためのＤＣ／ＤＣ電流モード・バック（Ｂｕｃｋ）コンバータを含み、バック・コンバータは制御端子へ最小電流を供給し、固有の制御要求における変動にかかわらずシリコン・デバイスをターンオンする。シリコン・デバイスは、ゲート端子、アノード端子、カソード端子を備えたシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含むことができ、制御端子はゲート端子であり、固有の制御要求における変動は固有のカソード対ゲート制御電流および電圧要求における変動である。
【０００７】
要約および次の詳細な記述は、本発明の範囲を限定するものではない。例示と説明は本発明を第３者の実施を可能とするために与えられる。詳細な記述の一部を形成する添付の図面は、記述と共に本発明の実施形態を示し、本発明の原理を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付の図面は、記述と共に本発明の幾つかの実施形態を例示し、本発明の原理を説明するように作用する。
図１は、全てが本発明に関係するトリガ回路１００、ＳＣＲ１０８、負荷１１０および電源１１２の概略図である。トリガされるソリッド・ステート・デバイスは制御またはゲート端子１０２、共通入力またはアノード端子１０６、および出力またはカソード端子１０４を有するＳＣＲ１０８である。適切な電位差がアノード１０６とカソード１０４の間に確立されるならば、ゲート１０２からカソード１０４への通過電流はＳＣＲ１０８をトリガする。ＳＣＲ１０８がトリガされる時に、電流はアノード１０６とカソード１０４の間に流れる。
【０００９】
トリガ回路１００は最小要求電流をひとつの十分大きな電源Ｖ１から供給することによりＳＣＲ１０８をターンオンできる。一般に、ＳＣＲをトリガするために必要な電圧と電流はＳＣＲからＳＣＲへと変わり、どんな最小電圧および電流があるクラスのＳＣＲをトリガするかが一般に知られている。この結果、トリガ回路は、特定クラスのＳＣＲにおいて全ＳＣＲをトリガする電圧および電流を供給しなければならない。
【００１０】
ＳＣＲ１０８は負荷１１０と電源１１２に直列に接続されている。ＳＣＲ１０８がトリガされる時に、電源１１２により供給される電圧はアノード１０６からカソード１０４の方向へＳＣＲ１０８を通って電流を通過するために極性化されていると仮定すると、電源１１２は、負荷１１０を励起し、即ち電流は負荷１１０を通って流れる。電源１１２は交流（ＡＣ）電圧源であるならば、電流は、ＡＣ電圧の正の半サイクル中のみ、即ちアノード１０６がカソード１０４に関係して正である時に負荷１１０とＳＣＲ１０８を介して流れる。周知の方法でゲート端子１０２に供給されるゲート電流のタイミングを制御することにより、負荷１１０への電力流は供給ＡＣ電圧の各正の半サイクル中にＳＣＲ１０８の点弧角を変えることにより調整される。例えば負荷１１０がＡＣモータを含むならば、モータ速度は電力流を調整するために変えられる。ＡＣモータは、例えば冷却システムの各種構成要素を駆動できる。冷却システムはコンプレッサ、凝縮器、熱交換機、蒸発器を含む。
【００１１】
図１に描いているトリガ回路１００は、ＡＣ源からＤＣ負荷へ渡される電力を調整するための制御システムに使用され得る。自己のトリガ回路を有する各ＳＣＲのネットワークが負荷に渡される電力を調整するために使用され得る。例えば、電源が３相ＡＣ電力を供給するならば、ＳＣＲのネットワークは３相全波整流ブリッジを含み、各対は３相交流電圧のひとつを受け取る。６つの独立したトリガ回路はネットワークにおける６つのＳＣＲの導通角を制御してひとつの所望のＤＣ電圧をブリッジの出力に確立する。このネットワーク配列は、負荷１１０へ渡されるＤＣ電圧を変えるために使用され得る。
【００１２】
ＳＣＲの他のネットワーク配列は、３相モータのような３相ＡＣ電源の大きさを変える３相ＡＣスイッチを与える。このようなスイッチはまた、ＡＣ電源の３相電圧のひとつにそれぞれ接続された３対のＳＣＲを含む。このような配列において、２つのＳＣＲは、別のカソードに各アノードを接続した逆並列に接続されている。６つのＳＣＲの導通角を調整することにより、ＳＣＲネットワークは、３相ＡＣモータへ供給される３相電流を確立し得る。
【００１３】
この発明により構成されるシステムは、ＳＣＲのゲートをトリガしまたは駆動するために電流モードＤＣ／ＤＣバック・コンバータを使用する。トリガ回路１００は、電圧比較回路１４６、任意に結合されたアイソレータ１２８、電圧制御主スイッチ１２２、抵抗１４４、フリーホイール・ダイオード１３４、感知抵抗１３６およびインダクタ１４８を備えたバック・コンバータを含む。
【００１４】
