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JPH08116677A - 電力変換回路の故障修正方法 - Google Patents

電力変換回路の故障修正方法

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Publication number
JPH08116677A
JPH08116677A JP22565095A JP22565095A JPH08116677A JP H08116677 A JPH08116677 A JP H08116677A JP 22565095 A JP22565095 A JP 22565095A JP 22565095 A JP22565095 A JP 22565095A JP H08116677 A JPH08116677 A JP H08116677A
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JP
Japan
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switch
module
phase
terminal
switched
Prior art date
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Application number
JP22565095A
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English (en)
Inventor
Peter Etter
エッター ペーター
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ABB Management AG
Original Assignee
ABB Management AG
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Publication date
Application filed by ABB Management AG filed Critical ABB Management AG
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電力変換回路の故障修正方法において、
電力変換回路（１）は、半導体チップ（４）の並列回路
を一部分として有する複数のスイッチモジュール（１
４）を備える。半導体チップ（４）は、好ましくはボン
ディングワイヤである接続ワイヤ（３）によって相互接
続されている。もし、故障のために、あるチップ（４）
が短絡する場合には、そのチップ（４）の接続ワイヤ
（３）が特定の電流パルスによって切断される。 【効果】 個々のチップ（４）が短絡しても、電力変換
回路（１）の全体の動作を停止しなくてすむ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーエレクトロ
ニクスの分野に関するものであり、特許請求の範囲の請
求項１の序文に記載したような電力変換回路の故障修正
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダブル・ヴェールスターリング等による
“電力変換技術における現代の電力用半導体”と題する
論文、第１１４巻（１９９３）、第２１版、第１３１０
頁から第１３１９頁には、スイッチオン、オフされる複
数のスイッチモジュールを備えた電力変換回路が開示さ
れている。特にここでは、モジュール毎に複数の並列に
接続されたＩＧＢＴ半導体チップを有したＩＧＢＴモジ
ュールが関係している（ＩＧＢＴ＝絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタ）。
【０００３】各半導体チップのゲート端子、アノード端
子およびカソード端子は、通常は、接続ワイヤを介して
並列に接続され、且つモジュール端子を構成する対応す
る印刷配線導体に接続されている。通常は、接続ワイヤ
としては、ボンディングワイヤが使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】実際には、電力が高く
なればなる程、ＩＧＢＴモジュールは、必要な電流容量
を得るために、それだけ多くの並列接続された半導体チ
ップにて構成する必要がある。多相電力変換器に設けら
れたＩＧＢＴモジュールは、個々のチップのブロッキン
グ故障によって損傷を受けることがある。このようなチ
ップの半導体基体が絶縁破壊を起こすと、それにより、
短絡が生ずる。装置全体が損傷してしまうのを避けるた
めに、チップの短絡を検出して、すぐにその電力変換器
をスイッチオフさせる保護装置が設けられる。これで
は、一つのチップの欠陥により、装置全体が無効とされ
てしまう。補修費用は別にしても、このようにして動作
の中断が生ずると、ある場合には、ユーザにとって非常
に不経済なものとなってしまうことがある。
