JP2000092817A - スナバ装置及び電力変換装置 - Google Patents
スナバ装置及び電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】遮断電流が変化してもサージ電圧が一定とな
り、またそのサージ電圧値を選択できるスナバ装置を提
供すること。 【解決手段】スイッチ１のスイッチング時に発生するサ
ージ電圧を抑制するためのスナバ装置において、前記ス
イッチ１に並列に接続され、ゲート制御により非飽和領
域で動作するＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子９
を具備する。
り、またそのサージ電圧値を選択できるスナバ装置を提
供すること。 【解決手段】スイッチ１のスイッチング時に発生するサ
ージ電圧を抑制するためのスナバ装置において、前記ス
イッチ１に並列に接続され、ゲート制御により非飽和領
域で動作するＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子９
を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置等に
おけるスイッチのスイッチング時に発生するサージ電圧
を抑制するためのスナバ装置に関し、特に、半導体デバ
イスを用いたスナバ装置に関する。
おけるスイッチのスイッチング時に発生するサージ電圧
を抑制するためのスナバ装置に関し、特に、半導体デバ
イスを用いたスナバ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スナバ装置は、電力変換装置に使用され
るスイッチがスイッチング動作する際に発生するサージ
電圧を抑制するために用いられている。かかるスナバ装
置としては、従来からコンデンサを主要な構成要素とす
るものが用いられていた。図１５の（a ）はクランプス
ナバ装置と称されるものであり、図１５の（ｂ）は充放
電スナバ装置と称されるものである。ここで１は電力変
換装置等を構成するスイッチで、例えばＩＧＢＴであ
る。２はスナバ用のコンデンサ、３はスナバ用のダイオ
ード、４はスナバ用の抵抗、５はフィルタコンデンサ、
６は配線インダクタンス、７はツェナーダイオードであ
る。
るスイッチがスイッチング動作する際に発生するサージ
電圧を抑制するために用いられている。かかるスナバ装
置としては、従来からコンデンサを主要な構成要素とす
るものが用いられていた。図１５の（a ）はクランプス
ナバ装置と称されるものであり、図１５の（ｂ）は充放
電スナバ装置と称されるものである。ここで１は電力変
換装置等を構成するスイッチで、例えばＩＧＢＴであ
る。２はスナバ用のコンデンサ、３はスナバ用のダイオ
ード、４はスナバ用の抵抗、５はフィルタコンデンサ、
６は配線インダクタンス、７はツェナーダイオードであ
る。
【０００３】図１５に示されるスナバ装置は、電流遮断
時、配線インダクタンスに貯えられたエネルギーをコン
デンサが吸収してサージ電圧を抑制するが、この動作は
毎スイッチング（電流遮断）毎に発生する。
時、配線インダクタンスに貯えられたエネルギーをコン
デンサが吸収してサージ電圧を抑制するが、この動作は
毎スイッチング（電流遮断）毎に発生する。
【０００４】かかる図１５に示されるスイッチでは、遮
断電流の大きさに応じて発生するサージ電圧の大きさは
変化し、スイッチに設けられるスナバ装置も、その吸収
すべきサージ電圧は変化する。
断電流の大きさに応じて発生するサージ電圧の大きさは
変化し、スイッチに設けられるスナバ装置も、その吸収
すべきサージ電圧は変化する。
【０００５】一方、図１６の（a ）に示される直列接続
スナバ装置の場合は、特開平７−２６４０２８号公報に
開示されている図１６の（ｂ）に示すような保護回路も
存在するが、これらはスイッチ自身が過電圧保護の役割
を担っていたり、また一時的に発生する過電圧を抑制す
るものであって、スイッチのスイッチング毎に動作する
スナバ装置とは異なる。
スナバ装置の場合は、特開平７−２６４０２８号公報に
開示されている図１６の（ｂ）に示すような保護回路も
存在するが、これらはスイッチ自身が過電圧保護の役割
を担っていたり、また一時的に発生する過電圧を抑制す
るものであって、スイッチのスイッチング毎に動作する
スナバ装置とは異なる。
【０００６】図１７にサージ電圧等の動作波形を示す。
図１７に示すように、遮断電流が通常のｉ１である場合
