TW398105B - Method and circuit for protecting power circuit to avoid short and over-current defects - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（I ) 本發明是有關於一種功率半導體裝置，尤其是有關於 一種保護功率電路的方法以及電路，舉例來説，保護功率 轉換/反相電路，以防止相與相之間的短路，相與接地之 間的短路，以及貫穿短路的缺陷，以及過電流缺陷。 本發明能處理非常一般性的保護裝置問題，例如保護 絶緣閘雙載子電晶體裝置或其它非鎖存半導體裝置，這些 裝置被使用於高功率的場合中，而且這些裝置在發生過電 流情形時，將會損壞掉。爲了簡潔説明起見，以下的説明 中，將參考絶緣閘雙载子電晶體裝置的操作原理，使得能 更明瞭本發明的方法以及電路可適用於一般性的功率半導 體裝置。 絶緣閘雙載子電晶體的反相器，被廣泛的應用在各式 各樣的功率轉換應用中，其中的一種應用是，這些反相器 被用來將一直流匯流棑電壓轉換爲一單相或三相的交流電 壓輸出。絶緣閘雙載子電晶體的裝置具有有限的過負載容 量或缺陷容忍度。因此，需要快速的偵測以及保護電路， 以感测出任何的缺陷狀況，例如短路，而能在一缺陷的速 度足夠快時，同時關閉該功率裝置的閘驅動信號，並阻止 該裝置被破壞掉。有關於過大電流的各種缺陷，可歸納爲 短路缺陷以及過電流缺陷。短路缺陷是發生在，該功率裝 置的電流被迫攜帶超額的電流量時，而且通常是經由一不 經過負載但卻連接到該功率轉換電路的路徑。由於大的電 流量，使得跨越該裝置的電壓會上升到一很高的電壓値， _ 3_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -裝— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 而該電壓値是取決於該直流匯流排電壓，以及缺陷路徑的 阻抗値與其它裝置，還有各個裝置的本質特性。接著，跨 越該裝置的電壓會在裝置之間造成過度的功率耗損，並會 引起過熱而使得該功率裝置損壞。所以在發生短路缺陷 時，有必要快速的關閉該功率裝置，以避免遭到損壞。 上述的短路缺陷之分類，可被再細分成三個類型： U)栢與相之間的短路：這類型的缺陷是發生在當反 相器的二個（或二個以上）輸出，被短路的時候。短路電流 從正壓直流匯流排流到負壓直流匯流排，並且經過該功率 裝置，而該功率裝置攜帶該缺陷電流。 (b) 相與接地之間的短路··這類型的缺陷是發生在當 反相器的二個（或二個以上）輸出，被短路到接地的時候。 短路電流從正壓直流匯流排流到接地，或是從負壓匯流排 流到接地，取決於是那一個裝置在傳導短路電流。 (c) 貫穿短路的缺陷：如果二個裝置是在反相器的同 一分支上（例如串接裝置），而且該二個裝置被同時打開， 或是其中一個裝置被打開，以將電流傳導到該相同分支上 的導通或短路的裝置，則超额電流從正壓直流匯流棑，經 過相同分支上的功率裝置，而流到負壓直流匯流排。就功 效上而言，此類型的短路缺陷與上述的相與相之間的短路 類型相類似，而且將會發現，能被當作是相與相之間的短 路類型來作感測以及處理。過電流缺陷是發生在，當該反 相器中的其中一個或一個以上的裝置，其所攜帶的電流比 該短路電流還低，但是卻比該裝置容量的連續電流還高的 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) --秦 寫太 、\=口 Γ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作杜印製 五、發明説明（） 時候。此類型的缺陷電流通常流過反相器的二個（或二個 以上）輸出之間，並且經過連接於其間的負載。