ВОЗБУЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК H03K17/16 H02M1/08 H03K17/41 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к возбуждающему устройству.

Уровень техники

[0002] Традиционно, известна следующая схема в качестве полупроводниковой схемы, включающей в себя силовой полупроводниковый элемент. Из суммарного тока, который протекает к электроду стока в режиме обратного тока, для того, чтобы создавать основную составляющую FET-тока, полупроводниковый элемент проектируется так, чтобы делать напряжение силового полупроводникового элемента во время работы в обратном направлении ниже прямого напряжения диода между затвором и стоком. Также, для того, чтобы предохранять диод между затвором и стоком, который расположен изначально, между затвором и стоком силового полупроводникового элемента размещается диод Шоттки (патентный документ 1).

Документ предшествующего уровня техники

Патентный документ

[0003] Патентный документ 1: JP 2007-215389 A

Сущность изобретения

Проблемы, которые должны быть решены изобретением

[0004] Однако, вышеописанная полупроводниковая схема имеет проблему в том, что с ее схемной структурой уменьшение потерь при переключении и пресечение выброса напряжения не может быть достигнуто.

[0005] Проблема, которая должна быть решена посредством настоящего изобретения, заключается в предоставлении возбуждающего устройства, которое предоставляет возможность уменьшения потерь при переключении и пресечения выброса напряжения.

Средство решения проблем

[0006] В настоящем изобретении вышеупомянутая проблема решается соединением главного переключающего элемента с главным путем тока, электрически соединяющим входной электрод переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и выходной электрод переключающего элемента на стороне более низкого потенциала с управляющим электродом главного переключающего элемента, соединением первого сопротивления между входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала и управляющим электродом главного переключающего элемента, параллельным соединением первого конденсатора с первым сопротивлением и соединением второго конденсатора между точкой соединения первого сопротивления и управляющим электродом главного переключающего элемента и электродом на стороне более высокого потенциала главного переключающего элемента.

Преимущества изобретения

[0007] В настоящем изобретении выброс напряжения может быть пресечен, в то же время уменьшая потери при переключении.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг. 1 является принципиальной схемой возбуждающего устройства согласно настоящему варианту осуществления.

Фиг. 2A является схемой на фиг. 1 за исключением того, что добавляется путь проведения тока на первом этапе.

Фиг. 2B является схемой на фиг. 1 за исключением того, что добавляется путь проведения тока на втором этапе.

Фиг. 2C является схемой на фиг. 1 за исключением того, что добавляется путь проведения тока на третьем этапе.

Фиг. 3 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Режимы осуществления изобретения

[0009] В последующем, варианты осуществления настоящего изобретения описываются со ссылкой на чертежи.

[0010] <Первый вариант осуществления>

Фиг. 1 является принципиальной схемой возбуждающего устройства согласно настоящему варианту осуществления. Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления используется для преобразователя мощности (переключающей схемы) и т.д. инвертора или преобразователя. Возбуждающее устройство включает и выключает переключающий элемент, включенный в схему преобразования мощности. Возбуждающее устройство не ограничивается использованием в преобразователе мощности, но может быть использовано для других устройств, снабженных переключающим элементом.

[0011] Преобразователь мощности преобразует мощность постоянного тока (DC), выводимую из аккумулятора, в мощность переменного тока (AC). Преобразователь мощности включает в себя схему инвертора, в которой множество переключающих элементов соединяются в форме моста. Инвертор включает в себя множество последовательных схем, в которых множество переключающих элементов последовательно соединяются, и каждая последовательная схема соединяется параллельно. Например, в схеме трехфазного инвертора три последовательные схемы соединяются параллельно. Затем, точки соединения множества переключающих элементов соответственно соединяются с трехфазным мотором по фазе.

[0012] Фиг. 1 иллюстрирует возбуждающее устройство для возбуждения переключающего элемента верхней ветви схемы для одной фазы. Кроме того, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может быть применено к переключающему элементу нижней ветви цепи.

[0013] Как показано на фиг. 1, возбуждающее устройство включает в себя переключающий элемент 1, источники 2 и 3 питания для возбуждения, двухтактную схему 10, сопротивление 21, конденсаторы 31 и 32 и генератор 50 сигнала.