本発明を構成するシステムにおいて、供給電圧Ｖ１は、ＡＣ線電圧を下げ、整流しそしてフィルタリングすることにより調整されず且つ容易に得られる。供給電圧Ｖ１はＳＣＲ１０８をターンオンし且つトリガ回路１００において電力損失を補うために必要とされる電力を渡す。
【００１５】
任意に結合されたアイソレータ１２８は発光ダイオード（ＬＥＤ）１１６および任意の感知トランジスタ１１４を含む。ゲート電流を初期化してＳＣＲ１０８をトリガするために、トリガスイッチ１１８は閉じられ、電流を、ＬＥＤ１１６を通り流れさせる。ＬＥＤ１１６から発光された光はトランジスタ１１４のベースを飽和して導通させまたはターンオンさせる。アイソレータ１２８はトリガスイッチ１１８用の低電圧論理回路と、トランジスタ１１４、主スイッチ１２２、インダクタ１４８、ダイオード１３４、ＳＣＲ１０８等を含む高電圧回路１１４の間の電気的絶縁を与える。抵抗１２４およびコンデンサ１２６はスプリアス・ノイズに依るトランジスタ１１４の偽トリガを防止するノイズ免除を与える。
【００１６】
トランジスタ１１４がターンオフする時に、電圧比較回路１４６は抵抗１４４から絶縁され、電流は抵抗１４４を通過しない。これは、主スイッチ１２２を開放またはオフに留める。トランジスタ１１４がターンオンすると、電圧比較回路１４６は電圧制御主スイッチ１２２を調整する。最初に、比較器１４６は、低電圧を出力端子１４０に出力し、これは、主スイッチ１２２を閉成即ちターンオンを生じさせる、抵抗１４４に跨った電圧降下を生じる。次に、電圧はインダクタ１４８に跨って現れ、これは次にインダクタ電流ＩＬを、インダクタ１４８を通り流れさせる。
【００１７】
比較器１４６は電圧比較器１３８、帰還抵抗１３０、入力抵抗１３２、および基準電圧Ｖれｆを含む。感知抵抗１３６、基準電圧Vref、帰還抵抗１３９および入力抵抗１３２は、インダクタ電流ＩＬが既知のクラスのＳＣＲにおいて全てのＳＣＲをトリガするために必要な最小電流に設定される。インダクタ１４８を通る電流はＳＣＲ１０８のゲート１０２へ流れ、カソード１０４を出て、感知抵抗１３６を通り、グランドへ戻る。電源電圧Ｖ１は、ＳＣＲゲート１０２への電流ＩＬ上昇の初期レートがトリガスイッチ１１８のデューティサイクルに関して小さいように十分高く選択される。
【００１８】
比較器１４６は上側閾値電圧ＵＴと下側閾値電圧ＬＴを持つヒステリシス特性を持つ。当業者に明らかなように、抵抗１４４の値は入力抵抗１３２（Ｒ１３２）の値よりもかなり小さく且つ抵抗１４４の値はフィードバック１３０（Ｒ１３０）よりもかなり小さいと仮定すると、上側閾値ＵＴは次式となる。  
［数１］
ＵＴ＝Ｖref[ 1+(R132/R130)}
［数２］
ＬＴ＝Vref+(Vref−V1)(R132)/(R130)
比較器１４６は、２つの閾値電圧のひとつと感知抵抗１３６に跨る電圧降下を比較する。抵抗１３６に跨る電圧が比較器回路１４６の上側閾値電圧ＵＴを越えると、比較器１４６は、出力端子１４０上の出力が高く引かれることを許容する。比較器１４６の出力端子１４０は高電圧を有し、トランジスタ１１４がオンする時に、電流は抵抗１４４を介して流れず、抵抗１４４に跨る電圧降下はなく、主スイッチ１２２は開成、またはターンオフする。インダクタ１４８は電流流れにおける瞬時変化に対抗し、ＳＣＲ１０８のゲート１０２へ電流を与え続ける。この場合、インダクタ１４８を通る電流ＩＬは、感知抵抗１３６、フリーホイール・ダイオード１３４を通りカソード１０４に流出してインダクタ１４８に戻る。この時間中に、インダクタ１４８を通る電流ＩＬは減少する。
【００１９】
インダクタ１４８を通る電流ＩＬは減少するので感知抵抗１３６に跨る電圧はまた、減少しそして最終的に比較器１４６の低い方の閾値電圧ＬＴへ落ちる。これは比較器１４６を、主スイッチ１２２をターンオンする低へ切り替えさせ、全サイクルが反復する。比較器１３８におけるヒステリシスは、帰還抵抗１３０と入力抵抗１３２により与えられ、そしてインダクタ１４８の誘導値、電源電圧Ｖ１、基準電圧Vref、ＳＣＲの固有の電圧特性と組み合わせて、これはトリガ回路１００のスイッチング周波数を決定する。
【００２０】
図２は、時間に関係してインダクタ１４８に跨る電圧とインダクタ１４８を通過する電流ＩＬの図である。もちろん、電圧信号ＶＬは矩形信号であり、電流ＩＬは三角形信号である。この例において、インダクタ１４８を通るほぼ０．５アンペアである。電圧信号ＶＬの期間はほぼ２ミリ秒である。
【００２１】