既然其電 流量比短路電流還小，則跨越該裝置的電壓値大小，便或 多或少決定於該裝置本身的特性。因此相關的功率耗損便 小於短路狀況發生時的功率耗損。如果與短路狀況比較， 這些類型的缺陷，能被容忍一段較長的時間。對於這些類 型的缺陷，非常需要一具有反相時間特性（Inverse Characteristics)的過電流保護裝置，以致於當能被該功 率裝置所容忍的暫時性過度負載發生時，該裝置並不會被 關閉掉。以下的二個方法，是目前常被用來制短路電流 以及過電流缺陷。第—個方法是使用去飽合感測技術 (DeSaturati()n sensing)，在短路發生時，使得跨越該裝 置=電壓會上升到-很高的電壓値，而該電壓値是取決於 茲1_流匯流排電壓，以及缺陷路徑的阻抗値與立它裝置， 還^個裝㈣本f特性。因此當該裝置被打_，跨越 孩裝置的電壓㈣當作[短路㈣來解釋，然候 被反饋到-控制電路，經由該功率裝^及該控制電路之 號’以便關閉該裝置。這些控制信號的介面問 百伏牿4坪’因爲其操作電壓之間的電壓差大約是在數 百伕特^。因此該控龍號經㈣ 以及饋出該控剎帝玖。4„ ym 1 c々A ’被饋入 皇中部分· 斤周知的，在典型的反相器中， >、中邵刀7L件被連接到該直流匯流排的高 件則被連接到其低側。每一個高侧元自二；咖 光輕合器ωΡ —er)，以便饋 饋=少-企 _____ 夂頌出孩控制信载 「、紙張尺度賴巾 (eNS (2T^^i {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ 訂 線 r - - - - I - ml I I I I · 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 A7 ____B7 五、發明説明（） 到該控制電路。 此外，習用技術中的去飽合偵測結構，益法自行進 行感測，以及提供過電流保護。因此，須以電&感測的形 式加入過電流保護的功能，例如使用一分流器（Shu")， 一霍爾效應（Hall Effect)電流轉換器，一高頻直流電流 感測單元，或其它具類似功能的元件。 感測短路狀況的第二個己知方法是，使用電流感測 技術。依據該方法，使用如電流分流器，霍爾效應感測^， 或其它的電流感測器，該直流電流會被正壓直流匯流排、 負壓直流匯流排或二者所同時感測出。有時，一電流轉換 器（CT)被用在輸出裝置上，以感測出p_E(相與接地）短路 缺陷。已知有許多種的電流感測裝置，而其中之一的電流 感測裝置，同時在正壓直流匯流排與負壓直流匯流排，提 供一電流感測器。這種作法需要一獨立的電流感測器在正 壓直流匯流排與負壓直流匯流排，而且還需要偵測電路給 每一個電流感測器。與高侧直流匯流排一起操作的感測與 偵測電路，必須使用某種形式的電流隔絶裝置，以便將所 有的條件傳給控制電路。這些電路能被組合成（3)一分流 器’在正壓直流匯流棑，並具有一光耦合器b) 一霍爾 效應感測器’在正壓直流匯流排；（c) 一高頻直流電流轉 換器（HFDCCT)，在正壓直流匯流排。一缺陷信號的隔絶輸 出’經由正壓直流匯流排，被饋入到控制電路，其中正壓 直流匯流排位於缺陷信號的隔絶或非隔絶輸出上，如果有 任何短路缺陷發生時，該控制電路偵測並且關閉提供給功 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ25»7公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 ____ 五、發明説明（） 率裝置上閘極的驅動信號。 另一種電流感測裝置使用一單一電流感測器，同時 被連接用來作附加的感測之用。也就是説，該單一電流感 測器與正壓以及負壓直流匯流排配合，以附加的方式被用 來當作二主要線圈。