【０００５】本発明の目的は、装置の利用性を高め且つ
１つまたはそれ以上の半導体スイッチチップが故障した
場合でも装置全体の動作を停止しないですむようにする
ことのできるような、電力変換回路の新規な故障修正方
法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は、特許請求の
範囲の請求項１に記載の特徴によって達成される。本発
明の特徴は、欠陥があって短絡を生ずるようなスイッチ
チップの接続ワイヤを意図的に切断してしまうことにあ
る。
【０００７】本発明の一つの実施の形態によれば、電力
変換回路は、ＤＣ電圧源によって給電される多相変換器
を備える。ある一つのチップの故障、すなわち、短絡が
検出された後、第１のステップにて、それら相のすべて
のスイッチモジュールがスイッチオフされる。その後、
例えば、第一相のＤＣ電圧源の正極性の端子に接続され
たスイッチモジュールが、特定の期間tcの間スイッチオ
ンされる。もし、その短絡が、その負極性の端子に接続
された同じ相のモジュールの一つのチップに生じている
ならば、このモジュールを通して流れる電流の作用によ
り、期間tcにおいてその故障しているチップの接続ワイ
ヤが切断される。この時点では、そのモジュール自体が
スイッチオフされているので、このチップが全電流負荷
を担わなければならない。したがって、一般的には、そ
の接続ワイヤが焼失してしまう。しかしながら、その短
絡が、その正極性の端子に接続されたモジュールにての
ものであれば、最初にはなにも起こらない。しかし、も
し、正極性の端子に接続されたモジュールが再びスイッ
チオフされ、且つ負極性の端子に接続されたモジュール
がtcの間スイッチオンされる場合には、欠陥のあるチッ
プの接続ワイヤが、その正極性の端子に接続されたモジ
ュールにおいて切断される。もし、その短絡が第一相に
てのものでないならば、その故障が修正されるまで、残
りの他の相について同じ手順が繰り返される。もし、修
正できないような故障が存在するならば、その装置の動
作を停止する。
【０００８】さらに別の実施の形態によれば、故障を検
出してすべてのモジュールをスイッチオフした後、先ず
最初に、ＤＣ電圧源をスイッチオフまたは放電させ、そ
の後に、その電圧を、最適ピークアーク電圧まで漸次増
大させる。それから、このピークアーク電圧は、前述し
たような処理を行うのに使用される。
【０００９】本発明のさらに別の実施例は、特許請求の
範囲の対応する従属の請求項に限定されている。
【００１０】本発明による構成による効果は、１つまた
はそれ以上のチップに欠陥が生じても装置全体の動作を
停止することなく、本発明による方法を実施後、その装
置をさらに使用することができるという点にある。この
場合において、電力変換器を設計するときに考慮してお
けば、効率を必ずしも減少しなくてすむ。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて本発明
をより詳細に説明するのであるが、これら説明から、本
発明および本発明から得られる多くの効果については、
より容易に理解できよう。なお、添付図面に使用した参
照符号が示すものについては、「図面の簡単な説明」の
欄の“符号の説明”に列記している。
【００１２】添付図面を参照するに、各図を通して同一
または対応する部分には同じ参照符号を付して示してお
り、図１は、本発明による方法を適用して効果のある電
力変換回路１を示している。これは、ＤＣ電圧源５によ
って給電される三相変換器である。ＤＣ電圧源５は、例
えば、整流器を介してＡＣ電圧グリッドから給電される
電圧リンクのキャパシタバンクであってよい。この変換
器の各相6.１−6.３は、少なくとも２つのスイッチ２を
備える。それらスイッチ２のうちの第一のスイッチは、
ＤＣ電圧源５の正極性の端子７とその相の負荷端子９と
の間に配置されており、第二のスイッチは、その負荷端
子９とＤＣ電圧源５の負極性の端子８との間に配置され
ている。そして、これら各スイッチ２は、少なくとも１
つの制御スイッチ素子と、この制御スイッチ素子に対し
て逆並列関係に接続されたフリーホイールダイオード１
３とを備えている。その制御スイッチ素子は、例えば、
スイッチモジュール１４からなるのであるが、一つのス
イッチ２当り複数のスイッチモジュール１４を設けるよ
うにすることもできる。電流容量を増大させるために
は、複数のモジュールを並列に接続することができ、電
圧処理能力を高めるために、複数のモジュールを直列に
接続することができる。各相6.１−6.３の負荷端子９
は、負荷、例えば、モータ１０に接続される。制御ユニ
ット１７は、各相のモジュール２を交互にスイッチオ
ン、スイッチオフし、各相6.１−6.３は、相互移相にて
駆動させられ、その結果、周波数の設定された多相ＡＣ
電圧が負荷端に発生される。このような変換器の機能
は、従来技術において充分に知られているところであ
り、ここで、これ以上説明する必要はない。
【００１３】図２は、スイッチ２を詳細に示している。
このスイッチ２は、フリーホイールダイオード１３を逆
