專利名稱：用于保護可控電源開關(guān)的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于保護可控電源開關(guān)、并且特別是包括在用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的轉(zhuǎn)換器模塊部中的電源開關(guān)的電路和方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓、特別是將在諸如風(fēng)力渦輪機場的發(fā)電廠中使用的轉(zhuǎn)換器模塊。
背景技術(shù)：
為了向公用電力網(wǎng)提供電能，發(fā)電廠可以包括用于將可變頻率功率信號(或電壓或電流)轉(zhuǎn)換成固定頻率(例如50 Hz或60 Hz)AC信號(或電壓或電流)的一個或多個轉(zhuǎn)換器模塊(也稱為逆變器模塊)。在典型轉(zhuǎn)換器模塊中，可以首先使用許多功率晶體管將可變頻率AC功率信號轉(zhuǎn)換成DC信號(或電壓或電流)。此外，可以隨后使用一個或多個(特別地，針對兩級三相逆變器為六個)功率晶體管將DC信號(或電壓或電流)轉(zhuǎn)換成固定頻率AC信 號(或電壓或電流)一基本示例參見圖6?？梢杂上鄳?yīng)的控制電路關(guān)于其傳導(dǎo)性來控制被連接到DC信號(或電壓或電流)(也稱為DC鏈路)的功率晶體管，以便在轉(zhuǎn)換器模塊的三個輸出端子處遞送三相AC信號(或電壓或電流)。特別地，可以將轉(zhuǎn)換器模塊實現(xiàn)為電半導(dǎo)體功率轉(zhuǎn)換單元?？梢灾拦β兽D(zhuǎn)換單元中的功率半導(dǎo)體在關(guān)斷過渡(transition)期間被暴露于感應(yīng)過電壓。請注意，由于開關(guān)功率電路中的不可避免的阻抗，這種現(xiàn)象可以不限于圖6所示的逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，而是其可能是開關(guān)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域中普遍認識到的問題。該問題的本質(zhì)可以是關(guān)斷功率半導(dǎo)體器件可以通過逆變器功率電路的漏電感生成在微秒至亞微秒時域內(nèi)的瞬時過電壓。如果不加控制，此過電壓可能導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件的擊穿，其隨后可能導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件的災(zāi)難性故障。控制此功率半導(dǎo)體關(guān)斷相關(guān)過電壓的技術(shù)包括連接在(例如)IGBT器件(作為功率半導(dǎo)體器件的示例)的(比如說)集電極和柵極之間的齊納或transil型二極管的使用。然后注意逆變器模塊中的功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用條件(或者特別是逆變器模塊的有源(active)整流器操作模式)，如果來自感應(yīng)饋送ac端子的功率流和關(guān)聯(lián)電流被終止，則為了使在被連接到逆變器(在有源整流器模式下操作)的ac端子的饋送電感器中電流為零(例如直接驅(qū)動風(fēng)力渦輪機的示例中的永磁發(fā)電機的漏電感)，則必須向漏電感施加足夠的伏秒(按照文本描述，重置伏秒)。在重置發(fā)生的所有時間，正在從漏電感向在有源整流模式下操作的逆變器的DC鏈路電路傳遞能量。還進一步從發(fā)電機的軸接收能量(并且在從渦輪機的葉片和風(fēng)接收能量之前)，其是重置時段期間的發(fā)電機的反電動勢(電磁力)和重置時段期間的發(fā)電機電流波形的函數(shù)。在典型方案中，使發(fā)電機的漏電感中的電流重置至零的時間將約為10 ms - 20 ms，并且在此事件期間大量的能量被從發(fā)電機傳遞至DC鏈路。如果，在典型的風(fēng)力渦輪機功率轉(zhuǎn)換器中，DC鏈路被連接到網(wǎng)絡(luò)逆變器以進一步處理從永磁發(fā)電機接收到的功率并將其傳遞至供電網(wǎng)或電力網(wǎng)，則DC鏈路電壓不會顯著地上升，除與功率半導(dǎo)體器件的關(guān)閉相關(guān)聯(lián)的最初比如說I μ s電壓尖峰之外。然而，如果關(guān)斷發(fā)電機橋接器的功率半導(dǎo)體器件的原因是由于作為此能量的接收機的網(wǎng)絡(luò)的不可用性，則在關(guān)斷事件(在發(fā)電機中使漏電感電流重置至零)期間從發(fā)電機接收到的能量可以對DC鏈路電容充電。根據(jù)DC鏈路電容的大小標(biāo)注，最終的DC鏈路電壓可以顯著地超過在功率半導(dǎo)體器件的關(guān)斷期間控制過電壓所需的齊納或transil鉗位(clamp)網(wǎng)絡(luò)的操作閾值。如果未包括對策，則齊納或transil鉗位網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)致對整個逆變器系統(tǒng)造成災(zāi)難性損壞，因為齊納或transil鉗位網(wǎng)絡(luò)將迫使功率半導(dǎo)體進入導(dǎo)通狀態(tài)并使功率半導(dǎo)體器件暴露于遠遠超過其耗散能力的能量。特別地，直接驅(qū)動永磁發(fā)電機與相同額定值的感應(yīng)機器相比一般可以以高漏電感為特征。在某些故障場景期間，存儲在該漏電感中的能量的量可能由于非常高的電流而變得非常高。當(dāng)此能量隨后被傳遞至DC鏈路電容器(其可以表示儲能元件)時，DC鏈路電壓可以上升至高電平。在某些最壞情況場景中，DC鏈路電壓可以顯著地上升至鉗位電平之上，并且最后鉗位方案變成威脅而不是保護機制，因為半導(dǎo)體隨后將耗散超過其能力的能量且可能被損壞。 因此，特別是在轉(zhuǎn)換器模塊的DC鏈路處發(fā)生的過電壓可能對包括在轉(zhuǎn)換器模塊中的部件、特別是功率晶體管是有損害的。從而，功率晶體管或者一般地可控開關(guān)可能由于過電壓而被毀壞。為了管理此問題，描述了本發(fā)明的有條件有源鉗位電路。可能存在對用于保護被連接在可向其施加電壓的端子之間的可控電源開關(guān)、特別是功率晶體管的電路和方法的需要。此外，可能存在對用于保護可控電源開關(guān)的電路和方法的需要，該可控電源開關(guān)使得能夠?qū)崿F(xiàn)可控電源開關(guān)的保護和電源開關(guān)的端子之間的電壓鉗位。此外，可能存在對用于保護可控電源開關(guān)的電路和方法的需要，其中，可以更有效地執(zhí)行電壓鉗位。

發(fā)明內(nèi)容