正壓以及負壓直流匯流排的電流皆會 流過相同的感測器。在正常操作，過負載，以及相與相的 短路缺陷期間，該電流感測器的輸出是正比於正壓以及負 壓直流匯流排的電流之和，而每一個電流皆被主要線圈上 的相對線圈匝數按一比例縮小或放大。在相與接地的短路 缺陷期間，該電流感測器的輸出是正比於缺陷電流，而該 缺陷電流被該正壓以及負壓直流匯流排上的主要線圈上之 相對線圈座數，按一比例縮小或放大。該電流感测器的隔 絶輸出，被饋入到控制電路，如果有任何短路缺陷發生時， 孩控制電路偵測並且關閉提供給功率裝置上閘極的驅動信 號。 還有一個習用的技術是使用一正比電流感測器以及一 差額電流感測器。正比電流感測器（隔絶或非隔絶型）被用 來盔視正壓或負壓直流匯流排上的電流。輸出感測器被用 來偵測相與相之間的短路缺陷，以及/或過電流缺陷。隔 絶差額電流感測器，被用來量度正壓以及負壓直流匯流排 上，或反相器輸出的差额電流大小。這個差額電流感测器 的輸出，則被用來偵測相與接地之間的短路缺陷。 …上述習用技術的所有設計皆使用隔絶裝置，舉例來 說，光耦合器，以便將反應出缺陷狀態的信號，輕合到控 尺度適财_緖準格（21Q7X297公楚)- ~~一 - I---------赛—— (请先聞讀背面之注意事項寫本育) 訂 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明再更進一步主要目的在於提供一種保護半導 m的方法以及電路，㈣使用—單—電流感測 到—電阻性感測單元時，能降低該電路製 作成本，而且增進該電路操作的效率。 本發明是起源於對以下狀況的認知，亦即，習_ -------Β7 五、發明説明（） 制電路上。 以;明的王要目的在於提供—種保護功率裝置的方法 ^ ’縣各式各樣的短路缺陷，錢過電流缺陷， 少=功：裝置的電路具有一簡單的結構，以及使用較 功率ί置3法本發1 的另Γ主要目的在於提供一種保護 器θ =冰 ' 以減少電流隔絶器的數目，該電流隔絶 =被用來偵測以及控制功率裝置之用。本發明的進一步 於實現—種電路料方法，該方祕供對高侧 =置的區域性保護’以及在該方財，當低侧功率裝 ，感測到由高側裝麟發生的缺陷時，該高侧缺陷便被鎖 =Ί避免使用隔絶感測或是從高侧到低側的反鑽信 厂就如同其它賴方法所用來避免高侧功率裝置上的缺 JL' a· 士輩《i/t·二丄 白 > ^氚計，是在感測各種短路缺陷的發生，以及反饋一 反應S紐路缺陷的信號給一控制器，以便關閉該功率裝置 的運作，而如果下列的二的條件被重視的話，將得 = 喟效率的電路。 人 i 上述的所有缺陷（除了從正壓直流匯流排到接地的 目入地 < 間的短路缺陷以外）皆能在負壓直流匯流排上 (請先閱讀背面之注意事項；^寫本頁} -裝 、1T' 本紙張尺度適财嶋家轉（CNS )丨视格（210X 297公釐 A7 B7 五、發明説明（） 被偵測出來。 如果高側功率裝置被區域保護電路所打開的話，從 正壓直流匯流排到接地的相與接地之間的短路缺陷，會傳 送到負壓直流匯流棑，在負壓直流匯流排中，該短路缺陷 能經由並聯連接到低侧功率裝置的二極體，而被偵測出 來。接著，在低侧功率裝置被打開後，該短路電流傳送出 去並且當作是從負壓直流匯流排到接地的短路缺陷狀況， 而短路缺陷狀況該能被偵測到。 上述的所有目的以及認知導致本發明的建立，在本發 明中，使用負壓直流匯流排上的一電流感測器，以及去飽 合偵測與一區域性關閉裝置給高侧電晶體用。因此，本發 明便不再需要將介於高側以及控制電路之間的信號，作饋 入以及耦合處理。 因此，如果經由負壓匯流排發生過電流缺陷，或相與 相之間的短路缺陷，或相與接地之間的短路缺陷，則在低 側的電流感測器便會感測到其缺陷電流，並且將該訊息傳 達給控制電路，而控制電路會產生控制信號，以便關閉提 供給該功率裝置的閘驅動信號。