は、サージ電圧がｖ１となり過電圧保護は動作しない。
しかし遮断電流が過電流ｉｏｃの場合、図１５の（a
）、図１５の（ｂ）のスナバ装置では、大きなサージ
電圧が発生するので、図１７のツェナー電圧（Ｖｚｄ）
に達して過電圧保護動作する。このように、一時的な過
電圧動作保護動作がなされる。以上のような過電圧保護
動作は、スイッチ毎に発生する現象である。
図１７に示すように、遮断電流が通常のｉ１である場合
は、サージ電圧がｖ１となり過電圧保護は動作しない。
しかし遮断電流が過電流ｉｏｃの場合、図１５の（a
）、図１５の（ｂ）のスナバ装置では、大きなサージ
電圧が発生するので、図１７のツェナー電圧（Ｖｚｄ）
に達して過電圧保護動作する。このように、一時的な過
電圧動作保護動作がなされる。以上のような過電圧保護
動作は、スイッチ毎に発生する現象である。
【０００７】次にスイッチ単体ではなく、スイッチを並
列に接続した場合の過電圧保護動作を説明する。すなわ
ち、この場合は、各スイッチの特性が等しくないことが
あるので、各素子間で電流のアンバランスが発生する。
列に接続した場合の過電圧保護動作を説明する。すなわ
ち、この場合は、各スイッチの特性が等しくないことが
あるので、各素子間で電流のアンバランスが発生する。
【０００８】スイッチの中でも大きな電流を遮断する素
子のなかには、従来のスナバ装置を用いたのでは、大き
なサージ電圧が発生してしまう問題がある。またスイッ
チを直列に接続した場合は、電流遮断時に各スイッチに
発生するサージ電圧がアンバランスになり、一部のスイ
ッチに過大なサージ電圧が印加される問題がある。
子のなかには、従来のスナバ装置を用いたのでは、大き
なサージ電圧が発生してしまう問題がある。またスイッ
チを直列に接続した場合は、電流遮断時に各スイッチに
発生するサージ電圧がアンバランスになり、一部のスイ
ッチに過大なサージ電圧が印加される問題がある。
【０００９】さらにスイッチの直列接続回路にあって、
ターンオフ時のｄｖ／ｄｔ耐量が大きいスイッチ、例え
ばＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、ハードドライブＧＴＯを用いた
場合は、クランプスナバ装置を単独では用いることがで
きるものの、直列接続構成のクランプスナバ装置がまだ
出現しないので、損失の大きい充放電スナバ装置を用い
ている。
ターンオフ時のｄｖ／ｄｔ耐量が大きいスイッチ、例え
ばＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、ハードドライブＧＴＯを用いた
場合は、クランプスナバ装置を単独では用いることがで
きるものの、直列接続構成のクランプスナバ装置がまだ
出現しないので、損失の大きい充放電スナバ装置を用い
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のスナバ装置で
は、遮断電流の大きさによって発生するサージ電圧が変
化する。また、スナバ装置のコンデンサ、抵抗は、外形
が大きく、特に高圧になると、コンデンサは、外形は非
常に大きなものになり、また抵抗の冷却が難しくなる問
題がある。さらに、直列接続した場合、低損失スナバ装
置（すなわち直列接続用クランプスナバ装置）が存在し
ない。
は、遮断電流の大きさによって発生するサージ電圧が変
化する。また、スナバ装置のコンデンサ、抵抗は、外形
が大きく、特に高圧になると、コンデンサは、外形は非
常に大きなものになり、また抵抗の冷却が難しくなる問
題がある。さらに、直列接続した場合、低損失スナバ装
置（すなわち直列接続用クランプスナバ装置）が存在し
ない。
【００１１】また直列接続したスイッチの電流を遮断し
た時に発生するサージ電圧が、個々のスイッチに均一に
発生せず、一部のスイッチに過電圧が印加されて、該素
子を破壊する問題がある。
た時に発生するサージ電圧が、個々のスイッチに均一に
発生せず、一部のスイッチに過電圧が印加されて、該素
子を破壊する問題がある。
【００１２】さらに、スイッチを直列や並列に接続する
場合、スイッチの特性によって、スイッチング時の電圧
バランスや電流バランスがアンバランスになる。よって
スイッチの直列接続や並列接続では、スイッチの特性を
揃える必要があり、スイッチの分留まりが悪くなり、価
格が高くなるなどの問題があった。
場合、スイッチの特性によって、スイッチング時の電圧
バランスや電流バランスがアンバランスになる。よって