可以由根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題來滿足此需要。由從屬權(quán)利要求來描述本發(fā)明的有利實施例。根據(jù)一個實施例，一種用于保護連接在電路的第一端子與電路的第二端子之間的可控電源開關(guān)(特別是晶體管，特別是功率晶體管，例如雙極型隔離柵晶體管(IGBT)或等效功率半導(dǎo)體開關(guān)、雙極結(jié)晶體管或M0SFET)免于遭受過電壓(特別是DC過電壓，諸如可施加在電路的第一端子與電路的第二端子之間的過電壓，其根據(jù)應(yīng)用可能達到幾kV)的電路。該電路包括可控電源開關(guān)(例如半導(dǎo)體電源開關(guān)、功率晶體管、IGBT、雙極結(jié)晶體管或M0SFET)，其具有被連接到電路的第一端子的第一電源開關(guān)端子(諸如漏極或集電極)、被連接到電路的第二端子的第二電源開關(guān)端子(諸如源極或發(fā)射極)以及電源開關(guān)控制端子(諸如柵極端子)，其中，第一電源開關(guān)端子與第二電源開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)(特別地用通過可控電源開關(guān)從第一電源開關(guān)端子流至第二電源開關(guān)端子的電流的可能性來表示)基于施加于電源開關(guān)控制端子與第二電源開關(guān)端子之間的電壓；二極管(例如半導(dǎo)體電部件，特別是齊納二極管或transil 二極管)，其具有第一二極管端子(諸如陽極)和第二二極管端子(諸如陰極)，該二極管允許電流在第一二極管端子與第二二極管端子之間沿正向流動并允許電流沿著與正向相反的反向流動，當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓(當(dāng)二極管是齊納二極管時，也稱為擊穿電壓)之上時，第二二極管端子被連接到第一端子。此外，該電路包括具有被連接到第一二極管端子的第一控制開關(guān)端子(諸如漏極或集電極)、具有第二控制開關(guān)端子(諸如源極或發(fā)射極)以及控制開關(guān)控制端子(諸如控制開關(guān)的柵極端子)的可控控制開關(guān)(例如半導(dǎo)體器件，諸如晶體管，例如雙極結(jié)晶體管、MOSFET、IGBT等)，其中，第一控制開關(guān)端子與第二控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)基于在控制開關(guān)控制端子與第二控制開關(guān)端子之間施加的電壓，其中，施加于電源開關(guān)控制端子的信號基于第二控制開關(guān)端子處的信號。齊納二極管一般是以齊納效應(yīng)為特征的低壓器件。transil晶體管與齊納二極管類似地操作，在被反向偏置時具有很好地定義的“拐”點。但是鉗位機制是不同的一稱為雪崩效應(yīng)。transil由于其耗散高峰值功率的能力而通常是用于高壓應(yīng)用的選擇。保護電路還可以與一個或多個雙向transil —起工作，其具有與背對背串聯(lián)連接的齊納二極管(等同于端子一被連接到每個齊納二極管的端子一)類似的特性。諸如ST型SMCJxxCA-TR的雙向transil是代表類型。
意圖針對施加于第一電源開關(guān)端子與第二電源開關(guān)端子之間的過電壓對可控電源開關(guān)進行保護。可控電源開關(guān)可以是例如轉(zhuǎn)換器模塊(的一部分)的部件，特別是用于將DC信號(或電壓或電流)轉(zhuǎn)換成固定頻率AC信號(或電壓或電流)?？煽仉娫撮_關(guān)特別地可以是IGBT、M0SFET或雙極結(jié)晶體管等。特別地，在電源開關(guān)控制端子(諸如柵極)與第二電源開關(guān)端子(諸如發(fā)射極)之間施加的電壓可以確定可控電源開關(guān)是處于導(dǎo)通狀態(tài)(將電流從第一電源開關(guān)端子傳導(dǎo)至第二電源開關(guān)端子)還是處于非導(dǎo)通狀態(tài)(其中不允許電流從第一電源開關(guān)端子流到第二電源開關(guān)端子)。如果在二極管端子處施加的電壓大于也稱為“齊納拐點電壓”或“齊納電壓”的擊穿電壓(其可以被用作用于術(shù)語“二極管閾值電壓”的同義詞)，則二極管特別地可以是允許電流不僅沿正向(類似于正常二極管)而且允許電流沿反向的齊納二極管。當(dāng)在電路的第一端子與第二端子之間施加正電壓時(在第一端子處施加的電位高于在第二端子處施加的電位)，連接二極管，使得當(dāng)在第一端子與第二端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，其允許電流沿反向流動。從而，可以調(diào)整二極管閾值電壓，使得其在不毀壞可控電源開關(guān)的情況下略低于可控電源開關(guān)處可施加(或可容忍)的最大電壓。當(dāng)在第一端子與第二端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，二極管變成沿反向?qū)?。然而，即使在這種情況下，由可控控制開關(guān)(特別是與二極管串聯(lián)連接)來控制沿反向流過二極管的電流。從而，鉗位功能(由二極管執(zhí)行)是可控的和/或有條件的。特別地，在某些轉(zhuǎn)換單元中，可能要求有源鉗位功能管理緊接著在IGBT (可控電源開關(guān))或等效功率半導(dǎo)體開關(guān)的關(guān)斷點處的過電壓，但同時如果存在后續(xù)的DC鏈路過電壓，則仍處于風(fēng)險中。為了避免半導(dǎo)體(特別是可控電源開關(guān))的毀壞，將有源鉗位提供成是可控和/或有條件的。特別地，用可以使用另外的控制電路來方便地接通和關(guān)斷的串聯(lián)模式開關(guān)(可控控制開關(guān))來擴展常規(guī)有源鉗位(以齊納二極管為代表)，從而啟用或禁用開關(guān)和鉗位功能(其在常規(guī)電路中是單獨地由二極管提供的)。為了控制二極管的功能，第一二極管端子(其特別地未被連接到電路的第一電源開關(guān)控制端子)被連接到第一控制開關(guān)端子。從而，只有在可控控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，電流才將沿著反向流過二極管。此外，如下文所解釋的，可以由控制開關(guān)驅(qū)動器電路來控制可控控制開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