在發生相與相之間的短路 缺陷期間，在高侧的去飽合偵測之關閉程序，被設計成以 一特定之速率作反應，而該特定速率比在低侧之電流感測 關閉的反應速率稍微慢。因此，在低侧的電流感測關閉首 先起作用，使得缺陷信號接腳（FAULTPin)變成活化狀態， 並且將該缺陷鎖存起來，所以阻止了所有的閘輸入信號。 這種設計允許該電路裝置鎖存住其缺陷狀態，以及切斷所 _〇__ 本紙張尺度適用中國國家標準（.CNS ) A4規格（210X29*7公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 五、發明説明（） 有輸入到該裝置的輸入信號。 如果發生經由正壓匯流排，相與接地之間的短路缺 陷，在高侧裝置上之去飽合偵測關閉’切斷提供給具有高 電壓的特殊絶緣閘雙載子電晶體（！GBT)的驅動信號，以防 止高侧裝置在以一周期接著一周期爲基礎的操作時發生失 效。由於缺陷路徑的電感値影響，電流便傳送到在低侧的 二極體，其電流的流動方向是由負壓匯流排到接地。如果 缺陷路徑的電感値足夠低，則該電流在低侧電晶體導通之 前，便會變爲〇。而該電流由低侧二極體轉換到低侧電晶 體，並從接地流到負壓匯流棑。如同之前所述的，藉感測 出由負壓匯流排到接地的短路電流，或是由接地到負愿匯 流排的短路電流，依據所使用的感測方法，上述電流感 電路便會轉變成活化狀態。 在任何晴形下，本發明的方法不需要隔絶缺陷信號， 要反㈣來將高侧裝_合到_電路 元成有效的保護操作。雖然如此， 此 際使用上有需要用到這些隔絶電,θ]’如，實 其它型式的隔絶裝£也都能很輕⑽合器或 構中。 勿的加到本發明的電路結 本發明的其它特點以及優點， 其相闕的圖式，將會更加的績著。、’工以下的説明並配合 (請先閱讀背面之注意事項 —裝— 寫本頁} 訂 # 圖式之簡單說明： )鐵格 ---.

經濟部中央標準局員工消費合作、社印¾ 圖二爲習用第一種保護電路。 圖二爲習用另一種保護電路。 圖四爲習用進一步的保護電路。 ，五，習用具正比與差額電流侧器的保護電路 圖穴爲本發明高功率裝㈣保護電路示竟圖。 圖七爲本發明實施例的詳細示意圖。 _式中之參照數號 10反相器電路 12正壓直流匯流排 22二極體 26二極體 3()二極體 36絶緣閘雙载子電晶體 40絶緣閘雙載子電晶體 4 4絶緣閘雙載子電晶體 64去飽合偵測器 72反饋隔絶器 76去飽合反饋電路 82信號隔絶器 §5過電流保護電路 86電流感測器 90信號隔絶電路 92控制電路 14負壓直流匯流排 24二極體 2 8二極體 3 2二極體 3δ絶緣閘雙載子電晶體 42絶緣閘雙载子電晶體 46絶緣閘雙载子電晶體 74控制電路 78關閉邏輯電路 84電流感測器 電流感測器 91信號隔絶電路 (請先閲讀背面之注意事項一^寫本頁) --燊. 舄束 -β 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 Οχ297公楚） Α7 Β7 五、發明説明（） 100電流感測器 106控制電路 110電流感測器 114控制電路 ISO去飽合保護電路 I24去飽合保護電路 126閘驅動電路 130閘驅動電路 134電流感測器 152電容 156裝置 11 4隔絶電路 108控制信號 112隔絶電路 116電流感測器 122去飽合保護電路 12 8閘驅動電路 13 2控制電路 I36邏輯電路 154電容 •装— (請先閱讀背面之注意事項寫本育) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 茲配合圖式將本發明最佳實施例詳細説明如下。 參閲圖一，習用反相器電路中的短路示意圖。