並列に接続した少なくとも一つのスイッチモジュール１
４を備えている。スイッチモジュール１４は、好ましく
は、ＩＧＢＴスイッチ素子またはスイッチチップからな
る。フリーホイールダイオード１３は、モジュール１４
と一体的に形成されてもよく、または、別の構成要素と
して、スイッチモジュール１４に逆並列に接続されたも
のでもよい。このモジュール１４自体は、ゲート端子１
２、アノード１８およびカソード１９を備える。大電力
用の場合には、モジュール１４は、半導体チップ４、こ
の実施例ではＩＧＢＴチップの並列回路から組み立てら
れる。これは、図３に示されている。
【００１４】スイッチモジュール１４を断面にて示して
いる図４に示すように、チップ４は、例えば、接続ワイ
ヤ３を介して印刷配線導体１５に接続されている。これ
らは、一般的に、いわゆるボンディングワイヤである。
もし、チップ４が故障すると、そのモジュール１４全体
が短絡する。その短絡電流は、非常に大きくなることが
あり、そのモジュール１４を破壊してしまうことがあ
る。このために、その故障を検出して、直ぐにその電力
変換器の他の枝路をスイッチオフしてそれらが損傷させ
られてしまわないように保護するための保護回路が設け
られる。
【００１５】電力変換回路１の制御ユニット１７は、ス
イッチモジュール１４を駆動するための制御点弧パルス
パターンを発生する。この点弧パルスパターンは、例え
ば、光信号に変換され、光ファイバを介してモジュール
１４へ加えられる。光送信は、ＥＭＣの理由並びに電気
的絶縁のために、好ましい。光信号は、これら光信号を
電気信号に再変換する、いわゆるゲートユニットに加え
られるか、または、直接にそれらモジュールに加えられ
る。光信号が直接にモジュールに加えられる場合には、
それらモジュール１４は、一体とされた適当なトランス
ジューサを有していなければならない。このことは、現
在利用しうるインテリジェントパワーモジュール（ＩＰ
Ｍ）の場合には、最早問題とならない。制御ユニットと
モジュールとの間の信号接続は、双方向性であり、その
結果、ゲートユニットまたはモジュールの状態情報を制
御ユニットへと送り返すことができる。もし、あるモジ
ュールに欠陥があることが検出されたならば、既知の方
法では、装置全体が機械的損傷を受けないようにするた
めに、制御ユニットが装置全体をスイッチオフする。こ
のようにして、あるモジュールにおける故障が拡大して
いって、装置全体が損傷させられてしまわないようにし
ている。ある故障の場合において、一つの相の両方のモ
ジュールをブロックすることが、特に重要である。も
し、このようなことが行われない場合には、それらモジ
ュールが爆発してしまうことがあると考えねばならない
であろう。何故ならば、その結果生ずる短絡電流の時間
積分は、一般的に、それらモジュールの対応する許容値
よりもはるかに大きくなるからである。前述したような
種類の保護策が上手くいく場合には、その故障が拡大し
てしまうことは避けられるのであるが、永久的な短絡と
なってしまい、その結果、その装置は、その適当なモジ
ュールを交換せずには、再びスイッチオンさせることは
できないものとなってしまう。
【００１６】このような動作の中断は、非常に不経済な
ものとなってしまうのであるが、本発明による故障修正
方法によれば、避けられるものである。極簡単に言え
ば、これは、欠陥のあるモジュールの接続ワイヤを切断
することにより、達成される。こうするために、各相6.
１−6.３のスイッチモジュール１４のすべてを、第１の
ステップにて、スイッチオフさせる。その後、例えば、
ＤＣ電圧源５の正極性の端子７に接続されている、例え
ば、相6.１のモジュール１４をスイッチオンさせる。も
し、その短絡が負極性の端子８に接続されている同じ相
のモジュールに生じている場合には、その全電流は、そ
の欠陥のあるチップの接続ワイヤ３を通して流れる。何
故ならば、正常なモジュールは結局スイッチオフされて
いるからである。その電流は、期間（焼失時間）tcの間
だけ流れ得て、その結果、その接続ワイヤ３は切断され
る。その後は、その欠陥のあるチップ４は、そのモジュ
ールの他の部分から電気的に分離され、その対応するモ
ジュール１４は、再び使用できる状態となる。これによ
り、そのモジュールの効率が減少させられるかもしれな
いが、これは、チップの部分を冗長構成部分として設け
ておくような適当な設計をしておくことにより、補償す
ることができる。
【００１７】しかしながら、その短絡が、負極性の端子
８に接続された相6.１のモジュール１４に生じているの
でないならば、なにも起こらない。何故ならば、その回
路は、結局、開いているからである。この場合には、正
極性の端子７に接続されたモジュール１４は再びスイッ
チオフされ、代わりに、負極性の端子８に接続されたモ
ジュール１４が期間tcの間スイッチオンさせられる。こ
のモジュールが短絡を起こしているならば、前述したの
と同様にして、その接続ワイヤが切断される。
【００１８】もし、その欠陥のあるモジュールが相6.１
にない場合には、その故障が修正されるまで、他の相6.