施加于電源開關(guān)控制端子(其控制可控電源開關(guān)的狀態(tài)(導(dǎo)通或非導(dǎo)通)的信號主要基于由柵極驅(qū)動輸入引腳定義的狀態(tài)一參見附圖。然而，當(dāng)柵極驅(qū)動器切換至關(guān)斷狀態(tài)(由于輸入信號切換至關(guān)斷狀態(tài))時，IGBT的狀態(tài)仍可能被由transil和控制開關(guān)傳導(dǎo)至柵極中的電流支配并被短暫地設(shè)置成接通狀態(tài)，直至鉗位控制將控制開關(guān)關(guān)斷。如果如圖2的波形所示Vce短暫地上升并且當(dāng)Vce短暫地上升時，則發(fā)生此現(xiàn)象，如下文所解釋的。主控制是到電源開關(guān)控制端子，并且可以從主控制信號導(dǎo)出用于第二開關(guān)(與齊納或transil 二極管串聯(lián)的開關(guān))的有條件有源鉗位控制，但是被延長(或延遲)足夠的時間，使得有源鉗位電路仍在運行直至主電源開關(guān)關(guān)斷(由鉗位控制電路)之 后比如說10 μ s為止。特別地，可能并不是連續(xù)地需要有源鉗位，而是可以僅在有限的持續(xù)時間需要，SP在(可控電源開關(guān)的)正常通態(tài)至斷態(tài)過渡中以及在整個通態(tài)中。在可控電源開關(guān)的斷態(tài)的最大部分中，可以不需要有源鉗位。因此，使用可控控制開關(guān)，在這些持續(xù)時間期間可以通過相應(yīng)地控制可控控制開關(guān)來關(guān)斷有源鉗位。特別地，在可控電源開關(guān)的通態(tài)期間(其中，可控電源開關(guān)是導(dǎo)通的或處于導(dǎo)通狀態(tài))，可以將包括可控控制開關(guān)和二極管的鉗位電路設(shè)計成在這些狀態(tài)下操作并保持活動。在(可控電源開關(guān)的)剩余的斷態(tài)中，然后可能需要鉗位電路以忽視增加至鉗位電平之上的任何集電極發(fā)射極電壓。根據(jù)一個實施例，該電路還包括柵極驅(qū)動器電路，其具有被連接到第二電源開關(guān)端子的一個參考端子(本地接地=對于IGBT而言，發(fā)射極)且具有被連接到電源開關(guān)控制端子的柵極驅(qū)動器輸出端子，其中，在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成的信號基于施加于柵極驅(qū)動器輸入端子的信號。此外，柵極驅(qū)動器輸出端子處的信號還可以基于外部控制信號，諸如柵極驅(qū)動器輸入信號或感測輸入信號。特別地，柵極驅(qū)動器電路可以被適配成基于外部信號并基于第二電源開關(guān)端子(第二電源開關(guān)端子與柵極驅(qū)動器之間的連接不是信號路徑一其是用于整個電路的參考=本地接地)處的信號來生成輸出信號，以基于該外部信號在柵極驅(qū)動器輸出端子與第二控制開關(guān)端子之間生成電壓。從而，使得能夠控制可控電源開關(guān)以采取導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)，使得電路最后可以在轉(zhuǎn)換器模塊內(nèi)用于將可變頻率信號轉(zhuǎn)換成固定頻率信號。根據(jù)一個實施例，該電路還包括控制開關(guān)驅(qū)動器電路，其具有被連接到控制開關(guān)控制端子的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子，并且具有被連接到柵極驅(qū)動器輸出端子的控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子，其中，控制開關(guān)驅(qū)動器電路被適配成基于在控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子處接收到的信號來在控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子處生成信號。從而，使得能夠控制可控控制開關(guān)的狀態(tài)(導(dǎo)通或非導(dǎo)通)。特別地，可以由柵極驅(qū)動器電路、特別是在柵極驅(qū)動器輸出端子處施加的信號來控制所述控制開關(guān)驅(qū)動器電路。因此，可以使可控控制開關(guān)的行為(導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài))同步，或者至少部分地基于可控電源開關(guān)的行為(其至少部分地由柵極驅(qū)動器電路輸出來控制)。因此，使得能夠接通和關(guān)斷由二極管和可控控制開關(guān)提供的鉗位功能。從而，可以更高效地執(zhí)行保護可控電源開關(guān)?？梢杂煽刂崎_關(guān)驅(qū)動器電路來獲得可控控制開關(guān)的正確控制(也稱為鉗位控制)。事實上，可能要求定時器電路以確保在器件(可控電源開關(guān))被關(guān)斷之后比如說 ο μ s之后鉗位電路(包括二極管和可控控制開關(guān))被禁用，從而確保任何短持續(xù)時間的過電壓尖峰被鉗位。根據(jù)一個實施例，所述第二控制開關(guān)端子被連接(特別是直接電連接)至電源開關(guān)控制端子。從而，當(dāng)在電路的第一端子與第二端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時且當(dāng)可控控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時，在電源開關(guān)控制端子處施加過電壓信號，以將電源開關(guān)切換至導(dǎo)通狀態(tài)，以便放出或耗散與過電壓有關(guān)的能量。在其他實施例中，第二控制開關(guān)端子未被(直接地)連接至電源開關(guān)控制端子。根據(jù)一個實施例，柵極驅(qū)動器電路具有另外的柵極驅(qū)動器輸入端子(也稱為可選感測輸入端)，其中，在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成的信號還基于施加于所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子的信號，其中，所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子被連接至第二控制開關(guān)端子。存在提供此功能以具有另外的輸入端子的許多現(xiàn)代商用集成柵極驅(qū)動器電路。這可以與基本有源鉗位電路相結(jié)合地使用，并且可以提供直接鏈路以控制柵極驅(qū)動輸出級并在鉗位操 作期間使其進入高阻抗?fàn)顟B(tài)或進入通態(tài)。因此，當(dāng)可控控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時，將向所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子施加信號，其允許將第二控制開關(guān)端子處的信號考慮在內(nèi)以便控制可控電源開關(guān)的柵極。特別地，在常規(guī)鉗位方法期間，柵極驅(qū)動器輸出信號可以處于斷態(tài)且這實際上可以與有源鉗位相反，以嘗試接通可控電源開關(guān)，因為柵極驅(qū)動器電路在常規(guī)電路中嘗試維持斷態(tài)。然而，使用所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子，可以響應(yīng)于針對鉗位或進入高阻抗?fàn)顟B(tài)以獲得改善的鉗位性能的需要而接通柵極驅(qū)動器輸出信號。幸運的是，柵極驅(qū)動器電路和IGBT被低歐姆電阻分離(解耦)，因此僅僅使用被連接到柵極的transil(二極管)網(wǎng)絡(luò)的鉗位作用仍是可能的，即使鉗位電流的重要一部分流入柵極驅(qū)動器，從而減小了有源鉗位效果，這是不期望的。