圖中 顯示一已知的反相器電路10，該反相器電路10利用一正 壓直流㈣排12錢-貞壓錄匯祕…該正壓直流 匯泥排I2與負壓直流匯流排u之間的電壓差 般大約是直流6請或妓高錄電壓。反㈣&10被 一，二相交流電源以一種特殊的方式供電，以致於其中的 一第一相被施加到一個二極體22的陽極與一個二極體28 的陰極之輸入端；I6上；其中的一第二栢被施加到一個二 極體24的陽極與一個二極體2δ的陰極之輸入端Μ上； 其中的一第三相被施加到一個二極體％的陽極與一個二 極體28的陰極之輸入端Μ上。高側二極體22、Μ、= 尽紙拫尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ29*7公釐） A7 B7 濟 部 中 檩 準 工 消 費 合 作 社 印 製

五、發明説明（） 的陽極一般被連接到該正壓直流匯流排12,其中低侧 28、3〇、32的陰極，被連接到該負壓直流匯流排14 ~ :電壓平滑化電容34在該正壓直流匯流排12輿該負壓道 流匯流排I4之間。 、以種熟知的方式’施加在輸入端16、18、20上y 電源正壓相，被二極體22、24、26所整流，並在正壓違 ，匯流排12上產生一正壓直流電壓，而電源負壓相則祐 體22、、24、26所整流，並在負直流匿流排14上產生 々姐壓直流宅壓。该正壓直流匯流排12與該負壓直流匯 ^、、14之間的直流電壓差，被用來當作該功率裝置的一 二流輸入電源，舉例來説’如圖一中的絶緣閘雙載子電晶 、38、4〇、42、“、46 ’該絶緣閘雙载子電晶 流V、W，產生一個三相、高頻的脈衝電能（交 :一輸出。輸出端U、v、w上的輸出信號之獲得，是 切換Γ作以及一種特别的方式進行打開、關 丄=ΪΓ ρ絶緣閘雙載子電晶體3…6，而該 是绝與輸出端u、v、w相關的二裝置，比如説 開（亦即電晶體36肖42 ’被互相排外的方式所打 中未顳示屮在上 〜禋自用的技術。雖然圖 至46的功率^如熟知的，絶緣閘雙載子電晶體， 40a、牟I置疋被分别加到其相對應之閘極36a、38a 器雷跋"7 44a、46a的控制信號所控制。圖一中的反7 —相關的自由旋轉(Free Wheeiing)二極體W (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) _ .裝. 訂------,k------iii

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HI -I I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 至 46b。 當輸出端U、V、W之間發生短路時，如圖一 a中連接 輸出端U、V的短路線50所標示的，則圖一 a中的反相器 電路10會被非常嚴重的損毁掉。既然在反相器電路10的 正常操作時，自由旋轉二極體36b與44b皆被打開，並分 别維持一段時間，該時間有部分重疊，因此，短路線50 便會造成相與相之間的短路電流，該短路電流從正壓直流 匯流排12，經過絶緣閘雙載子電晶體36與44，而流到負 壓直流匯流排14，如圖中電流路徑線52所示。 圖一 b顯示一相與接地之間的短路缺陷路徑。這種型 式的短路缺陷會發生在，當輸出端U被短路到接地時，如 圖中的短路線54所示，或者是當輸出端W被短路到接地， 如圖中的短路線56所示。短路電流路徑線58表示，在當 絶緣閘雙載子電晶體42被打開時，一相與接地之間的短 路電流之流動路線，而短路電流路徑線60則表示，在當 絶緣閘雙載子電晶體4 0被打開時，一相與接地之間的短 路電流，由正壓直流匯流排12到接地的流動路線。 一貫穿過電流缺陷發生在當反相器電路10任一分支 上的二功率裝置，比如絶緣閘雙載子電晶體36與42，被 同時打開時（圖一 c)。其短路電流路徑則如圖中的電流路 徑線6 2所示。 參閲圖二，習用第一種保護電路。