[0014] Переключающий элемент 1 является силовым полупроводниковым элементом для высокого напряжения и сильного тока. Переключающий элемент 1 является транзистором (MOSFET), включающим в себя управляющий электрод, электрод на стороне высокого потенциала и электрод на стороне низкого потенциала. Что касается переключающего элемента, используется переключающий элемент, сформированный из полупроводника с широкой запрещенной зоной, такой как Si или SiC и т.д.. В последующем, объяснение выполняется на основе MOSFET в качестве переключающего элемента 1. Электрод (D) стока MOSFET является электродом на стороне более высокого потенциала для переключающего элемента 1, электрод истока MOSFET является электродом на стороне более низкого потенциала переключающего элемента 1, а электрод затвора MOSFET является управляющим электродом переключающего элемента 1.

[0015] Переключающий элемент 1 соединяется с проводом между нейтральной точкой инверторной схемы и питающей шиной на главном пути тока. Электрод стока переключающего элемента 1 соединяется с шиной питания, а электрод истока переключающего элемента 1 соединяется с нейтральной точкой O. Нейтральная точка O является точкой соединения между переключающим элементом 1 верхней ветви и переключающим элементом нижней ветви. Главный путь тока является путем от аккумулятора к трехфазному проводу через шину питания. Трехфазный провод соединяет точку соединения каждой фазы в инверторной схеме и клемму ввода-вывода трехфазного мотора.

[0016] Двухтактная схема 10 является возбуждающей схемой для возбуждения переключающего элемента 1 и включает в себя транзистор 11 и транзистор 12. Транзистор 11 является переключающим элементом на стороне более высокого потенциала и является транзистором NPN-типа. Транзистор 12 является переключающим элементом на стороне более низкого потенциала и является транзистором PNP-типа. Для транзисторов 11 и 12, например, используется IGBT. Транзисторы 11 и 12 могут быть однополярным транзистором или биполярным транзистором. Транзисторы 11 и 12 включаются и выключаются по переключающему сигналу от генератора сигналов.

[0017] Транзистор 11 и транзистор 12 электрически соединяются последовательно, в то время как их проводящие направления (в переднем направлении) тока реверсируются. Электрод коллектора транзистора 11 соединяется с положительным электродом источника 2 питания. Электрод эмиттера транзистора 11 соединяется с электродом затвора переключающего элемента 1. Электрод коллектора транзистора 12 соединяется с отрицательным электродом источника 3 питания. Электрод эмиттера транзистора 12 электрически соединяется с электродом затвора переключающего элемента 1. Электроды базы транзисторов 11 и 12 соединяются с генератором 50 сигналов соответственно.

[0018] Для включения переключающего элемента 1 генератор сигналов выводит сигнал включения транзистору 11. Транзистор 11 приходит во включенное состояние, и ток затвора течет к переключающему элементу 1 от электрода эмиттера транзистора 11. Другими словами, в операции включения переключающего элемента 1, электрод эмиттера транзистора 11 становится электродом для вывода тока.

[0019] Дополнительно, для выключения переключающего элемента 1 генератор 50 сигналов выводит сигнал выключения транзистору 12. Транзистор 12 приходит во включенное состояние, и электрический заряд, заряженный между затвором и истоком переключающего элемента 1, разряжается, и ток затвора течет к электроду эмиттера транзистора 12 от электрода затвора. Другими словами, в операции выключения переключающего элемента 1, электрод эмиттера транзистора 12 становится электродом для ввода тока.

[0020] Источник 2 питания является источником питания для возбуждения транзистора 11. Источник 3 питания является источником питания для возбуждения транзистора 12. Отрицательный электрод источника 2 питания и положительный электрод источника 3 питания соединяются с проводом, соединяющим генератор 50 сигналов и нейтральную точку O.

[0021] Сопротивление 21 соединяется между электродом эмиттера транзистора 12 и электродом затвора переключающего элемента 1. Сопротивление 21 соединяется для регулирования сопротивления затвора переключающего элемента 1.