當(dāng)使得能夠?qū)崿F(xiàn)柵極驅(qū)動器輸出信號促使可控電源開關(guān)響應(yīng)于對鉗位的需要而切換至導(dǎo)通狀態(tài)時，可以改善有源鉗位作用，因為隨后二極管和柵極驅(qū)動器輸出信號二者尋求相同的狀態(tài)(電源開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài))而不是彼此相反(如在常規(guī)情況下那樣)。替換地，使輸出端進入高阻抗?fàn)顟B(tài)也獲得甚至更好的性能，因為隨后柵極發(fā)射極電壓將不會變得受限制，并且可能上升至由柵極驅(qū)動器電路定義的柵極發(fā)射極通態(tài)電壓以上。另一優(yōu)點可以是當(dāng)柵極驅(qū)動器輸出級通過直線路線來迫使功率半導(dǎo)體(可控電源開關(guān))接通時，可以減少transil (二極管)功率耗散。通常，齊納二極管中的峰值耗散在kW范圍內(nèi)(在μ s域中)達到峰值，并且在連續(xù)的長期有源鉗位期間，二極管可能遭受熱效應(yīng)且必須被相應(yīng)地減少。通過在柵極驅(qū)動器輸出電路中使用放大級，有效地作為有源鉗位功能的一部分，或者通過將其斷開連接，可以在transil (二極管)的尺寸和成本的相應(yīng)縮減的情況下實現(xiàn)其減少的耗散。根據(jù)一個實施例，該電路還包括另外的可控控制開關(guān)(諸如半導(dǎo)體器件，諸如晶體管，例如雙極結(jié)晶體管、MOSFET, IGBT等)，其具有第一另外的控制開關(guān)端子(諸如漏極或集電極)、第二另外的控制開關(guān)端子(諸如源極或發(fā)射極)和另外的控制開關(guān)控制端子(諸如柵極)，其中，第一另外的控制開關(guān)端子與第二另外的控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)基于在所述另外的控制開關(guān)控制端子與所述第二另外的控制開關(guān)端子之間施加的電壓，其中，所述柵極驅(qū)動器電路具有另外的柵極驅(qū)動器(感測)輸入端子，其中，所述第二另外的控制開關(guān)端子被連接到所述另外的柵極驅(qū)動器(感測)輸入端子，并且其中，所述另外的控制開關(guān)控制端子被連接到控制開關(guān)驅(qū)動器電路的另外的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子。
所述另外的可控控制開關(guān)可以提供將與供應(yīng)給電源開關(guān)控制端子的信號同步地提供給所述另外的柵極驅(qū)動器(感測)輸入端子的信號。從而，使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高的靈活性。特別地，電路復(fù)雜性可以高度地取決于所述另外的柵極驅(qū)動器(感測)輸入端子從外面看是低阻抗還是高阻抗。在感測引腳是低阻抗的情況下，可以將第二另外的控制開關(guān)端子永久地連接到感測引腳。當(dāng)向電流源而不是電壓測量電路中看時，輸入阻抗正常地是相當(dāng)?shù)偷摹Ｌ鎿Q地，所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子可以是高阻抗，其中，控制開關(guān)驅(qū)動器電路(也稱為鉗位控制)可以是浮置電路(其具有本地接地，獨立于發(fā)射極參考本地接地)，其將柵極源極電壓保持在正確的電平，無論周圍電路在鉗位活動期間關(guān)于電位可能如何移動。特別地，當(dāng)不需要鉗位時，控制開關(guān)處于非導(dǎo)通狀態(tài)?？煽赜性淬Q位的總體優(yōu)點是在電源開關(guān)斷態(tài)期間，DC鏈路電壓可能在不使有源鉗位嘗試限制電壓的情況下上升至正常鉗位電平以上?？梢栽试S鉗位在永久性斷態(tài)期間保持關(guān)斷，因為在斷態(tài)中，不會發(fā)生將要求有源鉗位的條件。在這方面，斷態(tài)指的是(示例)IGBT中的條件，其中，IGBT中的電流是零。
根據(jù)一個實施例，在控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子處生成的信號使得控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)整個通態(tài)加上進入斷態(tài)的在例如500 ns和30μ8之間的附加時間間隔，這取決于應(yīng)用和電特性。重要的是附加時間間隔在所有情況足夠大以便允許主開關(guān)完全關(guān)斷集電極電流，并且足夠短，使得控制開關(guān)和因此的其正在控制的有源鉗位功能在DC鏈路由于來自發(fā)電機的電流而可以上升至用于齊納二極管或transil網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通閾值之上之前斷開。根據(jù)一個實施例，所述電路被適配成在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成信號，使得當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，電源開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)。從而，可以使用二極管和可控電源開關(guān)二者對過電壓放電以改善鉗位功能。根據(jù)一個實施例，所述電路還包括連接在柵極驅(qū)動器輸出端子與第二控制開關(guān)端子之間的限流電阻器，以限制電流從柵極驅(qū)動器輸出端子流入IGBT柵極。可以確信其還限制電流向后流入驅(qū)動器中，但是這并不是主要目的?；旧先魏畏聪螂娏鞫际遣黄谕模驗槠浣档豌Q位性能。特別地，在其中第一端子與第二端子之間的電壓在二極管閾值端子之上且同時在可控控制開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時的情況下，該電流可能受到限制。從而，可以實現(xiàn)的是大部分電流流入電源開關(guān)控制端子中而不是流入柵極驅(qū)動器電路中。根據(jù)一個實施例，該電路還包括連接在第一二極管端子與第二電源開關(guān)端子(特別是直接連接)之間以便在非常高的DC鏈路電壓條件期間保護可控控制開關(guān)免于遭受過電壓的電阻器，其中，所述控制開關(guān)處于非導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)一個實施例，提供用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓(或用于將可變頻率AC電壓轉(zhuǎn)換成固定頻率AC電壓)的轉(zhuǎn)換器模塊(或轉(zhuǎn)換器模塊的至少一個部分)(特別是將在例如風(fēng)力渦輪機場的能量產(chǎn)生工廠內(nèi)使用)，其包括用于如上所述地保護可控電源開關(guān)的至少一個電路。在本文中，特別地，所述可控電源開關(guān)可以是包括在DC鏈路下游的轉(zhuǎn)換器模塊中的電源開關(guān)中的一個。特別地，可以在電路的第一端子與第二端子之間施加在DC鏈路處施加的電壓。特別地，該電路可以保護可控電源開關(guān)免于遭受在DC鏈路處發(fā)生的過電壓。特別地，可以使用轉(zhuǎn)換器模塊來轉(zhuǎn)換從風(fēng)力渦輪機場提供的功率信號，其通常是可變頻率AC功率信號。