２−6.３に対して適当な手順を実行する。
【００１９】故障の生じたことを、制御ユニットへ独立
して通知することができるようなインテリジェントパワ
ーモジュールを使用している場合には、本発明による方
法は、その欠陥のあるモジュールに対して直接的に適用
され得る。こうすることにより、動作の中断を短縮する
ことができる。
【００２０】接続ワイヤ３をヒューズとして設計してお
く場合には、リンク電圧を直接的に加えることにより、
欠陥のあるモジュールの接続ワイヤを切断できる点で効
果的である。しかし、接続ワイヤ３、一般的には、ボン
ディングワイヤを高電圧ヒューズとして設計しないとき
には、それらのアーク電圧は低い（１０００Ｖより低
い）。この理由のために、期間tcの間に加えられるピー
クアーク電圧は出来るだけ低いと、さらに効果がある。
さもないと、ピークアーク電圧は、その電流をスイッチ
オフするに充分でなく、過大なエネルギが故障個所へと
加えられてしまう危険がある。結果として、接続ワイヤ
３が切断されるだけでなく、それ以上の損傷が生じてし
まう。
【００２１】このような問題は、すべてのモジュール１
４をスイッチオフして後に先ずＤＣ電圧源５、すなわ
ち、リンクキャパシタバンクを放電させて、その後に、
そのリンクキャパシタバンクを最適ピークアーク電圧ま
で再充電して、このピークアーク電圧を使用して本発明
による方法を継続することによって、防止されうる。そ
の最適ピークアーク電圧は、接続ワイヤ３の材料の性質
および期間tcに基づいて算出することができる。
【００２２】期間tcおよび印加電流パルスの長さ並びに
レベル（ピークアーク電圧）は、正常の動作を再開させ
た後に、遮断個所に存在するそのピークアーク電圧を永
久的に阻止できるような遮断個所を与えるように、一定
とされる。
【００２３】接続ワイヤ３の切断中に制御し得ないよう
な損傷が生ずるのを防止する別の方法としては、接続ワ
イヤ３をカプセル材料１１にて取り囲むようにすること
がある。図４に示すように、この場合には、接続ワイヤ
３は、そのカプセル材料１１から若干突出するようにさ
れる。これら接続ワイヤ３は、その突出個所にて切断さ
れる。この場合において、そのカプセル材料１１は、そ
れらワイヤ３がそれ以上溶解しないようにして、印加焼
失エネルギがモジュール１４に対してどこまでも広がっ
ていってしまうようなことを防止する。このカプセル材
料１１としては、例えば、シリコンゲルが使用されう
る。
【００２４】図４は、スイッチモジュール１４の構造を
断面にて示している。多数のスイッチチップ４が付与さ
れ、例えば、ベースプレート１６に半田付けされる。さ
らにまた、そのモジュール１４の端子を構成する印刷配
線導体１５が設けられる。簡単化するために、図４は、
一つの側、例えば、カソード側の接触のみを示してい
る。これらチップ４の電極は、接続ワイヤ３、一般的に
は、ボンディングワイヤを介して印刷配線導体１５に接
続されている。好ましくは、ＩＧＢＴチップ４が使用さ
れる。これらチップは、３つの主電極、すなわち、アノ
ード１８、カソード１９およびゲート電極１２を有して
いる。もし、このモジュールがインテリジェントパワー
モジュールである場合には、モジュール当り多分もっと
多くの制御および監視端子が設けられている。しかしな
がら、勿論、その他の半導体スイッチ、例えば、ＭＯＳ
制御サイリスタ（ＭＣＴ）を使用することもできる。
【００２５】期間tcの最適値は、勿論、印加ピークアー
ク電圧の関数である。一般的には、それは、数マイクロ
秒である。約２０μｓと１０ｍｓとの間の値が実験によ
り確認されている。特に、１００μｓと１０ｍｓとの間
の値のときに、良い結果が得られた。このような値とす
ることにより、約１ｍｓ毎に、モジュールへピークアー
ク電圧を加えることができる。三相構成の場合には、そ
の結果は、最大で、１ｍｓ当り６動作である。これに、
モジュールをスイッチオフするための時間的遅延、エネ
ルギの供給の中断並びにリンク電圧の漸増がさらに加え
られる。しかしながら、全体として、その結果、総合故
障修正時間は、数分の１秒から数秒までの範囲内のもの
となる。さらに、もし、ピークアーク電圧の最適整合を
行わず且つ装置によって決定されるリンク電圧で接続ワ
イヤが切断される場合には、その全故障修正動作は、数
ｍｓだけとなり、したがって、ほとんど検出され得な
い。
【００２６】本発明による方法は、前述したような回路
構成のものに限定されるものでなく、一般的に、複数の
並列接続されたチップからなる電力変換回路のすべてに
対して適用して効果のあるものである。
【００２７】したがって、本発明によれば、スイッチモ
ジュールの半導体チップにおける短絡を、装置全体の故
障とならないようにして、修正できるような、電力変換
回路の故障修正方法が提供される。
【００２８】前述したことに基づいて、本発明の種々な
変形態様が可能であることは明らかであろう。したがっ
て、特許請求の範囲の記載によって定まる範囲内におい
て、前述した以外の仕方で本発明を実施できることを理
解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法に適した電力変換回路の構成
を示す図である。
【図２】スイッチの回路図である。
【図３】スイッチモジュールの回路図である。
【図４】本発明による方法に特に適したスイッチモジュ
ールの断面図である。
【符号の説明】
１ 電力変換回路 ２ スイッチ ３ 接続ワイヤ ４ スイッチチップ ５ ＤＣ電圧源 6.１−6.３ 相 ７ 正極性の端子 ８ 負極性の端子 ９ 負荷端子 １０ モータ １１ カプセル材料 １２ ゲート端子 １３ フリーホイールダイオード １４ スイッチモジュール １５ 印刷配線導体 １６ ベースプレート １７ 制御ユニット １８ アノード １９ カソード ＫＳ 短絡

