[发明专利]用于限制开关晶闸管的保持电流的装置

说明书

本发明涉及功率电子学领域。根据独立权利要求的前序部分所述涉及用于限制开关晶闸管的保持电流的装置。

开关晶闸管或GTO在栅极需要较大的导通电流以使其保持导通状态。在较高功率例如3kA/4.5kV类型的GTO的情况下例如需要4A到8A的保持电流用于导通状态。另外为了再变换的目的经常需要提供一个升高的电流波动值，以使该闭锁条件即使在阳极电流下降之后和在GTO与反向并联连接的二极管之间变换工作之后能够可靠地重新建立。为此在现有技术中经常更新导通脉冲。功率需求、器件尺寸和控制电路的冷却条件由此明显的变大。

然而对于所谓的硬性控制的GTO，希望能够提供尽可能紧凑的控制电路，以使其能够直接设在GTO的附近。用于硬性控制的GTO的控制电路描述在同样是本发明人的欧洲专利申请EP0489945A1中。在开关晶闸管的硬性控制中与传统的控制相比，在栅极施加有较高的和非常陡峭的用于关断GTO的电流。另外含有用于产生导通电流的装置。该装置产生用于导通GTO的电流和用于保持导通状态的保持电流。该装置含有多个电容器，其中存储有需要的能量并且该能量根据需要提供开关得到。

在同样也是本发明人的没有公开的文件号是19708873.2的德国专利申请中另外公开了用于控制装置的空间装置。为了实现硬性的控制，该装置使用非常低的电感结构。为此在没有公开的德国专利申请中建议该器件直接设在GTO的附近。通过与GTO的直接相连，大的结构使电流变换器因为稳定性和总共的器件尺寸而变得复杂。

尤其是当导通状态的电流传输到反并联的二极管时，在GTO的阳极上存在相对于阴极的负电压。该电压通过内部结构传输到栅极。基于相对于阴极的负的栅极电压，流到栅极的保持电流如果没有合适的方法就会不受阻碍地上升。

因此本发明的任务是提供具有简单结构然而功能可靠的用于限制保持电流的装置。另外本发明还建立属于该装置的紧凑的、可靠的和具有高工作效率的控制电路。此任务通过独立权利要求的特征实现。

本发明装置的特征在于，一个晶体管连接在控制电路的导通电路和开关晶闸管的栅极或阴极之间的电流路径上，其中，晶体管的控制电极和开关晶闸管的阴极或栅极相连。在第一种情况下为pnp晶体管，而第二种情况下位npn晶体管。

该控制电路含有一个导通电路和一个关断电路。导通电流和关断电流从电压脉冲产生，该电压脉冲通过电能量存储器转换为电流。该电路技术是特别有利的，因为必需的电压脉冲从同一电源或同一能量存储器得到，如同用于产生关断电流所必需的脉冲。保持电流优选通过电压脉冲的重复产生。此电压脉冲的重复频率根据需要能够升高或降低。尤其是栅极-阴极电压变为负的时，该频率降低，并且在更新的正电压时能够重新提高。本发明的控制电路在导通电路的框架内含有至少一个电能量存储器，其使电压脉冲转变为电流。能够使用用于导通电流和保持电流的共同能量存储器或分开的能量存储器。借助于感性或容性耦合实现从关断电路的能量存储器到导通电路的能量存储器的传输。尤其有利的是控制电路，在此情况下必需的逻辑电路和其他器件的供电是基于所述的能量存储器。

通过本发明的装置，在相应于阴极在栅极上存在负的电压时，该保持电流能被可靠的几乎没有损耗的限制。本发明的装置的结构是非常简单的。根据本发明构成的控制电路的电路技术费用能够保持非常低的程度。因此该控制电路能够设在GTO的很近处，而且电感能够保持所希望的低。

其他的有利实施例从相应的从属权利要求给出。

下面本发明借助于实施例结合附图进行详细解释。

图为：

图1  用于解释GTO的控制装置的功能的电路图，

图2  本发明的一个实施例的电路图，

图3  本发明的另一实施例的电路图，

图4  本发明的第三实施例的电路图，

图5  电压脉冲和以此所产生的电流的示意性描述，

图6  本发明的第四实施例的电路图。

在附图中所用的参考符号和标志在参考符号表中统一列明。另外在附图中相同的部分用相同的参考符号表示。