[發明專利]電流斷路裝置及晶體管選定方法

在審

• 申請號: 202010156175.7
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111834980A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 林祐輔;高尾和人;坂野龍則;池田健太郎;小山將央;蘇洪亮
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H03K17/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

目的是提供一種電流斷路裝置及晶體管選定方法。本發明的實施方式涉及電流斷路裝置及晶體管選定方法。電流斷路裝置具備：常閉的第1晶體管，切換是否將電流路徑斷路；以及控制器，控制上述第1晶體管的柵極電壓，以使得在上述電流路徑中沒有流過過電流的情況下使上述第1晶體管在放大區域中動作，在上述電流路徑中流過過電流的情況下使上述第1晶體管在飽和區域中動作，將上述電流路徑斷路。

本申請基于日本專利申請(日本特愿2019－81127，申請日：4/22/2019)主張優先權。通過參照該申請而引用該申請的全部內容。

技術領域

本發明涉及電流斷路裝置及晶體管選定方法。

背景技術

由于可再生能量及蓄電池的普及等，電力網絡有復雜化的趨向，流過電力網絡上的電流路徑中的電流也增大。在電力網絡上的電流路徑中連接著電流斷路裝置，以免在發生了短路事故時流過大電流而破壞設備。

在電流斷路裝置中，通常使用MCCB(Molded Case Circuit Breaker，斷路器)或熔斷器。MCCB可以舉出以下問題：需要長的時間(ms水平)才能將一定規格的短路電流斷路、從機械觸點的可靠性的觀點不保證再投入后的第2次的短路電流斷路。熔斷器的斷路時間與MCCB相比是較快的(幾百μs)，但問題是熔斷器溶斷需要額定電流的10倍以上的電流、因為溶斷而不能再投入。在復雜化的電力網絡中，作為能夠再投入、能夠高速(幾μs)地斷路以使短路電流不變大的電流斷路裝置，半導體電流斷路裝置受到關注。

電流斷路裝置例如能夠由功率晶體管和電感器構成。電感器為了抑制在電流路徑的短路等事故時流過的浪涌電流的上升(di/dt)而設置，但為了使在事故時進行斷路的電流值變小，必須也增大電感器的尺寸，成為妨礙電流斷路裝置的小型化及成本降低的重要原因。此外，電感器越大，電力損耗也越增大。

發明內容

本發明的一個方式提供一種能夠小型化、并且電力效率優良的電流斷路裝置及晶體管選定方法。

根據本技術方案，提供一種電流斷路裝置，具備：常閉的第1晶體管，切換是否將電流路徑斷路；以及控制器，控制上述第1晶體管的柵極電壓，以使得在上述電流路徑中沒有流過過電流的情況下使上述第1晶體管在放大區域中動作，在上述電流路徑中流過過電流的情況下使上述第1晶體管在飽和區域中動作，在將過電流限流后將上述電流路徑斷路。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的電流斷路裝置的概略結構的框圖。

圖2是第1晶體管的IV特性圖。

圖3是對圖1的電流斷路裝置追加了電壓檢測部和電壓判定部的框圖。

圖4是表示控制器的處理動作的一例的流程圖。

圖5是在實驗中使用的電路圖。

圖6(a)～圖6(c)是柵極電壓、漏極電流、漏極－源極間電壓的波形圖。

圖7是表示第1晶體管的安全動作區域的圖。

圖8是第2實施方式的電流斷路裝置的框圖。

圖9是在模擬中使用的電路圖。

圖10(a)和圖10(b)是漏極電流和漏極－源極間電壓的波形圖。

圖11是表示具備第3晶體管的電流斷路裝置的概略結構的框圖。

圖12是將第3晶體管用n個晶體管構成的框圖。

圖13是表示甄別第1或第2實施方式的電流斷路裝置內的第1晶體管的處理順序的流程圖。

圖14是表示SiC－BJT的漏極－源極間電壓與漏極電流的關系的圖。