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が接続ワイヤ（３）を介して並列に
    接続された複数のスイッチチップ（４）を備えていて、
    スイッチオンおよびスイッチオフされうる複数のスイッ
    チモジュール（１４）からなるスイッチ（２）を有する
    電力変換回路（１）の故障修正方法において、生じうる
    欠陥のために短絡を起こしたスイッチチップ（４）の接
    続ワイヤ（３）を意図的に切断させることを特徴とする
    故障修正方法。
  2. 【請求項２】 前記電力変換回路（１）は、ＤＣ電圧源
    （５）によって給電される多相変換器を備えており、各
    相（6.１−6.３）当り２つのスイッチ（２）が設けられ
    ており、その一方のスイッチは、前記ＤＣ電圧源（５）
    の正極性の端子（７）と負荷端子（９）との間に接続さ
    れており、他方のスイッチは、前記負荷端子（９）と前
    記ＤＣ電圧源（５）の負極性の端子（８）との間に接続
    されており、欠陥が検出された後、 ａ）第１のステップにて、各相（6.１−6.３）のスイッ
    チモジュール（１４）のすべてをスイッチオフさせ、 ｂ）第２のステップにて、第一相（例えば、6.１）の正
    極性の端子（７）に接続されたスイッチモジュール（１
    ４）を期間tcの間スイッチオンさせ、もし、前記負極性
    の端子（８）に接続されたスイッチモジュール（１４）
    に欠陥がない場合には、前記負極性の端子（８）に接続
    されたスイッチモジュール（１４）を、前記正極性の端
    子（７）に接続された前記スイッチモジュール（１４）
    が再びスイッチオフされた後に期間tcの間スイッチオン
    させ、 ｃ）もし、欠陥モジュール（１４）が前の相（6.１また
    は6.２）に含まれていない場合に、残りの他の相（例え
    ば、6.２、6.３）に対して前記第２のステップを繰り返
    す、ことを特徴とする請求項１記載の故障修正方法。
  3. 【請求項３】 前記ＤＣ電圧源（５）を、すべてのスイ
    ッチモジュール（１４）のスイッチオフ後に放電させ
    て、その後に最適ピークアーク電圧まで充電させる請求
    項２記載の故障修正方法。
  4. 【請求項４】 前記期間tcは、１００μｓと１０ｍｓと
    の間であり、前記ピークアーク電圧は、できるだけ低く
    選定される請求項２または３記載の故障修正方法。
  5. 【請求項５】 特にシリコンゲルで形成されたカプセル
    材料（１１）で前記接続ワイヤ（３）を取り囲み、それ
    ら接続ワイヤ（３）が部分的に前記カプセル材料（１
    １）から突出するようにしたスイッチモジュール（１
    ４）が使用されているような請求項１から４のうちのい
    ずれかに記載の故障修正方法。
  6. 【請求項６】 前記スイッチチップ（４）が絶縁ゲート
    を有するトランジスタを備えるようなスイッチモジュー
    ル（１４）が使用されているような請求項１から５のう
    ちのいずれかに記載の故障修正方法。
JP22565095A 1994-10-01 1995-09-04 電力変換回路の故障修正方法 Pending JPH08116677A (ja)

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DE4435255:7 1994-10-01

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001524735A (ja) * 1997-11-25 2001-12-04 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト 故障の際に規定された特性を有している半導体構造エレメント及びこのような半導体構造エレメントを製作する方法
JP2010514397A (ja) * 2006-12-21 2010-04-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 短絡電流制限部を有するコンバータ
JP2013172129A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Renesas Electronics Corp パワーデバイス

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002224323B2 (en) * 2000-11-03 2006-03-16 Smc Electrical Products, Inc. Microdrive
JP4547231B2 (ja) * 2004-10-22 2010-09-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
DE102006011139A1 (de) * 2006-03-10 2007-09-13 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Beseitigung von Fehlerzuständen bei elektrischen Antrieben
US8630076B2 (en) 2011-03-09 2014-01-14 Northrop Grumman Systems Corporation Safe disconnect switch
DE102015206531A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Leistungselektronikschaltung und Umrichter mit einer Leistungselektronikschaltung