根據(jù)一個實施例，提供了一種用于保護連接在第一端子與第二端子之間的可控電源開關(guān)免于遭受在第一端子與第二端子之間施加的過電壓的方法，其中，所述方法包括在控制端子與第二端子之間施加電壓；基于電源開關(guān)控制端子與第二電源開關(guān)端子之間的電壓來控制電源開關(guān)的第一電源開關(guān)端子與電源開關(guān)的第二電源開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)，其中，所述可控電源開關(guān)的第一電源開關(guān)端子被連接到第一端子且可控開關(guān)的第二電源開關(guān)端子被連接到第二端子；允許電流在二極管的第一二極管端子與二極管的第二二極管端子之間沿正向流動；允許電流在二極管的第一二極管端子與二極管的第二二極管端子之間沿與正向相反的反向流動，當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，第二二極管端子被連接到第一端子；基于在可控開關(guān)的控制開關(guān)控制端子與第二控制開關(guān)端子之間施加的電壓來控制可控控制開關(guān)的第一控制開關(guān)端子與可控控制開關(guān)的第二控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)，第一控制開關(guān)端子被連接到第一二極管端子，其中，施加于電源開關(guān)控制端子的信號基于第二控制開關(guān)端子處的信號。應(yīng)理解的是還可以將關(guān)于用于保護可控電源開關(guān)的電路所描述、公開或解釋的特 征(單獨地或以任何組合的方式)應(yīng)用、提供或用于一種用于保護可控電源開關(guān)的方法。必須注意的是已參考不同的主題描述了本發(fā)明的實施例。特別地，已參考方法類型權(quán)利要求描述了某些實施例，而參考裝置類型權(quán)利要求描述了其它實施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將從以上和以下描述推斷，除非另外通知，除屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，認為將用本文檔來公開與不同主題有關(guān)的特征之間、特別是方法類型權(quán)利要求的特征和裝置類型權(quán)利要求的特征之間的任何組合。本發(fā)明的上文定義的方面和其它方面從下文將描述的實施例的示例是顯而易見的，并將參考實施例的示例來進行解釋。下面將參考實施例的示例來更詳細地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于所述實施例的示例。該技術(shù)可應(yīng)用于包括功率半導(dǎo)體器件的任何功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，必須由例如有源鉗位電路來管理功率半導(dǎo)體的關(guān)斷過電壓，同時仍允許在后續(xù)時段中存在處于有源鉗位電路的閾值之上的系統(tǒng)導(dǎo)出的過電壓。示例包括船舶推進、工業(yè)驅(qū)動、燃料電池轉(zhuǎn)換器、汽車驅(qū)動等。


現(xiàn)在將參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖I圖示根據(jù)實施例的用于保護可控電源開關(guān)的電路的電路 圖2圖示示出可控電源開關(guān)的狀態(tài)和有條件有源鉗位的狀態(tài)的時間過程的圖示；
圖3圖示根據(jù)另一實施例的用于保護可控電源開關(guān)的電路的電路 圖4圖示根據(jù)另一實施例的用于保護可控電源開關(guān)的電路的電路圖；以及 圖5圖示根據(jù)另一實施例的用于保護可控電源開關(guān)的電路的電路圖。圖6圖示從永磁發(fā)電機饋送的基本三相背對背轉(zhuǎn)換器配置的示例。
具體實施例方式圖中的圖示是示意性的。應(yīng)注意的是在不同的圖中，為類似或相同的元件提供相同的附圖標(biāo)記或提供附圖標(biāo)記，其僅在第一數(shù)位內(nèi)不同于相應(yīng)的附圖標(biāo)記。
圖I圖示根據(jù)實施例的用于保護可控電源開關(guān)的電路100的電路驅(qū)動器。電路100包括可控電源開關(guān)101，其在這里被實現(xiàn)為具有第一電源開關(guān)端子103 (在這里被實現(xiàn)為集電極C)、第二電源開關(guān)端子105 (在這里被實現(xiàn)為發(fā)射極E)和電源開關(guān)控制端子107(在這里被實現(xiàn)為柵極G)的IGBT。可控電源開關(guān)101 (也稱SS1)的導(dǎo)通狀態(tài)取決于可控電源開關(guān)101的柵極107與發(fā)射極105之間的電壓Vge。電路100還包括第一端子109和第二端子111，在其之間可施加電壓(通常為DC電壓，諸如轉(zhuǎn)換器模塊的DC鏈路的DC電壓)。特別地，在第一端子109處，可以施加比在端子111處更高的電位。電路100還包括在本情況中被實現(xiàn)為齊納二極管的二極管113(也稱為Z1X齊納二極管113具有第一二極管端子115 (陽極)和第二二極管端子117 (陰極)。二極管117的正向流動方向是從陽極115至陰極117，其在施加于陽極115處的電位高于施加于陰極117處的電位的情況下實現(xiàn)。然而，在于第一端子109與第二端子111之間施加正電壓(施加于第一端子109處的電位高于施加于第二端子11 1處的電位)的情況下，二極管113不允許電流沿正向、即從陽極115至陰極117流動。然而，如果施加于第一端子109與第二段子111之間的電壓(也稱為DC電壓)上升至齊納二極管113的二極管閾值電壓(或擊穿電壓)之上，則二極管113允許電流沿從陰極117至陽極115的反向流動。特別是如果DC電壓在電源開關(guān)101可容忍的電壓最大值之上，則可能發(fā)生此現(xiàn)象。在這種情況下，二極管113是用于減小施加于第一端子109與第二端子111之間的過電壓的電壓鉗位電路的一部分，以便保護可控電源開關(guān)101。為了提供有條件和/或可控鉗位功能，電路100還包括具有第一控制開關(guān)端子121(在這里被實現(xiàn)為漏極D)、第二控制開關(guān)端子123 (在這里被實現(xiàn)為源極S)和控制開關(guān)控制端子125 (在這里被實現(xiàn)為柵極G)的可控控制開關(guān)119 (也稱為&)。在所示示例中被實現(xiàn)為MOSFET的可控控制開關(guān)119的導(dǎo)通狀態(tài)取決于可控控制開關(guān)119的柵極125與源極123之間的電壓Vgs。