Procedimiento y conmutador excitador para controlar un semiconductor de tensión.

Procedimiento para la activación de un semiconductor de potencia (4) en el cual,

en el momento de la emisión de un mandato de conexión (40) o de desconexión (46, 46') para ser recibido a través de varias entradas de señal para el semiconductor de potencia (4), un contador (16, 16') el cual tiene un número (18, 18') de un valor de arranque inferior o superior (42) empieza a aumentar o disminuir el número (18, 18') en pasos de cálculo (19), en el que para cada paso de cálculo (19) el número (18, 18') es transmitido como una dirección (22) a una memoria (20, 20'), la memoria (20, 20') emite para cada dirección (22) un valor de memoria (24) asignado a la última como un valor de entrada (25) a un convertidor de digital a analógico (26), la señal de salida del cual (U) la cual está correlacionada con el valor de entrada (25) es distribuida al semiconductor de potencia (4), son emitidos diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46'), en los cuales el contador (16, 16') para diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46') calcula diferentes valores de arranque (42) y/o valores finales (44) y el contador (16, 16') se detiene cuando el número (18, 18') alcanza el valor final superior o inferior (24).

Procedimiento y conmutador excitador para controlar un semiconductor de tensión.

La invención se refiere a un procedimiento y a un circuito excitador para la activación de un semiconductor de potencia.

Los semiconductores de potencia tales como por ejemplo los transistores bipolares de puerta aislada, los tiristores o los transistores de efecto de campo metal -oxido - semiconductor (MOSFET) están, como regla general, controlados, esto es, por ejemplo conectados o desconectados por un circuito lógico. El circuito lógico en este caso proporciona únicamente la señal de conmutación lógica, pero no la potencia de conmutación necesaria. Este propósito se cumple mediante un excitador el cual se coloca entre el circuito lógico y el semiconductor de potencia y el cual amplifica la señal lógica de baja potencia a una señal de conmutación de alta potencia.

Los excitadores conocidos contienen, como un medio de activación de etapa individual, una fuente de tensión la cual es conectada o desconectada por el circuito lógico y la cual se conecta a través de una resistencia de la puerta a la entrada de conmutación (como regla general, puerta) del semiconductor de potencia. El valor de la resistencia de la puerta debe en este caso se elegida adecuadamente a fin de determinar óptimamente el comportamiento de conmutación del conductor de potencia en su intervalo de conmutación, esto es en la zona de la meseta de Miller. Antes y después, esto es, fuera de este intervalo de tiempo, la resistencia de la puerta permanentemente escogidasin embargo causa que la tensión en la puerta del semiconductor de potencia cambie sólo lentamente. Éste y otros efectos los cuales no se revelan con más detalle en este documento conducen a tiempos de conmutación los cuales son globalmente largos y por lo tanto limitan la mínima amplitud del impulso o la duración del impulso en la activación del semiconductor de potencia, esto es, para el elemento de potencia controlado por tensión o el excitador.

A partir del documento US 4, 266, 150 es conocido que la curva de tensión en la entrada de un conmutador electromecánico puede estar diseñada por medio de un divisor de frecuencia configurado como un contador y un convertidor de digital a analógico subsiguiente. En este caso incrementando el valor del contador el valor de la tensión se aumenta por un paso determinado y descendiendo el valor del contador se desciende de acuerdo con esto. Esto resulta en una señal ascendente y descendente a modo de escalera en la entrada del convertidor de digital a analógico. A fin de proporcionar a la señal a modo de escalera una forma diferente, se manda que las señales binarias a partir del divisor de frecuencia sean registradas por medio de una matriz de memoria únicamente de lectura y distribuidas al convertidor de digital a analógico.

Es el objeto de la invención proporcionar un procedimiento mejorado y un circuito excitador mejorado para la activación de un semiconductor de potencia.

La invención proporciona un procedimiento para la activación de un semiconductor de potencia según la reivindicación 1 así como un circuito excitador para la activación de un semiconductor de potencia según la reivindicación 5. Formas de realización preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.