[0022] Конденсатор 31 соединяется параллельно сопротивлению 21. Другими словами, параллельная схема сопротивления 21 и конденсатора 31 соединяется между электродом эмиттера транзистора 12 и электродом затвора переключающего элемента 1. Конденсатор 31 соединяется для регулирования сопротивления затвора переключающего элемента 1.

[0023] Конденсатор 32 соединяется между точкой P соединения и электродом затвора переключающего элемента 1. Точка P соединения является точкой соединения сопротивления 21 и электрода затвора переключающего элемента 1. Другими словами, конденсатор 32 соединяется параллельно паразитной емкости Cgd переключающего элемента 1. Паразитная емкость Cgd является паразитной емкостью между затвором и стоком переключающего элемента 1. Конденсатор 32 соединяется для регулирования скорости переключения при выключении переключающего элемента.

[0024] Вследствие структуры MOSFET переключающий элемент 1 включает в себя паразитную емкость Cgs между затвором и истоком и включает в себя паразитную емкость Cgd между затвором и стоком. Также, коэффициент емкости (C₁/C₂: отношение емкости для электростатической емкости C₁ к электростатической емкости C₂) между электростатической емкостью (C₁) конденсатора 31 и электростатической емкостью (C₂) конденсатора 32 больше коэффициента емкости (Cgs/Cgd) для паразитной емкости. Другими словами, электростатическая емкость конденсаторов 31 и 32 и паразитные емкости Cgs и Cgd переключающего элемента 1 задаются так, чтобы удовлетворять следующей формуле (1).

[Формула 1]

[0025] Генератор 50 сигнала выводит сигнал переключения электроду базы транзистора 11 и электроду базы транзистора 12. Генератор 50 сигналов соединяется с электродом базы транзистора 11, электродом базы транзистора 12 и нейтральной точкой O.

[0026] Далее, с помощью фиг. 2A-2C, объясняется работа схемы во время выключения переключающего элемента 1. Фиг. 2A-2C являются схемами, аналогичными фиг. 1 за исключением того, что добавляется путь проведения тока. Путь проведения тока иллюстрируется пунктирной линией. Кроме того, фиг. 2A-2C иллюстрируют протекание тока, когда переключающий элемент 1 выключается, в хронологическом порядке. Как объясняется в последующем, работа схемы возбуждающего устройства во время выключения может быть разделена на три этапа. Фиг. 2A иллюстрирует путь тока на первом этапе, фиг. 2B иллюстрирует путь тока на втором этапе, а фиг. 2C иллюстрирует путь тока на третьем этапе.

[0027] В то время как переключающий элемент 1 находится во включенном состоянии, генератор 50 сигналов выводит сигнал выключения транзистору 11 и выводит сигнал включения транзистору 12. Транзистор 11 приходит в выключенное состояние, а транзистор 12 приходит во включенное состояние. Когда транзистор 12 приходит во включенное состояние, путь между электродом затвора переключающего элемента 1 и электродом коллектора транзистора 12 приходит в токопроводящее состояние. Затем, электрический заряд, заряженный в паразитную емкость Cgs переключающего элемента 1, разряжается.

[0028] Между электродом затвора переключающего элемента 1 и электродом эмиттера транзистора 12 соединяется параллельная схема из сопротивления 21 и конденсатора 31. Импеданс конденсатора 31 меньше импеданса сопротивления 21. По этой причине, электрический заряд, заряженный в паразитную емкость Cgs, извлекается через путь от электрода затвора переключающего элемента 1, конденсатор 31 и электрод эмиттера транзистора 12. Таким образом, ток затвора в начале выключения протекает по пути, который показан на фиг. 2A. Другими словами, ток затвора сразу после начала выключения (первый этап) протекает через конденсатор 31, который имеет низкий импеданс. Таким образом, электрический заряд переключающего элемента 1 может быть разряжен с высокой скоростью. В результате, потери при переключении могут быть уменьшены, в то же время повышая скорость переключения.

[0029] Что касается электрического заряда, заряженного в паразитную емкость Cgs, когда электрический заряд, который соответствует электростатической емкости конденсатора 31, разряжается, импеданс конденсатора 31 становится выше импеданса сопротивления 21. Т.е., на втором этапе, следующем за первым этапом, путь для тока затвора переключается на путь от электрода затвора переключающего элемента 1 к электроду эмиттера транзистора 12 (см. фиг. 2B) через сопротивление 21. Электрический заряд, заряженный в паразитную емкость Cgs, разряжается с низкой скоростью по пути, который проходит через сопротивление 21. Таким образом, выброс напряжения может быть пресечен, в то же время пресекая чрезмерное увеличение скорости переключения.

