[发明专利]电流切断器

说明书

本发明提供一种电流切断器，其能够进行高速的电流切断，并能够降低电流导通损耗。电流切断器(10)具备作为电流的导通部的主导通部(11)以及与其并联连接的辅助导通部(12)，主导通部(11)包括不具有自关断功能的第一半导体开关元件(1)以及与其串联连接的对导通部进行切换的导通部切换元件(2)，辅助导通部(12)包括第二半导体开关元件(3)。该电流切断器(10)具备对第一半导体开关元件(1)、导通部切换元件(2)、第二半导体开关元件(3)的接通、断开动作分别进行控制的控制电路。

技术领域

本发明涉及一种电流切断器，更具体地说，涉及一种采用了半导体开关元件的复合半导体开关结构的电流切断器。

背景技术

作为用于在产生了短路等异常的情况下保护电路的电流切断器，就最简单的结构而言，已知有机械式的开关。然而，在机械式的开关的情况下，有可能由于弹簧等机构的反应速度而在电流切断时产生电弧，导致经由电弧而流动短路电流。作为应对方法，已知一种采用与机械式开关并联地连接半导体开关的结构的电流切断器(例如，参照专利文献1)。

在并联连接半导体开关的结构的情况下，通过在电流切断动作时使电流转流至并联连接的半导体开关侧，使得在机械式开关中不产生电弧。然而，在该结构的情况下，由于需要遵守将机械式开关断开、接着将半导体开关断开这样的顺序，因此电流切断需要比较长的时间。

因此，已知如下一种结构：并联连接多个半导体元件，使一方的元件担负开关的作用，使另一方的元件担负降低稳定时的电流导通损耗的作用。关于这种结构，还提出如下一种技术(例如，专利文献2)：配置虽然耐压低但能够进行高速开关的半导体元件，通过该半导体元件的接通、断开来将电流的导通路径切换为一方的元件或另一方的元件。另外，还提出了如下一种技术(例如，参照专利文献3至6)：例如将电流容量比较大且电流导通损耗比较小的晶闸管、三端双向交流开关(triac)用作担负降低稳定时的电流导通损耗的作用的元件，或者容许双向的电流的导通来支持交流电流。

专利文献1：日本专利第5628184号公报

专利文献2：日本特开2011-135758号公报

专利文献3：日本特开2005-192354号公报

专利文献4：日本特开2006-50697号公报

专利文献5：日本特开2008-54468号公报

专利文献6：日本特开2009-81969号公报

发明内容

发明要解决的问题

关于采用了多个半导体开关元件的结构，例如在专利文献6所记载的结构中，电流流过IGBT和MOSFET这两个半导体开关元件，因此电流导通损耗是两个半导体开关元件的损耗量，从而希望进一步降低电流导通损耗。另外，作为半导体开关元件的一般特性，开关速度与导通电阻处于折衷(trade off)的关系。因此，例如当采用开关速度快的半导体开关元件时，虽然开关损耗能够降低，但是导通电阻变大，因此电流导通损耗变大。也就是说，在现有技术中，难以兼顾高速的电流切断和电流导通损耗的降低。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够进行高速的电流切断并且能够降低电流导通损耗的电流切断器。

用于解决问题的方案