既存の電流源トリガ回路に及ぶトリガ回路１００の一つの利点は、ＳＣＲをトリガするために線形調整器が定電流源を与える必要がないことである。調整器が使用される時に、このようなトリガ回路の平均電力はＳＣＲゲートに供給される平均電流により乗算されるトリガ回路に跨る平均電圧降下である。調節器により消費される電力は高く、サイズとコストを増加するヒートシンクを要求する。さらに、電圧調整器と共に、トリガ回路は、絶縁変圧器のような他の構成要素にサイズとコストの増加を生じさせる付加的電力を要求する。反対に、トリガ回路１００は、ＳＣＲのゲートに供給される平均電流により乗算され、主スイッチ１２２のデューティサイクルにより乗算される、ゲート回路に跨る平均電圧降下に等しい、少ない電力を要求する。
【００２２】
この発明は定電流源を持つものの電圧調整器無しにソリッドステートスイッチをトリガするための唯一のトリガ回路１００を与える。トリガ回路１００は、電圧変動および異なる固有の電圧制御特性を与えることから免除されている。トリガ回路１００によりソリッドステート・デバイスへ供給される電流は、ソリッドステート・スイッチタイプに一致して選択され、不必要な電力散逸を排除する。
【００２３】
故障サイリスタまたはＳＣＲを検出する方法および装置は、本出願と同日に出願され、同じ譲渡人に譲渡された代理人事件番号０４６４６．０１６７−０００００、「故障サイリスタを検出するための方法および装置」と題された特許出願に開示され、参照により本出願に組み込まれている。故障サイリスタまたはＳＣＲを検出する別の方法および装置は、本出願と同日に出願され、同じ譲渡人に譲渡された代理人事件番号０４６４６．０１６５−０００００、「故障サイリスタを検出するための方法および装置」と題された特許出願に開示され、参照により本出願に組み込まれている。
【００２４】
当業者は、各種の変更および変形が本発明の範囲または趣旨を逸脱することなく先行技術にいてなされ得ることを認識できる。例えば、ＳＣＲ１０８は、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）のような各種の別の半導体デバイスにより置換され得る。ＢＪＴトランジスタの場合、トランジスタのベース、エミッタおよびコレクタ端子はそれぞれ、ゲート、カソード、アノードとして動作する。
【００２５】
本発明の記述は本発明を制限するものではない。代わりに、当業者が発明を実行するために異なる方法を実施することを許容する例示と説明を与える。本発明の範囲と趣旨は添付の特許請求の範囲により制限される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】全てこの発明を構成するＳＣＲ、トリガ回路、電源、負荷の概略図である。
【図２】時間に関して図１に示されるインダクタ１４８を通る電流およびインダクタ１４８に跨る電圧の図である。
【図１】
2009081992.tif 000003
【図２】
2009081992.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月4日(2008.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御端子、第１のデバイス端子、および第２のデバイス端子を有するシリコンデバイスをトリガするトリガ回路であって、
直流（ＤＣ）供給電圧の単一の電源と、
供給電圧を出力ＤＣ電流へ変換し、前記シリコンデバイスをターンオンするために前記出力ＤＣ電流を前記制御端子に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコンバータは、
主スイッチの第２のスイッチ端子は前記供給電圧の電源に接続され、前記主スイッチは、閉成される時に第２のスイッチ端子から第１のスイッチ端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２のスイッチ端子から第１のスイッチ端子へ電流を流すことを許容しない、主スイッチの第１のスイッチ端子と前記制御端子の間に接続されたインダクタと、
前記インダクタ通る電流を感知し、前記第２のデバイス端子とグランドの間に結合された感知抵抗器と、前記インダクタを通る電流を表示する値は前記感知抵抗器に跨る電圧であり、
前記グランドと前記主スイッチの第１のスイッチ端子の間に接続され、電流が前記グランドから主スイッチの第１のスイッチ端子へダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、前記主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、を含む、
トリガ回路。
【請求項２】