[0030] С электродом стока и электродом истока переключающего элемента 1 соответственно соединяется провод, который становится главным путем тока, и провод включает в себя паразитную индуктивность. По этой причине, создается выброс напряжения между стоком и истоком при выключении переключающего элемента 1. Также, когда скорость переключения становится высокой посредством понижения импеданса между электродом затвора переключающего элемента 1 и электродом эмиттера транзистора 12, выброс напряжения становится даже больше.

[0031] Когда выброс напряжения между стоком и истоком изменяется, конденсатор 32 прикладывает положительный электродный заряд к электроду затвора переключающего элемента 1. Другими словами, на третьем этапе, следующем за вторым этапом, путь тока формируется между затвором и стоком переключающего элемента 1, как показано на фиг. 2C, и электрический заряд конденсатора 32 подается к электроду затвора переключающего элемента. В то же самое время, когда величина изменения выброса напряжения между стоком и истоком является положительной, положительный электрический заряд подается к затвору переключающего элемента 1 от конденсатора 32. Таким образом, в зависимости от величины изменения выброса напряжения, скорость переключения может сдерживаться. Следовательно, выброс напряжения может быть пресечен.

[0032] На третьем этапе, когда электрический заряд конденсатора 32 подается к электроду затвора переключающего элемента, напряжение затвора переключающего элемента 1 становится высоким, и, таким образом, переключающий элемент 1 может нежелательно включаться по ошибке (может происходить явление самовключения).

[0033] В настоящем варианте осуществления, для того, чтобы предотвращать явление самовключения переключающего элемента 1, отношение между электростатической емкостью конденсатора 31 и электростатической емкостью конденсатора 32 к паразитным емкостям (Cgs и Cgd) переключающего элемента устанавливается так, чтобы удовлетворять вышеупомянутой формуле (1). Электростатическая емкость между затвором и стоком переключающего элемента 1 является объединенной емкостью, когда конденсатор 32 и паразитная емкость Cgd соединяются параллельно. Также, электростатическая емкость между затвором и стоком становится объединенной емкостью, когда конденсатор 31 и паразитная емкость Cgs соединяются параллельно. Дополнительно, делая емкость каждого конденсатора удовлетворяющей условиям формулы (1), напряжение между затвором и истоком может быть уменьшено, когда напряжение между стоком и истоком изменяется. Таким образом, явление самовключения переключающего элемента 1 может быть предотвращено.

[0034] Как может быть видно из вышесказанного, в возбуждающем устройстве согласно настоящему варианту осуществления, переключающий элемент 1 соединяется с главным путем тока, а электрод эмиттера транзистора 11 и электрод эмиттера транзистора 12 электрически соединяются с электродом затвора переключающего элемента 1. Что касается возбуждающего устройства, сопротивление 21 соединяется между электродом эмиттера транзистора 12 и электродом затвора переключающего элемента 1, конденсатор 31 соединяется параллельно сопротивлению 21, и конденсатор 32 соединяется между точкой P соединения сопротивления и электродом затвора и электродом стока переключающего элемента 1. Таким образом, выброс напряжения может пресекаться, в то же время уменьшая потери при переключении.

[0035] Другими словами, посредством соединения конденсатора 31 параллельно сопротивлению 21, сопротивление затвора во время выключения может сдерживаться, и, таким образом, скорость переключения может быть повышена. С другой стороны, сопротивление 21 соединяется между электродом затвора переключающего элемента и электродом эмиттера транзистора 12, чтобы предотвращать повышение скорости переключения, поскольку выброс напряжения также увеличивается. Таким образом, скорость переключения может сдерживаться на втором этапе. Кроме того, увеличение скорости переключения на первом этапе может формировать выброс напряжения между стоком и истоком. В настоящем варианте осуществления конденсатор 32 соединяется между точкой P соединения и электродом стока. Соответственно, когда выброс напряжения между стоком и истоком изменяется, конденсатор 32 подает электрический заряд к затвору, и, таким образом, скорость переключения может сдерживаться. Таким образом, во время операции выключения переключающего элемента 1, посредством повышения скорости переключения на первом этапе, выброс напряжения вследствие увеличения скорости переключения в работе схемы на втором этапе и работе схемы на третьем этапе пресекается в настоящем варианте осуществления. В результате, могут быть достигнуты как уменьшение потерь при переключении, так и пресечение выброса напряжения.