圖二顯示第一種習 用的功率裝置保護電路，以防止上述的短路缺陷以及貫穿 過電流缺陷發生，圖中更進一步指明絶緣閘雙載子電晶體 _14_；_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) .裝· A7 B7 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 合 社 印 製 五、發明説明（） 36至46的功率裝置，由一保護電路所保護，而該 路包含有一相對應的閘驅動去飽合偵測器64， = 器64具有一輸出端66 ’以及二輸入端68二。，； 出哪66是用來驅動其相對應功率裝置（絶緣閘雙载 體）的閉極，而二輸入端68與7〇縣 ^ =裝置上集極與射極二端的電壓。當發生；= =人射極的壓差上升；該電壓之上升狀況會被-區超 性去飽合_器64的倾電路所_到，而該去飽負 ^器64的保護電路會關閉該IGBT元件，並且同時發^ ^號’、㈣反饋隔絶器72，傳送到控制電路上的去飼 控制電路上的關閉邏輯電路78，接收 各ϊ?二 而來的系統關閉信號，並切斷饋入 3所有電卵體的閘驅動信號T1至T6。所感測到的電壓 =反中m72，被饋人到—控制料74，在控制電 t以中’去飽合反讀㈣％決定出所感測到的電壓大小 輯電路78產生控制信號τι至τ6,以 ΪΓ ί間極。舉例來説，控制信號η經過連 門8^及讀1絶器82 ’而被用來提給去飽合偵測器 甲4的驅動電路。這些信號能被用 絶緣閑雙載子電晶體36的功率裝置 ：； 關閉，使得閘驅動信號變成非活化狀態。 則口滅 體36與42中的每矿；^功耗置絶緣閘雙载子電 二中的保護電有皆:複5f相同的操作。 7 w含有—電流感測器S4，該電 (請先閲讀背面之注意事項3、寫本頁) Ρ .裝. 1、玎 ,k---------,____ 用中國國家 A7 B7 經濟部中央楼準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 感测器84位於負壓直流匯流排u上，以咸測過電流狀況， 也就是説:該電流超過負載所能承受的最大電流。這種狀 =經由連絲85被航馳制電路η，而使得去飽合偵 屑器64以及仏號隔絶器82，如前述之方式進行反應。 二閱圖二’習用另—種保護電路。圖中顯示出該習用 古|呆護電路包含二電流感測器86與88，分别感測出正塵 =流排12以及負壓直流匯流排14上的電流値，同時 信號隔絶電路9G給電流感測器Μ，以及—信號 Γ.目^91给電流感測器88。如前述之操作，控制電路 軸電路，讀供控制⑽減㈣雙载子 毛:36與42的功率裝置（經由適當的隔絶單元）。 ^閲圖四’習料—步的保護電路。圖中顯示出以一 測器10°型式的保護電路，該電流感测器m t供：輸出102,代表正壓直流匯流棑 104，而被讀接到控制電路106。複數個 控制仏號108經由適當的隔絲# w 数個 子電〜Μ 被提供職緣閘雙載 于曰眩36與46，如同之前的操作形式。气閲圖五，習用具證比與差額 :使：圖:相對比的，在圖五中顧示出習用技術 -晴測器„。，該電流感测器Η。以差額= :::核正壓直流匯流排12以及負壓直流匯流排14上的； ^。_測器的輸出嚷人控制電路山咸 测器出被串聯連接到負壓匯流排，以提供一輸出信 “綠尺度適用中國i^i^NS) -裝— (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) β 線