La invención reivindicada se puede entender mejor a partir de los ejemplos prácticos descritos y representados en el presente documento, esto es en la presente descripción así como en los dibujos. En general la presente revelación refleja formas de realización preferidas de la invención. Sin embargo, un lector atento observará que algunos aspectos de las formas de realización descritas van más allá del ámbito de protección de las reivindicaciones. En tanto en cuanto a las formas de realización descritas realmente vayan más allá del ámbito de protección de las reivindicaciones, las formas de realización descritas se tienen que observar como una información de fondo y no constituyen una definición de la invención por sí misma.

Con respecto al procedimiento, el objeto se consigue mediante un procedimiento para la activación de un semiconductor de potencia con los siguientes pasos. Primero existe una espera para la llegada de un mandato de conexión o de desconexión para el semiconductor de potencia, el cual es generado por ejemplo por la lógica de control anteriormente mencionada. Un contador, como regla general para números enteros positivos, está estacionario hasta este momento y contiene o genera un número de un valor de arranque inferior o superior. En el momento de la emisión del mandato de conmutación, el contador empieza a contar hacia arriba (por ejemplo para conectar de semiconductor) o hacia abajo (para desconectar) . Durante el cálculo, el contador incrementa o disminuye el número de casos de la cuenta, por ejemplo en unos.

El contador siempre pasa el número, esto es, incluso para cada paso de cálculo, a una memoria. La memoria utiliza el número como una dirección para su contenido de memoria. En la memoria cada dirección es asignada a un valor de memoria. La memoria por lo tanto emite para cada paso de cálculo un valor de memoria el cual corresponde a la respectiva dirección o número del contador. El valor de memoria es transmitido como un valor de entrada a un convertidor de digital a analógico. El convertidor de digital a analógico emite entonces su señal de salida analógica la cual está correlacionada con el valor de entrada digital, esto es, el valor de memoria actual, por ejemplo una tensión, y distribuye éste al semiconductor de potencia.

Este procedimiento se lleva a cabo hasta que el número del contador alcance el valor final superior o inferior. El contador deja de contar y, al igual que antes del inicio del cálculo, emite constantemente el valor final superior o inferior como el número a la memoria, a cuenta de lo cual el convertidor de digital a analógico emite otra vez una señal de salida constante de acuerdo con esto.

El procedimiento según la invención como regla general se lleva a cabo en un circuito excitador correspondiente. La invención por lo tanto se basa en la idea de la introducción de inteligencia digital en un circuito excitador o la activación de un semiconductor de potencia. Por medio de números combinados adecuadamente de pasos del cálculo entre los valores de arranque y finales y los valores de memoria adecuados en la memoria, mediante el procedimiento según la invención se produce por lo tanto una curva de tensión de la puerta programable en un elemento de potencia controlado por la tensión o circuito excitador. Variando los valores de arranque y finales, esto es, los pasos de cálculo, con un impulso de cálculo constante se puede variar el tiempo del cálculo o el tiempo de conmutación del excitador. Variando los valores de memoria se puede producir cualquier curva de tensión analógica en la salida del convertidor de digital a analógico. Por lo tanto se puede efectuar una fácil adaptación del circuito excitador a cualquier semiconductor de potencia. La adaptación entre el excitador y el semiconductor de potencia por lo tanto deja de ser necesariamente efectuada a través de la resistencia de la puerta, sino que se puede conseguir por medio de la curva de tensión programable.

Todas las formas de realización que existen anteriormente relacionadas con el control de la tensión del semiconductor de potencia sin embargo también pueden ser transferidas de acuerdo con esto a un control de la corriente.

En otras palabras, una gama de la curva de tensión a lo largo del tiempo se archiva en la memoria como una correlación entre la dirección y la memoria. Mediante el procedimiento, sin embargo, también es posible una activación de etapa individual del semiconductor de potencia, esto es una fuente de tensión se conecta a través de una resistencia de la puerta al semiconductor de potencia. La resistencia de la puerta en este caso puede ser muy pequeña, ya que es necesaria únicamente para la limitación de la corriente durante el intervalo de conmutación a fin de asegurar un comportamiento de conmutación correcto del semiconductor de potencia. Antes y después del intervalo de conmutación, según la invención se puede programar de ese modo en la memoria una curva de tensión denominada rápida. Mediante el procedimiento según la invención, los momentos para las secciones antes y después de la sección de conmutación se acortan, a cuenta de lo cual el tiempo de conmutación entero del semiconductor de potencia se acorta. El ancho de impulso mínimo para la activación del semiconductor de potencia se reduce como resultado.