[0036] Дополнительно, в настоящем варианте осуществления, электростатическая емкость (C₁) конденсатора 31, электростатическая емкость (C₂) конденсатора 32, паразитная емкость (Cgs) переключающего элемента 1 и паразитная емкость (Cgd) переключающего элемента 1 задаются так, чтобы удовлетворять формуле (1). Таким образом, ошибка включения переключающего элемента 1 может быть пресечена.

[0037] <Второй вариант осуществления>

Фиг. 3 - это принципиальная схема возбуждающего устройства в другом варианте осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится диод 41 по сравнению с первым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и ссылка выполняется на их описания.

[0038] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления включает в себя диод 41 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Диод 41 соединяется последовательно с конденсатором 32 между точкой P соединения и электродом стока переключающего элемента 1. Вывод анода диода 41 соединяется с конденсатором 32, а вывод катода диода 41 соединяется с точкой P соединения. Другими словами, диод 41 последовательно соединяется с конденсатором 32, так что прямое направление диода 41 является направлением, которое проходит от стока к затвору переключающего элемента 1.

[0039] В операции выключения переключающего элемента 1 вследствие изменения в выбросе напряжения между стоком и истоком электрический заряд конденсатора 32 подается к затвору переключающего элемента 1 на третьем этапе. Поскольку конденсатор 32 и диод 41 соединяются последовательно, положительный электрический заряд подается к затвору переключающего элемента 1, когда величина изменения напряжения между стоком и истоком является положительной. Тогда как, когда величина изменения напряжения между стоком и истоком является отрицательной, положительный электрический заряд не подается к затвору переключающего элемента 1. Таким образом, выброс напряжения может быть пресечен.

[0040] <Третий вариант осуществления>

Фиг. 4 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится сопротивление 22 по сравнению с первым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и на описания в первом варианте осуществления и втором варианте осуществления соответственно делаются ссылки.

[0041] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления включает в себя сопротивление 22 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Сопротивление 22 соединяется между электродом эмиттера транзистора 11 и электродом затвора переключающего элемента 1. Точка Q соединения сопротивления 21 и сопротивления 22 соединяется с точкой P соединения. Точка Q соединения является точкой ответвления для ответвления управления для отправки сигнала затвора из двухтактной схемы 10 в линию для включения и линию для выключения. Линия для включения соединяет электрод эмиттера транзистора 11 и электрод затвора переключающего элемента 1. Линия для выключения соединяет электрод эмиттера транзистора 12 и электрод затвора переключающего элемента 1. Кроме того, сопротивление 22 соединяется с линией для включения, а параллельная схема сопротивления 21 и конденсатора 31 соединяется с линией для выключения.

[0042] Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, сопротивление 22 работает как сопротивление затвора, когда переключающий элемент 1 включается, и посредством установки значения сопротивления для сопротивления 22 скорость переключения для включения может регулироваться.

[0043] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления.

[0044] <Четвертый вариант осуществления>

Фиг. 5 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится конденсатор 33 по сравнению с третьим вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в третьем варианте осуществления, описанном выше, и на описания в первом-третьем вариантах осуществления соответственно делается ссылка.

[0045] Возбуждающее устройство настоящего варианта осуществления включает в себя конденсатор 33 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Конденсатор 33 соединяется параллельно сопротивлению 22.

[0046] Далее будет описана работа схемы при выключении переключающего элемента 1. В то время как переключающий элемент 1 находится в выключенном состоянии, генератор 50 сигналов выводит сигнал включения транзистору 11 и выводит сигнал выключения транзистору 12. Посредством приведения транзистора 11 во включенное состояние источник 2 питания подает ток затвора к переключающему элементу 1 через транзистор 11.