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I I 1- I A7 ---—--- B7 五、發明説明（） ~~~~' ' ---一·——. 給控制電路II4，該輸出俨 14上的+、.处 . ^ 7虎118正比於負壓直流匯流决 上的電流値。在其它方面， 机去 制電路具有相類似的操作程序。4'路114與上述的泰 式的隔絶裝置，安置在感 =，用某種空 供给高側it件，以心控制電路L至少指 對虛AA k 、有關於缺陷狀況的訊息，以及立如 置‘護目對比的，圖六中本發明的另-功率裝 飽合===護電路提供其相對應的 置，介gD妓a 124 ’分别给每一個高侧功率费 直，亦即絶緣閘雙載子雷θ麵η μ rj列刀手衣 不需要隔絶電路。低例功：：6、38、4〇。本發明已經 42、 民側力率裝置的絶緣閘雙载子電晶體 ----—-------裝-- (請先閱讀背面之注拳項寫本頁一 輕濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4有：對應的閘驅動電路126、128、13。。 出信號u、TI?T6\本f ^的控制電路132提供閘驅動_ 保護電路不兩 々别給閘驅動器I26、1別、uo。售 飽合保護電：12。缺::反餚路徑，介於高側閘驅動以及j 如此，但是如專丄命 124，以及控制電路〗μ。雖身 虛線所示的造接：：要：這種傳輸裝置還是可以利用圖1 控制電路隔絶電路，從高侧閑驅動器至 中。電产咸、4才、軏毛路136，而加到本發明的電於 俊，提以=感測出負壓直流嶋14上輪 電路，與習電路132。本發明的保讀 只需要較少的元:：ΐ比較，能很有效的操作，以及 __ 、發明不需要（但是卻包含）隔絶電路 -8 Φ 線----- I - 1 I In 五、發明説明（/ 给高侧閘驅動電路。 +如同上述的說明，在各式的缺陷狀沉期間，將圖六的 電路操作分述如下··如果經由低侧匯流排有過電流缺陷， 或相與相<間的短路缺陷，或相與接地之間的短路缺陷發 生’則電流感測器I34將感測出其缺陷電流，以及相關的 控制電路I32將關閉掉傳送到所有裝置的閘信號。在發生 相與相之間的短路缺陷期間，去飽合保護電路12〇、122、 =4被設计成’在經過—段延遲時間後，去襲高侧功率 I置，如絶緣閘雙载子電晶體％、38、4〇，而該 間 ^夠長，、以確保電流感測器1：u將首先變成操作狀態，使 传，，接腳變成活化狀態，以及使得鎖存器關閉所有的輸 入仏號:（如果高侧裝置首先反應，該缺陷狀態將持績， 母一連續的周期中作自我驗證’既然該缺陷不會被 鎖存住。） 缺陷丨:壓匯机排’萬一發生相與接地之間的短韙 濟 部 中 A 準 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 置一，以一周期接著_周期的4 = ，置發土失效。由於缺陷路徑上的電感値，電流便轉換 m二電流r動方向變成從負壓直流區流排 率裝二如：二載^的功 你丨-枋辦Μ 生〒’、過電泥將轉換到低 ’該低側二極體42b是位於保護電路“二 支。如果缺陷路徑上的電感谊足夠低的話，則該電流 本紙張尺度適用中國(CNS) A4规格( 經濟部中央標準局員工消費合作社印.製 A7 __B7 五、發明説明（） 將在低侧電晶體導通之前降爲〇，例如電晶體42。該電流 從低侧二極體，比如二極體42b，轉換到低侧功率裝置， 比如絶緣閘雙载子電晶體42，而由接地流到負壓直流匯 流排I4。藉感測出從負壓匯流排，經由低侧二極體到接 $的電路，或是藉感測出從接地到負壓匯流排的電流，使 得€流感測電路13 4如前述的變成活化狀態，而藉由上述 何種方式的感測電流，則決定於所使用的感測方法。 參閱圖七，本發明實施例的示意圖。圖中更進一步的 顯不出本發明電路的詳細結構，而可提供給當作一輸入的 單相供電器的電路應用。將輸出端u利用一短路連接線15〇 短路到一對串接電容152與154的中點，以獲得相與接地 足間的短路缺陷，電容152與1S4已經被充電到⑼㈧。 圖中的裝置I56包含閘驅動與去飽合保護電路，相對於圖 六中的去飽合保護電路，該閘驅動信號與去飽合保護 電路被耦合到高侧功率裝置，亦即絶緣閘雙载子電晶體 =。