DE102015206627A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Selbstsichernder Umrichter
DE102015207187B4 (de) * 2015-04-21 2016-11-17 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter mit Kurzschlussunterbrechung in einer Halbbrücke
EP3107197B1 (en) * 2015-06-16 2022-01-19 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. System and method for controlling the operation of a multi-die power module
ES2901380T3 (es) * 2017-03-24 2022-03-22 Thales Sa Convertidor de potencia de conmutación configurado para controlar al menos una fase de un receptor eléctrico polifásico con al menos tres fases
US12081177B2 (en) * 2021-09-14 2024-09-03 Analog Power Conversion LLC Bridged class-D RF amplifier circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5393781A (en) * 1977-01-27 1978-08-17 Toshiba Corp Semiconductor device
DE3532383A1 (de) * 1985-09-11 1987-03-19 Bosch Gmbh Robert Multizellentransistor
US4884025A (en) * 1986-06-06 1989-11-28 Asea Brown Boveri Ag Process for the fault monitoring of an electric valve
KR900008393B1 (ko) * 1986-10-02 1990-11-17 미츠비시 덴키 가부시키가이샤 인버터장치의 과전류보호회로
DE3915707A1 (de) * 1989-05-13 1990-11-22 Asea Brown Boveri Kunststoffgehaeuse und leistungshalbleitermodul mit diesem gehaeuse
US5123746A (en) * 1989-12-04 1992-06-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Bridge type power converter with improved efficiency
FR2686737A1 (fr) * 1992-01-29 1993-07-30 Sgs Thomson Microelectronics Composant de protection semiconducteur auto-protege.
US5499186A (en) * 1994-01-07 1996-03-12 Hughes Aircraft Company Three-phase power converter with fail soft characteristics

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001524735A (ja) * 1997-11-25 2001-12-04 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト 故障の際に規定された特性を有している半導体構造エレメント及びこのような半導体構造エレメントを製作する方法
JP2010514397A (ja) * 2006-12-21 2010-04-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 短絡電流制限部を有するコンバータ
US8462530B2 (en) 2006-12-21 2013-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Converter with short-circuit current limiting
JP2013172129A (ja) * 2012-02-23 2013-09-02 Renesas Electronics Corp パワーデバイス
US9421925B2 (en) 2012-02-23 2016-08-23 Renesas Electronics Corporation Power device

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AU701831B2 (en) 1999-02-04
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US5663858A (en) 1997-09-02
DE4435255A1 (de) 1996-04-04
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EP0706218A3 (de) 1998-05-20
DE59510457D1 (de) 2002-12-19
AU3024195A (en) 1996-04-18

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