[0047] Между электродом затвора переключающего элемента 1 и электродом эмиттера транзистора 11 соединяется параллельная схема из сопротивления 22 и конденсатора 33. Импеданс конденсатора 33 меньше импеданса сопротивления 22. По этой причине, когда транзистор 11 приходит во включенное состояние, ток затвора протекает к электроду затвора переключающего элемента 1 от электрода эмиттера транзистора 11 через конденсатор 33. В результате, скорость переключения во время включения может быть повышена. Также, задержка срабатывания во время включения переключающего элемента 1 может быть уменьшена, и время простоя может быть уменьшено. Следовательно, тогда как обеспечивается безопасность управления, потери при переключении могут быть уменьшены.

[0048] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления.

[0049] <Пятый вариант осуществления>

Фиг. 6 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится сопротивление 23 по сравнению с первым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и на их описания в первом-четвертом вариантах осуществления делается ссылка.

[0050] Возбуждающее устройство настоящего варианта осуществления включает в себя сопротивление 23 в дополнение к переключающему элементу 1. Сопротивление 23 последовательно соединяется с конденсатором 23. Один конец сопротивления 23 соединяется с параллельной схемой сопротивления 22 и конденсатора 33, а другой конец сопротивления 23 соединяется с точкой P соединения.

[0051] В настоящем варианте осуществления импеданс уменьшается посредством соединения параллельной схемы сопротивления 22 и конденсатора 33 между электродом эмиттера транзистора 11 и электродом затвора переключающего элемента 1. Также, за счет соединения сопротивления 33 между электродом эмиттера и электродом затвора сопротивление затвора увеличивается. Другими словами, подключение конденсатора 33 увеличивает скорость переключения переключающего элемента 1, а подключение сопротивления 23 уменьшает скорость переключения.

[0052] Таким образом, в операции включения переключающего элемента 1, во время точного указания первоначальной скорости переключения с помощью электростатической емкости конденсатора 33, первоначальная скорость переключения может быть отрегулирована посредством установки значения сопротивления для сопротивления 23. В результате, шум электромагнитного поля, созданный операцией включения переключающего элемента 1, может быть пресечен.

[0053] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления.

[0054] <Шестой вариант осуществления>

Фиг. 7 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится конденсатор 34 по сравнению с первым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и на их описания в первом-пятом вариантах осуществления соответственно делается ссылка.

[0055] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления включает в себя конденсатор 34 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Конденсатор 34 соединяется между электродом эмиттера транзистора 11 и электродом эмиттера транзистора 12. Один конец конденсатора 34 соединяется с электродом эмиттера транзистора 11, а другой конец конденсатора 34 соединяется с электродом эмиттера транзистора 12 и сопротивлением 21. Также, конденсатор 34 составляет часть двухтактной схемы 10.

[0056] Таким образом, и операционная задержка во время включения переключающего элемента 1, и операционная задержка во время выключения переключающего элемента 1 сокращаются, и время простоя может быть уменьшено. В результате, потери при переключении могут быть уменьшены, в то же время обеспечивая безопасность управления.

[0057] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления. Также, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивление 22 как в третьем варианте осуществления. Кроме того, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивление 22 и конденсатор 33 как в четвертом варианте осуществления. Дополнительно, возбуждающее устройство настоящего варианта осуществления может включать в себя сопротивления 22 и 23 и конденсатор 33 как в пятом варианте осуществления.

[0058] <Седьмой вариант осуществления>

Фиг. 8 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления содержится сопротивление 24 по сравнению с пятым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и на их описания в первом-шестом вариантах осуществления делается ссылка.

[0059] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления включает в себя сопротивление 24 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Сопротивление 24 соединяется последовательно с конденсатором 31. Один конец сопротивления 24 соединяется с параллельной схемой между сопротивлением 21 и конденсатором 31, а другой конец сопротивления 24 соединяется с электродом эмиттера транзистора 12.