裝置可以使用一商品化的積體電路裝置，而其產 品型號爲IRH25，是由國際整流公司（Internati〇nai = ctifier Corp(>rati〇n)所製造。裝置156與一額外的電 容連接，並提供高侧裝置一段延遲時間，如前述的情形一 樣。 一相對應的閘驅動器1SS，比如國際整流公司所生產 的IR2】25,提供閘驅動信號給低侧功率裝置，亦即絶緣 閘雙載子電晶體42。參考號數ie〇的裝置包含有圖六中 的電感测# 134。本電路被設計成，能感測出負壓直流匯 尺度適用中國國家標準（CNS ) ^^7^0^297公^ ~~-- (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝- ® 線 A7 B7 五 、發明説明（ :以」4的電流値。综上所述，當知本案發明具有實用性 二4性’ ^本發明未見之於任何刊物，當符合專利法規 ^以以逑者，僅爲本發明之—較佳實施例而已，當 二2疋本發明實施之範園。即大凡依本發明"專 =所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專上 請 k, 閱 S 背 面 之 注

丁 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .Z 尺 張 紙 標 I釐 公

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種高功率切換裝置之保護電路，係包含： 一整流電路，以接收一交流輸入電源，同時對該交流 輸入電源進行整流處理，以在一直流匯流排處提供一 直流輸入電壓； ^少一對串接功率裝置，包含有一高侧與一低侧功率 裝置’此一對串接功率裝置系連接於該直流匯流排上 的一高侧以及一低侧之間； 一控制器，以互斥方式啓動該功率裝置，以從該輸入 直流電壓產生一交流輸出電壓； 二，接到該高侧功率裝置的閘驅動去飽合保護電路； 一電流感侧7L件，連接該直流匯流棑的低侧，以便能 偵测出流過該低侧直流匯流排的電流； &控制電路’ Μ控制電路隸合該電流感侧元件，以便 ^測出流過該低侧直流匯流排的過電流，及/或一短 路電流’而且該控制電路能有效的經由 以關斷該低側功率裝置；且 動裝置 其t該閘驅動去飽合保護電路能以各循" 經 ^該^錢匯流排上偵測到過電流及/或糾& 榡 準 局 Μ X. 消 費 合 作 社 印 製 ^丨呆㈣南侧功率裝置，避免發生過電 ^輸二該第—功率裝置的輸人信號失丄二^ 由m控制電路所發出的一控制信號。朽主以口肩 之高功率知換装置之保護電 進步包含一耦合裝置，以第二輿第二祖丄杰』 如中__ 2 ,_之_^^之^ ( cns ) A4^m77^£^¥l

   六、申請專利範圍 請 先 閱 背 面 之 注 意 事 fi i 路’其中該各對功率缓罢6 A 侧功率裝置，：：置” --側功率裝置以及-低 _動去飽合:：ί Γ:功率裝置具有一相對應的 盥戈相Μ、料命 而且其中该低侧功率裝置具有 /、八相關 <對應的閘驅動電路。 4 ·如申請專利範園第1 上 路，其_捧作,_^斤述〈回功率切換裝置之保護電 一功率:去飽合保護電路以延遲關斷該第 路電流，二trr制電路可_到過電流及/或短 _ ^且使仵孩功率裝置不動作。 5.如申請專利範圍第 ^ 政，甘a ,、 ' ，、所述（局功率切換裝置之保護雷 -、中該電流感測元件爲並聯電阻。 6ΐ申範園第1项所述之高功率切換裝置之保護電 /、中電流感测元件爲電流感测變壓器。 訂 線_ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一適 度 - 一張 一紙 本 车 嫠 I公 7 29