為了控制可控電源開關(guān)101的狀態(tài)，提供了柵極驅(qū)動器電路127，其具有被連接到電源開關(guān)控制端子107的柵極驅(qū)動器輸出端子129。柵極驅(qū)動器參考端子131被連接到第二電源開關(guān)端子105，柵極驅(qū)動器輸入端子128允許柵極驅(qū)動器127的外部控制。此外，電源開關(guān)控制端子107被連接到第二控制開關(guān)端子123。為了減少從第二控制開關(guān)端子123流到柵極驅(qū)動器輸出端子129中的電流，在第二控制開關(guān)端子123與柵極驅(qū)動器輸出端子129之間連接限流電阻器133。為了控制可控控制開關(guān)119的導(dǎo)通狀態(tài)，提供了具有被連接到控制開關(guān)控制端子125的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子137的控制開關(guān)驅(qū)動器電路135。此外，控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子139被連接到柵極驅(qū)動器輸出端子129。此外，正常二極管141(也稱為D1)被連接在第一二極管端子115與第一控制開關(guān)端子121之間以便抑制電流從第一控制開關(guān)端子121流至第一端子109。此外，為了控制施加于可控控制開關(guān)119處的過電壓，在第一二極管端子115與第二端子111之間連接電阻器143。圖2圖示正常操作期間的接通和關(guān)斷過渡、后面是由于(多個)發(fā)電機電流被重置至零而引起的DC鏈路電壓的增加的圖示。在全部四個圖中，在橫坐標(biāo)上指示了時間t，在第一圖中的縱坐標(biāo)上，圖示DC鏈路電壓(VD。，第一電源開關(guān)端子103與第二電源開關(guān)端子105之間的電壓)，在第二圖中圖示負載電流(^，在第三圖中圖示集電極發(fā)射極電壓(Vce)，并且在第四圖中圖示有源鉗位狀態(tài)。Vce關(guān)斷過渡的點線部分圖示未施加有源鉗位的情況下的超過開關(guān)器件的擊穿電平的潛在電壓過沖。在6中還示出了 VDC和VCE的節(jié)點?？煽仉娫撮_關(guān)101的狀態(tài)被示為曲線245和其中可控控制開關(guān)119處于導(dǎo)通狀態(tài)、從而激活鉗位的時間間隔247。時間段249指示其中可控電源開關(guān)101處于非導(dǎo)通狀態(tài)使得第一電源開關(guān)端子103與第二電源開關(guān)端子105之間的電壓相對高的時間段。表示可控電源開關(guān)101的通態(tài)的時間段251位于兩個斷態(tài)249之間?？煽仉娫撮_關(guān)101在可控電源開關(guān)已從導(dǎo)通狀態(tài)切換至非導(dǎo)通狀態(tài)之后處于延長的導(dǎo)通狀態(tài)達時間間隔At。在此時間間隔之后，可控電源開關(guān)101切換至非導(dǎo)通狀態(tài)。可以由柵極驅(qū)動器電路127以及由在第二控制開關(guān)端子123處施加的信號來控制可控電源開關(guān)101的通態(tài)和斷態(tài)(分別為導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài))。在其他實施例中，可以 在不使第二控制開關(guān)端子123直接連接到可控控制開關(guān)控制端子107的情況下控制可控電源開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)。如從圖2可以看到的，鉗位有源狀態(tài)247(表示圖I所示的可控控制開關(guān)119的導(dǎo)通狀態(tài))完全覆蓋并擴展可控電源開關(guān)101的通態(tài)251。因此，當(dāng)在第一端子109與第二端子111之間存在過電壓時，可以用從第一端子109、經(jīng)由齊納二極管113、正常二極管141、可控控制開關(guān)119流至電源開關(guān)控制端子107且部分地還流至柵極驅(qū)動器輸出端子129 (事實上不期望)的電流來放電或減少此過電壓。此外，在可控電源開關(guān)101的斷態(tài)253期間的一部分中，可控控制開關(guān)119仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，因為尤其是在從可控電源開關(guān)101的通態(tài)至斷態(tài)的過渡區(qū)中，可能發(fā)生電壓尖峰，諸如尖峰255。由于鉗位電路在尖峰255的發(fā)生期間處于有源狀態(tài)(可控控制開關(guān)119處于導(dǎo)通狀態(tài))，所以可以用從第一端子109流至電源開關(guān)控制端子107的電流來有效地使尖峰255降級或減小。圖3圖示用于保護可控電源開關(guān)的電路的另一實施例300。電路300與圖I所示的電路100具有相似性，因為其還包括具有與圖I所示的相應(yīng)部件類似的端子并以與在圖I所示的實施例中類似的方式連接的可控電源開關(guān)301、第一端子309、第二端子311、齊納二極管313、可控控制開關(guān)310、柵極驅(qū)動器電路327、控制開關(guān)驅(qū)動器電路335、電阻器333、正常二極管341以及電阻器343。不同于圖I的實施例100，圖3所示的柵極驅(qū)動電路327具有另外的柵極驅(qū)動器輸入端子357。此外，電路300還包括具有第一另外的控制開關(guān)端子361、第二另外的控制開關(guān)端子363和另外的控制開關(guān)控制端子365的另外的可控控制開關(guān)359 (也稱SS3)。在本文中，第二另外的控制開關(guān)端子363被連接到另外的柵極驅(qū)動器輸入端子357。此外，控制開關(guān)驅(qū)動器電路335包括被連接到另外的控制開關(guān)控制端子365的另外的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子367。特別地，另外的柵極驅(qū)動器輸入端子357可以是低阻抗輸入端子。圖4圖示用于保護可控電源開關(guān)的電路的另一實施例400的方框圖。圖4所示的實施例示出了與圖I和3所示的實施例的相似性，其包括用僅在第一數(shù)位上不同的相同參考標(biāo)號標(biāo)記的部件。為了理解這些部件的功能和結(jié)構(gòu)，參考關(guān)于圖I或/和3的描述。在電路400中，柵極驅(qū)動器另外的輸入端子457可以是高阻抗輸入端子，并且控制開關(guān)驅(qū)動器電路435可以是“浮置電路”，其將控制開關(guān)控制端子425的柵極源極電壓保持在正確的電平，無論周圍電路在鉗位活動期間關(guān)于電位如何移動。圖4所示的實施例看起來比圖I或3所示的實施例更簡單得多，但是浮置鉗位控制器可能要求磁部件獲得用于此電路的獨立電源。因此，與圖I或3所示的實施例相比，可能增加總體復(fù)雜性。