[0060] В настоящем варианте осуществления параллельная схема сопротивления 21 и конденсатора 31 соединяется между электродом эмиттера транзистора 12 и электродом затвора переключающего элемента 1, чтобы уменьшать импеданс. Также, между электродом эмиттера и электродом затвора соединяется сопротивление 24, чтобы повышать сопротивление затвора. Другими словами, подключение конденсатора 31 увеличивает скорость переключения переключающего элемента 1, а подключение сопротивления 24 снижает скорость переключения.

[0061] Следовательно, в операции выключения переключающего элемента 1, во время точного определения первоначальной скорости переключения с помощью электростатической емкости конденсатора 31, скорость переключения может быть отрегулирована посредством установки значения сопротивления для сопротивления 24. В результате, шум электромагнитного поля, создаваемый операцией выключения переключающего элемента 1, может быть пресечен.

[0062] Дополнительно, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления. Также, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя конденсатор 34 как в шестом варианте осуществления.

[0063] <Восьмой вариант осуществления>

Фиг. 9 - это принципиальная схема возбуждающего устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления добавлен конденсатор 35 по сравнению с первым вариантом осуществления. Другие элементы являются такими же, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, и на их описания в первом-седьмом вариантах осуществления делается ссылка.

[0064] Возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления включает в себя конденсатор 35 в дополнение к переключающему элементу 1, и т.д. Конденсатор 35 соединяется параллельно паразитной емкости Cgs переключающего элемента 1. Один конец конденсатора 35 соединяется с точкой P соединения, а другой конец конденсатора 35 соединяется с проводом, соединяющим нейтральную точку O и положительный электрод источника 3 питания.

[0065] Электростатическая емкость между затвором и истоком переключающего элемента 1 является объединенной емкостью, когда паразитная емкость Cgs и конденсатор 35 соединены параллельно. Когда напряжение между стоком и истоком изменяется, напряжение затвора определяется на основе электростатической емкости между затвором и стоком переключающего элемента 1 и электростатической емкости между затвором и истоком. В настоящем варианте осуществления, посредством соединения конденсатора 35 параллельно паразитной емкости Cgs, задается коэффициент емкости, который уменьшает напряжение затвора. Таким образом, когда напряжение между стоком и истоком изменяется, напряжение между затвором и истоком может быть уменьшено, и явление самовключения переключающего элемента 1 может быть предотвращено.

[0066] Дополнительно, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя диод 41 как во втором варианте осуществления. Также, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивление 22 как в третьем варианте осуществления. Кроме того, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивление 22 и конденсатор 33 как в четвертом варианте осуществления. Дополнительно, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивления 22 и 23 и конденсатор 33 как в пятом варианте осуществления. Дополнительно, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя конденсатор 34 как в шестом варианте осуществления. Кроме того, возбуждающее устройство согласно настоящему варианту осуществления может включать в себя сопротивление 24 как в седьмом варианте осуществления.

[0067] Кроме того, элемент схемы, добавленный в каждом варианте осуществления, может быть соответствующим образом размещен в возбуждающем устройстве согласно другому варианту осуществления.

Описание ссылочных номеров

[0068] 1 Переключающий элемент

11 и 12 Транзистор

21-24 Сопротивление

31-35 Конденсатор

41 Диод

50 Генератор сигналов

Cgd Паразитная емкость

Cgs Паразитная емкость

O Нейтральная точка

P и Q Точка соединения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в уменьшении потерь при переключении и пресечении выброса напряжения. Предложено возбуждающее устройство, в котором главный переключающий элемент соединяется с главным путем тока. Входной электрод переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и выходной электрод переключающего элемента на стороне более низкого потенциала электрически соединяются с управляющим электродом главного переключающего элемента. Первое сопротивление соединяется между входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала и управляющим электродом главного переключающего элемента. Первый конденсатор соединяется параллельно первому сопротивлению, а второй конденсатор соединяется между точкой соединения первого сопротивления и управляющего электрода главного переключающего элемента и электродом на стороне более высокого потенциала главного переключающего элемента. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Возбуждающее устройство, содержащее:

главный переключающий элемент, соединенный с главным путем тока и включающий в себя электрод на стороне более высокого потенциала, электрод на стороне более низкого потенциала и управляющий электрод;

двухтактную схему, включающую в себя переключающий элемент на стороне более высокого потенциала и переключающий элемент на стороне более низкого потенциала, для электрического соединения выходного электрода переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и входного электрода переключающего элемента на стороне более низкого потенциала с управляющим электродом;