スイッチの直列接続や並列接続では、スイッチの特性を
揃える必要があり、スイッチの分留まりが悪くなり、価
格が高くなるなどの問題があった。
【００１３】またスイッチのスイッチング時に、電圧の
アンバランスが発生すると、スイッチやスイッチおよび
周辺回路の付属した回路を標準化することが困難にな
り、電力変換装置を制作する毎にスイッチやスナバ装置
などを選別することになり価格が高いものになる。
アンバランスが発生すると、スイッチやスイッチおよび
周辺回路の付属した回路を標準化することが困難にな
り、電力変換装置を制作する毎にスイッチやスナバ装置
などを選別することになり価格が高いものになる。
【００１４】本発明の一の目的は、遮断電流が変化して
もサージ電圧が一定となり、またそのサージ電圧値を選
択できるスナバ装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、コンパクトなあるいは容量の大きい電力変換
装置を提供することにある。
もサージ電圧が一定となり、またそのサージ電圧値を選
択できるスナバ装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、コンパクトなあるいは容量の大きい電力変換
装置を提供することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、低損失のスナバ装置
を提供することにある。本発明の他の目的は、スイッチ
を並列接続した場合または直列接続した場合、スイッチ
の特性に関係なく、電流を遮断した時に各スイッチに均
一にサージ電圧が印加されるスナバ装置を提供すること
にある。
を提供することにある。本発明の他の目的は、スイッチ
を並列接続した場合または直列接続した場合、スイッチ
の特性に関係なく、電流を遮断した時に各スイッチに均
一にサージ電圧が印加されるスナバ装置を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチのス
イッチング時に発生するサージ電圧を抑制するためのス
ナバ装置において、前記スイッチに並列に接続され、ゲ
ート制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半
導体スイッチング素子を具備することを特徴とする。
イッチング時に発生するサージ電圧を抑制するためのス
ナバ装置において、前記スイッチに並列に接続され、ゲ
ート制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半
導体スイッチング素子を具備することを特徴とする。
【００１７】また、前記ＭＯＳゲート型半導体スイッチ
ング素子は、コレクタとゲートとの間又はコレクタとエ
ミッタとの間に接続された電圧判定回路を具備すること
を特徴とする。
ング素子は、コレクタとゲートとの間又はコレクタとエ
ミッタとの間に接続された電圧判定回路を具備すること
を特徴とする。
【００１８】さらに、前記電圧判定回路の判定電圧値
は、前記スイッチの耐圧以下であることを特徴とする。
また、前記スイッチに並列に接続されたコンデンサを更
に具備する。
は、前記スイッチの耐圧以下であることを特徴とする。
また、前記スイッチに並列に接続されたコンデンサを更
に具備する。
【００１９】さらに前記スイッチと共に前記ＭＯＳゲー
ト型半導体スイッチング素子を、同一の冷却装置に取り
付けたことを特徴とする。また、前記スイッチ及び前記
ＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子を、分離したパ
ッケージそれぞれに収納したことを特徴とする。
ト型半導体スイッチング素子を、同一の冷却装置に取り
付けたことを特徴とする。また、前記スイッチ及び前記
ＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子を、分離したパ
ッケージそれぞれに収納したことを特徴とする。
【００２０】さらにスイッチに並列に接続され、ゲート
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該
複数のスナバ装置を前記スイッチに並列接続したことを
特徴とする。
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該
複数のスナバ装置を前記スイッチに並列接続したことを