圖5圖示用于保護可控電源開關(guān)的電路的另一實施例500，其示出了與圖1、3和4所示的實施例的相似性。然而，可控控制開關(guān)519的第二控制開關(guān)端子523未被直接連接到可控電源開關(guān)501的電源開關(guān)控制端子507。替代地，將第二控制開關(guān)端子523連接到另外的柵極驅(qū)動器輸入端子557。只有柵極驅(qū)動器輸出端子529經(jīng)由電阻器533被連接到電源開關(guān)控制端子507。并且，當(dāng)另外的柵極驅(qū)動器輸入端子557是高阻抗輸入端子時，可以使用圖5所示的實施例500。利用此配置，要求柵極驅(qū)動器感測輸入機制在有源鉗位期間將柵極驅(qū)動器輸出級變成通態(tài)，因為不存在到電源開關(guān)控制端子中的直接鉗位路徑。圖6圖不從永磁發(fā)電機651饋送的基本三相背對背轉(zhuǎn)換器配置650的不例。永 磁三相發(fā)電機(PMG)是作為示例示出的，并且同樣地可以是三相感應(yīng)發(fā)電機(IG)或滑環(huán)式感應(yīng)發(fā)電機(DFIG)。并且可以用電動機來代替該發(fā)電機。轉(zhuǎn)換器配置650包括許多IGBT601，使用根據(jù)圖I、圖3、圖4或圖5的電路可以對其全部進行保護以免遭受過電壓。應(yīng)注意的是術(shù)語“包括”不排除其它元素或步驟且“一”或“一個”不排除復(fù)數(shù)。還可以將結(jié)合不同實施例所述的元素組合。還應(yīng)注意的是不應(yīng)將權(quán)利要求中的參考符號理解為限制權(quán)利要求的范圍。附圖標(biāo)記列表
101，301，401，501可控電源開關(guān)
103，302, 402, 502第一電源開關(guān)端子
105, 305,405, 505第二電源開關(guān)端子
107，307, 407, 507電源開關(guān)控制端子
109，309, 409, 509第一端子
111,311,411,511第二端子
113，313，413，513齊納二極管
115，315，415，515第一二極管端子
117，317，417，517第二二極管端子
119，319，419，519可控控制開關(guān)
121，321，421，521第一控制開關(guān)端子
123，323，423，523， 第二控制開關(guān)端子
125，325，425，525， 控制開關(guān)控制端子
127，327，427，527， 柵極驅(qū)動器電路
129，329，429，529， 柵極驅(qū)動器輸出端子
131，331，431，531柵極驅(qū)動器參考端子(本地GND)
133，333，433，533， 電阻器 135，335，435，535， 控制開關(guān)驅(qū)動器電路 137，337，437，537， 控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子 139，339，439，539， 控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子141,341,正常二極管143，343，443，543， 電阻器
245可控電源開關(guān)的集電極與發(fā)射極之間的電壓
249可控電源開關(guān)的斷態(tài)
251可控電源開關(guān)的通態(tài)
255電壓峰值
357，457，557另外的柵極驅(qū)動器輸入端子
359另外的可控控制開關(guān)
367另外的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子
權(quán)利要求
1.一種用于保護連接在電路的第一端子與第二端子之間的可控電源開關(guān)免于遭受可在第一端子與第二端子之間施加的過電壓的電路，該電路包括 可控電源開關(guān)(101)，其具有被連接到第一端子(109)的第一電源開關(guān)端子(103)、被連接到第二端子(111)的第二電源開關(guān)端子(105)、以及電源開關(guān)控制端子(107)，其中，第一電源開關(guān)端子與第二電源開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)基于在電源開關(guān)控制端子與第二電源開關(guān)端子之間施加的電壓； 二極管(113)，其具有第一二極管端子(115)和第二二極管端子(117)，該二極管允許電流在第一二極管端子與第二二極管端子之間沿正向流動并允許電流沿與正向相反的反向流動，當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，第二二極管端子被連接到第一端子； 可控控制開關(guān)(119)，其具有被連接到第一二極管端子的第一控制開關(guān)端子(121)、第二控制開關(guān)端子(123)、以及控制開關(guān)控制端子(125)，其中，第一控制開關(guān)端子與第二控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)基于在控制開關(guān)控制端子與第二控制開關(guān)端子之間施加的電壓， 其中，施加于電源開關(guān)控制端子(107)的信號基于第二控制開關(guān)端子(123)處的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，還包括； 柵極驅(qū)動器電路(127)，其具有被連接到第二電源開關(guān)端子的柵極驅(qū)動器參考端子(131 )、具有柵極驅(qū)動器輸入端子(128)并且具有被連接到電源開關(guān)控制端子的柵極驅(qū)動器輸出端子(129)，其中，在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成的信號基于施加于柵極驅(qū)動器輸入端子(128)的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，還包括 控制開關(guān)驅(qū)動器電路(135)，其具有被連接到控制開關(guān)控制端子的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子(137)并具有被連接到柵極驅(qū)動器輸出端子的控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子(139)， 