первое сопротивление, соединенное между входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала и управляющим электродом;

первый конденсатор, соединенный параллельно с первым сопротивлением; и

второй конденсатор, соединенный между точкой соединения первого сопротивления и управляющего электрода и электродом на стороне более высокого потенциала,

при этом возбуждающее устройство удовлетворяет следующей формуле (1):

в приведенной выше формуле C₁ обозначает электростатическую емкость первого конденсатора, C₂ обозначает электростатическую емкость второго конденсатора, C_a обозначает паразитную емкость главного переключающего элемента между управляющим электродом и электродом на стороне более низкого потенциала, а C_b обозначает паразитную емкость главного переключающего элемента между управляющим электродом и электродом стороны более высокого потенциала.

2. Возбуждающее устройство по п. 1, в котором,

при работе схемы во время выключения главного переключающего элемента,

ток управления, который протекает от управляющего электрода к переключающему элементу на стороне более низкого потенциала, протекает к входному электроду переключающего элемента на стороне более низкого потенциала от управляющего электрода через первый конденсатор,

когда импеданс первого конденсатора становится выше импеданса первого сопротивления, путь тока для тока управления переключается с первого конденсатора на первое сопротивление, и

после того как путь тока для тока управления переключается с первого конденсатора на первое сопротивление, и ток управления протекает в первое сопротивление, электрический заряд, заряженный во второй конденсатор, подается на управляющий электрод.

3. Возбуждающее устройство по п. 1, содержащее диод, последовательно соединенный со вторым конденсатором.

4. Возбуждающее устройство по п. 1, содержащее второе сопротивление, соединенное между выходным электродом переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и управляющим электродом.

5. Возбуждающее устройство по п. 4, содержащее третий конденсатор, соединенный параллельно со вторым сопротивлением.

6. Возбуждающее устройство по п. 5, содержащее третье сопротивление, последовательно соединенное с третьим конденсатором.

7. Возбуждающее устройство, содержащее:

главный переключающий элемент, соединенный с главным путем тока и включающий в себя электрод на стороне более высокого потенциала, электрод на стороне более низкого потенциала и управляющий электрод;

двухтактную схему, включающую в себя переключающий элемент на стороне более высокого потенциала и переключающий элемент на стороне более низкого потенциала, для электрического соединения выходного электрода переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и входного электрода переключающего элемента на стороне более низкого потенциала с управляющим электродом;

первое сопротивление, соединенное между входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала и управляющим электродом;

первый конденсатор, соединенный параллельно с первым сопротивлением;

второй конденсатор, соединенный между точкой соединения первого сопротивления и управляющего электрода и электродом на стороне более высокого потенциала; и

четвертый конденсатор, соединенный между выходным электродом переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала,

при этом один конец четвертого конденсатора соединяется с выходным электродом переключающего элемента на стороне более высокого потенциала, а другой конец четвертого конденсатора соединяется с входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала.

8. Возбуждающее устройство по любому из пп. 1-7, содержащее четвертое сопротивление, последовательно соединенное с первым конденсатором.

9. Возбуждающее устройство, содержащее:

главный переключающий элемент, соединенный с главным путем тока и включающий в себя электрод на стороне более высокого потенциала, электрод на стороне более низкого потенциала и управляющий электрод;

двухтактную схему, включающую в себя переключающий элемент на стороне более высокого потенциала и переключающий элемент на стороне более низкого потенциала, для электрического соединения выходного электрода переключающего элемента на стороне более высокого потенциала и входного электрода переключающего элемента на стороне более низкого потенциала с управляющим электродом;

первое сопротивление, соединенное между входным электродом переключающего элемента на стороне более низкого потенциала и управляющим электродом;

первый конденсатор, соединенный параллельно с первым сопротивлением;

второй конденсатор, соединенный между точкой соединения первого сопротивления и управляющего электрода и электродом на стороне более высокого потенциала; и

пятый конденсатор, параллельно соединенный с паразитной емкостью главного переключающего элемента между управляющим электродом и электродом на стороне более низкого потенциала.