Para semiconductores o excitadores conectados en paralelo, resulta... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la activación de un semiconductor de potencia (4) en el cual, en el momento de la emisión de un mandato de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) para ser recibido a través de varias entradas de señal para el semiconductor de potencia (4) , un contador (16, 16’) el cual tiene un número (18, 18’) de un valor de arranque inferior o superior (42) empieza a aumentar o disminuir el número (18, 18’) en pasos de cálculo (19) , en el que para cada paso de cálculo (19) el número (18, 18’) es transmitido como una dirección (22) a una memoria (20, 20’) , la memoria (20, 20’) emite para cada dirección (22) un valor de memoria (24) asignado a la última como un valor de entrada (25) a un convertidor de digital a analógico (26) , la señal de salida del cual (U) la cual está correlacionada con el valor de entrada (25) es distribuida al semiconductor de potencia (4) , son emitidos diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) , en los cuales el contador (16, 16’) para diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) calcula diferentes valores de arranque (42) y/o valores finales (44) y el contador (16, 16’) se detiene cuando el número (18, 18’) alcanza el valor final superior o inferior (24) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que son emitidos diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) en los cuales en la memoria (20, 20’) para diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) se utilizan diferentes correlaciones de valores de memoria (24) con las direcciones (22) .

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual la señal de salida (UV) es distribuida al semiconductor de potencia (4) sin la interposición de una resistencia.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual un conjunto de supervisión

(36) supervisa el comportamiento de conmutación del semiconductor de potencia (4) en el lado de la salida y los valores de memoria (24) y/o los valores de arranque (42) y/o los valores finales (44) se varían con una función del comportamiento de conmutación.

5. Circuito excitador (2) para la activación de un semiconductor de potencia (4) provisto de diversas entradas de señal (8a – c) para la recepción de diferentes mandatos de conexión (40) o de desconexión (46, 46’) para el semiconductor de potencia (4) , un contador (16, 16’) el cual puede ser arrancado mediante las diferentes señales de entrada (8a – c) para un número (18, 18’) el cual puede ser contado hacia arriba o hacia abajo entre diferentes valores de arranque (42) y/o valores finales (44) , una memoria (20, 20’) conectada al contador (16, 16’) y provista de diversos valores de memoria (24, 24’) cada uno asignado a una dirección (22) , en el que el número (18, 18’) es la dirección (22) de la memoria (20, 20’) y un convertidor de digital a analógico (26) el cual está conectado a la memoria (20, 20’) y el valor de entrada del cual (25) es el valor de memoria (24) , en el que la señal de salida (U) del convertidor de digital a analógico (26) la cual está correlacionada con el valor de entrada (25) es pasada a una salida de control (6) para el semiconductor de potencia (4) , en el que el contador (16, 16’) se detiene cuando el número (18, 18’) alcanza un valor final superior o inferior (44) .

6. Circuito excitador (2) según la reivindicación 5 el cual contiene diversos contadores (16, 16’) conectados a las entradas de señal (8a – c) .

7. Circuito excitador (2) según la reivindicación 5 o 6 el cual contiene diversas memorias (20, 20’) con diferentes pares de direcciones (22) y valores de memoria (24, 24’) .

8. Circuito excitador (2) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en el cual el contador (16, 16’) y/o la memoria (20, 20’) están diseñados como un circuito lógico en una pastilla integrada.

9. Circuito excitador (2) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8 provisto de un conjunto de supervisión

(36) el cual puede estar conectado en el lado de salida al conmutador del semiconductor de potencia (4) y el cual

actúa sobre la memoria (20, 20’) y/o sobre el contador (16, 16’) .