其中，所述控制開關(guān)驅(qū)動器電路被適配成基于在控制開關(guān)驅(qū)動器輸入端子處接收到的信號在控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子處生成信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的一項所述的電路，其中，所述第二控制開關(guān)端子被連接至、特別是直接電連接至電源開關(guān)控制端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的一項所述的電路，其中，所述柵極驅(qū)動器電路具有另外的柵極驅(qū)動器輸入端子(357，457，557)，其中，在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成的信號還基于施加于所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子的信號，其中，所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子(357，457，557)被連接到第二控制開關(guān)端子(423)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4中的一項所述的電路，還包括； 另外的可控控制開關(guān)(359)，其具有第一另外的控制開關(guān)端子(361)、第二另外的控制開關(guān)端子(363)和另外的控制開關(guān)控制端子(365)，其中，第一另外的控制開關(guān)端子與第二另外的控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)基于在所述另外的控制開關(guān)控制端子與所述第二另外的控制開關(guān)端子之間施加的電壓， 其中，所述柵極驅(qū)動器電路具有另外的柵極驅(qū)動器輸入端子(357)， 其中，所述第二另外的控制開關(guān)端子(363)被連接到所述另外的柵極驅(qū)動器輸入端子(357)，并且其中，所述另外的控制開關(guān)控制端子(365)被連接到控制開關(guān)驅(qū)動器電路的另外的控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子(367 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的一項所述的電路，還包括； 另外的二極管(141)，其被連接在柵極驅(qū)動器輸出端子與第一端子(109)之間，其中，特別地，所述另外的二極管(141)被以若干種不同的組合與可控控制開關(guān)串聯(lián)地連接在被連接至柵極驅(qū)動器輸出端子(137)的電阻器(133)與二極管(113)的端子(115)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中的一項所述的電路，其中，在控制開關(guān)驅(qū)動器輸出端子處生成的信號使得 所述控制開關(guān)在可控電源開關(guān)已從導(dǎo)通狀態(tài)切換至非導(dǎo)通狀態(tài)之后處于延長的導(dǎo)通狀態(tài)達在500 ns和30 μ s之間的時間間隔(Λ t)，以及 當(dāng)所述可控電源開關(guān)處于非導(dǎo)通狀態(tài)時，所述控制開關(guān)在該時間間隔之后處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電路，其中，所述二極管是雙向二極管，當(dāng)在第一二極管端子與第二二極管端子之間施加的電壓在另外的二極管閾值電壓之上時，該雙向二極管允許電流在第一二極管端子與第二二極管端子之間沿正向流動。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中的一項所述的電路，其中，所述電路被適配成在柵極驅(qū)動器輸出端子處生成信號，使得當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，所述電源開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中的一項所述的電路，還包括； 限流電阻器(133)，其被連接在柵極驅(qū)動器輸出端子與第二控制開關(guān)端子之間，以限制從柵極驅(qū)動器輸出端子流出的電流。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的電路，還包括 電阻器(143)，其被連接在第一二極管端子與第二端子之間以便保護可控控制開關(guān)免于遭受過電壓。
13.一種用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的轉(zhuǎn)換器模塊，包括根據(jù)權(quán)利要求I至12中的一項所述的至少一個電路。
14.一種用于保護連接在第一端子與第二端子之間的可控電源開關(guān)免于遭受在第一端子與第二端子之間施加的過電壓的方法，該方法包括 在第一端子與第二端子之間施加電壓； 基于電源開關(guān)控制端子與第二電源開關(guān)端子之間的電壓控制電源開關(guān)的第一電源開關(guān)端子與電源開關(guān)的第二電源開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)，其中，可控電源開關(guān)的第一電源開關(guān)端子被連接到第一端子且可控開關(guān)的第二電源開關(guān)端子被連接到第二端子； 允許電流在二極管的第一二極管端子與二極管的第二二極管端子之間沿正向流動； 允許電流在二極管的第一二極管端子與二極管的第二二極管端子之間沿與正向相反的反向流動，當(dāng)在第二二極管端子與第一二極管端子之間施加的電壓在二極管閾值電壓之上時，第二二極管端子被連接到第一端子； 基于在可控開關(guān)的控制開關(guān)控制端子與第二控制開關(guān)端子之間施加的電壓來控制可控控制開關(guān)的第一控制開關(guān)端子與可控控制開關(guān)的第二控制開關(guān)端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)，第一控制開關(guān)端子被連接到第一二極管端子，其中，施加于電源開關(guān)控制 端子的信號基于第二控制開關(guān)端子處的信號。
全文摘要
描述了一種用于保護可控電源開關(guān)的電路，該電路包括可控電源開關(guān)(101)，其具有被連接到第一端子(109)的第一電源開關(guān)端子(103)、被連接到第二端子(111)的第二電源開關(guān)端子(105)以及電源開關(guān)控制端子(107)；二極管(113)，其具有第一二極管端子(115)和第二二極管端子(117)；以及可控控制開關(guān)(119)，其具有被連接到第一二極管端子的第一控制開關(guān)端子(121)、第二控制開關(guān)端子(123)、以及控制開關(guān)控制端子(125)，其中，施加于電源開關(guān)控制端子(107)的信號基于第二控制開關(guān)端子(123)處的信號。此外，描述了一種用于保護可控電源開關(guān)的方法。
文檔編號H03K17/0812GK102823134SQ201080066053
公開日2012年12月12日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者R.瓊斯, J.孫德瓦爾 申請人:西門子公司