[发明专利]一种用于将负载与源极隔离的电路

说明书

一种电路，包括源极、负载以及用于可控制地将负载与源极隔离的隔离电路。隔离电路被设置在源极和负载之间。该隔离电路包括至少一个绝缘栅极双极晶体管(IGBT)和至少一个与该绝缘栅极双极晶体管并联的门极可关断晶闸管(GTO)。当不存在故障状况时，GTO被配置成“导通”，以将负载耦合到源极。当存在故障状况时，至少一个IGBT被配置成“导通”。在至少一个IGBT导通之后，至少一个GTO被配置成“关断”。在预定时间量之后，将制造后变化反映到GTO的少数载流子寿命(例如，电子辐照)中，在至少一个GTO关断之后，至少一个IGBT被配置成关断。

对相关申请的交叉引用

本申请是2016年1月8日提交的申请No.14/991,259的部份接续申请案，其要求2015年11月13提交的标题为“Low-Loss and Fast Acting Solid State AC and DCBreaker”(低损耗及快速作用的固态AC和DC断路器)的申请号为No.62/255,104的美国临时申请的权益。这些申请的内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用作断路器、故障电流限制器或静态转换开关的固态电路/开关，更具体而言，涉及包括与一个或多个GTO并联的一个或多个IGBT的电路，其用作断路器、故障电流限制器、静态转换开关或将负载与能量源连接和/或关断连接的任何应用。

背景技术

越来越大的发电能力和在电网中应用智能电网技术的需要产生了对替换旧式机械断路器的固态技术的兴趣。固态技术替换机械断路器提供了若干数量级的响应时间的改善，同时通过消除电极腐蚀，显著地延长了开关的寿命。令人遗憾的是，固态断路器与机械断路器相比，在正常的传导情况下会产生较高的损耗，并常常需要笨重的冷却系统。

需要在正常的传导情况下有较低损耗的固态断路器。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了用于将负载与源极隔离的电路。该电路包括至少一个绝缘栅极双极晶体管和至少一个与绝缘栅极双极晶体管并联的门极可关断晶闸管。

根据本发明的另一方面，提供了包括与一个或多个与绝缘栅极双极晶体管(IGBT)并联的一个或多个门极可关断晶闸管(GTO)的电路。在这样的电路中，一个或多个GTO的阳极彼此耦合；一个或多个IGBT的集电极彼此耦合；以及，一个或多个GTO的已耦合的阳极耦合到一个或多个IGBT的已耦合的集电极。一个或多个GTO的阴极彼此耦合；一个或多个IGBT的发射极彼此耦合；以及，一个或多个GTO的已耦合的阴极耦合到一个或多个IGBT的已耦合的发射极。一个或多个GTO的栅极彼此耦合，且一个或多个IGBT的栅极彼此耦合。已耦合的一个或多个GTO的栅极不耦合到一个或多个IGBT的已耦合的栅极。

根据本发明的再一个示例性的方面，提供了一种包括源极、负载以及用于可控制地将负载与源极隔离的隔离电路。隔离电路被设置在所述源极和所述负载之间。所述隔离电路包括至少一个绝缘栅极双极晶体管(IGBT)和至少一个与所述绝缘栅极双极晶体管并联的门极可关断晶闸管(GTO)。当不存在故障状况时，GTO被配置成“导通”，以将所述负载耦合到所述源极。当存在故障状况时，至少一个IGBT被配置成“导通”。在至少一个IGBT导通之后，至少一个GTO被配置成“关断”。在至少一个GTO关断之后的预定时间量之后，至少一个IGBT被配置成关断。

附图说明

为了说明的目的，附图中示出了本发明的某些实施例。在附图中，使用相同参考编号来表示相同元件。应该理解，本发明不仅限于所示出的精确的布局、尺寸以及装置。在附图中：

图1A示出了根据本发明的示例性实施例的包括源极、负载、用于将负载与源极隔离的电路，以及用于控制隔离电路的控制器的电路的图示；