前記シリコンデバイスはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）であり、前記制御端子はゲート端子であり、前記第１のデバイス端子はアノード端子であり、そして前記第２のデバイス端子はカソード端子である、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項３】
前記主スイッチはＤＣ電流を前記ＳＣＲに供給するための前記ＳＣＲの前記ゲート端子に接続された唯一のスイッチである、請求項２に記載のトリガ回路。
【請求項４】
前記シリコンデバイスはトランジスタである、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項５】
前記トランジスタはバイポーラ接合トランジスタであり、前記第１のデバイス端子はコレクタであり、そして前記第２のデバイス端子はエミッタであり、そして前記制御端子はベースである、請求項４に記載のトリガ回路。
【請求項６】
前記比較器はヒステリシスを持ち、そして制御値は上側閾値と下側閾値とを含み、電流を表示する値が前記下側閾値より下に落ちる時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項７】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータはさらにトリガスイッチを含み、該トリガスイッチは、ＳＣＲがトリガされない時に主スイッチを比較器が閉じること防止し、ＳＣＲがトリガされるべき時に比較器が主スイッチを制御することを許容する、請求項１に記載のトリガ回路。
【請求項８】
制御端子、第１のデバイス端子、および第２のデバイス端子を有するシリコンデバイスをトリガするトリガ回路であって、
直流（ＤＣ）供給電圧の単一の電源と、
供給電圧を出力ＤＣ電流へ変換し、前記シリコンデバイスをターンオンするために前記出力ＤＣ電流を前記制御端子に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータコンバータは、主スイッチの第１のスイッチ端子と前記制御端子の間に接続されたインダクタを含み、主スイッチの第２のスイッチ端子は前記供給電圧の電源に接続され、前記主スイッチは、閉成される時に第２のスイッチ端子から第１のスイッチ端子へ電流を流すことを許容し、開成される時に第２のスイッチ端子から第１のスイッチ端子へ電流を流すことを許容しない、前記シリコンデバイスがターンオフする時に前記主スイッチは継続してターンオフし、前記主スイッチがターンオフする時に前記供給電圧の電源から前記インダクタに電流が流れることを防止し、前記シリコンデバイスがターンオンする時に前記主スイッチは周期的に開閉する、
トリガ回路。
【請求項９】
前記インダクタ通る電流を感知し、前記第２のデバイスとグランドの間に結合された感知抵抗器と、前記インダクタを通る電流を表示する値は前記感知抵抗器に跨る電圧であり、
前記グランドと前記主スイッチの第１のスイッチ端子の間に接続され、前記主スイッチがターンオフする時に電流が前記グランドから主スイッチの第１のスイッチ端子へフリーホイール・ダイオードを通って流れるようにするフリーホイール・ダイオードと、
前記インダクタを通る電流を表示する値と制御値を比較し、前記主スイッチが開成又は閉成する時を制御する比較器と、さらに含む、請求項８に記載のトリガ回路。
【請求項１０】
前記シリコンデバイスはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）であり、前記制御端子はゲート端子であり、前記第１のデバイス端子はアノード端子であり、そして前記第２のデバイス端子はカソード端子である、請求項８に記載のトリガ回路。
【請求項１１】
前記主スイッチはＤＣ電流を前記ＳＣＲに供給するための前記ＳＣＲの前記ゲート端子に接続された唯一のスイッチである、請求項１０に記載のトリガ回路。
【請求項１２】
前記シリコンデバイスはトランジスタである、請求項８に記載のトリガ回路。
【請求項１３】
前記比較器はヒステリシスを持ち、そして制御値は上側閾値と下側閾値とを含み、電流を表示する値が前記下側閾値より下に落ちる時に主スイッチは閉成し、電流を表示する値が上側閾値より上に上昇する時に主スイッチは開成する、請求項９に記載のトリガ回路。
【請求項１４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータはさらにトリガスイッチを含み、該トリガスイッチは、前記ＳＣＲがトリガされない時に主スイッチを比較器が閉じること防止し、前記ＳＣＲがトリガされるべき時に比較器が主スイッチを制御することを許容する、請求項１０に記載のトリガ回路。
【外国語明細書】
2009081992000001.pdf