特徴とする。
【００２１】また、スイッチに並列に接続され、ゲート
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該
複数のスナバ装置を前記スイッチに直列接続したことを
特徴とする。
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該
複数のスナバ装置を前記スイッチに直列接続したことを
特徴とする。
【００２２】さらにスイッチに並列に接続され、ゲート
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置とコンデンサと
を含む回路を複数有し且つ該複数の回路を並列に接続
し、該並列接続した回路を複数有し且つ該複数の回路を
直列に接続したことを特徴とする。
制御により非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体
スイッチング素子を具備するスナバ装置とコンデンサと
を含む回路を複数有し且つ該複数の回路を並列に接続
し、該並列接続した回路を複数有し且つ該複数の回路を
直列に接続したことを特徴とする。
【００２３】また、前記スナバ装置に、複数のスイッチ
を直列に接続した回路を一括して接続したことを特徴と
する。さらに電力変換装置は、前記スナバ装置と、前記
スイッチを含む電力変換部とを具備する。
を直列に接続した回路を一括して接続したことを特徴と
する。さらに電力変換装置は、前記スナバ装置と、前記
スイッチを含む電力変換部とを具備する。
【００２４】本発明では、スイッチに、ＭＯＳゲート型
半導体スイッチング素子から成るスナバ装置を並列に接
続することにより、スイッチで電流を遮断したときに発
生するサージ電圧をＭＯＳゲート型半導体スイッチング
素子によりクランプすることができる。
半導体スイッチング素子から成るスナバ装置を並列に接
続することにより、スイッチで電流を遮断したときに発
生するサージ電圧をＭＯＳゲート型半導体スイッチング
素子によりクランプすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明に係るスナバ装置の一実施
形態を図面を参照して説明する。図１において、１はス
イッチの一例として電力スイッチ素子であり、例えばＩ
ＧＢＴである。９はＭＯＳゲートスイッチであり、例え
ばＩＧＢＴであり、これがスナバ装置を構成する。
形態を図面を参照して説明する。図１において、１はス
イッチの一例として電力スイッチ素子であり、例えばＩ
ＧＢＴである。９はＭＯＳゲートスイッチであり、例え
ばＩＧＢＴであり、これがスナバ装置を構成する。
【００２６】１０は電圧判定回路である。図２において
電圧判定回路１０の一例としてツェナーダイオード１１
であり、電圧はツェナー電圧によって判定される。ここ
でツェナー電圧はスイッチ１の耐圧の７０％程度に設定
しておき、回路電圧すなわちフィルタコンデンサ５の電
圧はＩＧＢＴ１の約６０％程度で使用する。
電圧判定回路１０の一例としてツェナーダイオード１１
であり、電圧はツェナー電圧によって判定される。ここ
でツェナー電圧はスイッチ１の耐圧の７０％程度に設定
しておき、回路電圧すなわちフィルタコンデンサ５の電
圧はＩＧＢＴ１の約６０％程度で使用する。
【００２７】本実施形態の作用は、ＩＧＢＴ１がターン
オフすると、配線インダクタンス６によりサージ電圧が
発生するが、図３に示すようにサージ電圧がツェナー電
圧（Ｖｚ）に達すると、ＩＧＢＴ９のゲートに電圧が印
加されて、ＩＧＢＴ９は非飽和動作領域に移行する。こ
の結果、ＩＧＢＴ９は図３に示すように、ツェナー電圧
によって規定される電圧に維持しながら電流を流す。
オフすると、配線インダクタンス６によりサージ電圧が
発生するが、図３に示すようにサージ電圧がツェナー電
圧（Ｖｚ）に達すると、ＩＧＢＴ９のゲートに電圧が印
加されて、ＩＧＢＴ９は非飽和動作領域に移行する。こ
の結果、ＩＧＢＴ９は図３に示すように、ツェナー電圧
によって規定される電圧に維持しながら電流を流す。
【００２８】この結果、ＩＧＢＴ１が発生するサージ電
圧は、ツェナー電圧によって一定電圧に維持される。こ
の電圧は、ＩＧＢＴ１の遮断電流の大きさに関わらず一
定である。この動作はたまに発生する一時的過電圧に対
する動作ではなく、従来のスナバ装置の動作であり、毎
スイッチング毎に発生する。
圧は、ツェナー電圧によって一定電圧に維持される。こ
の電圧は、ＩＧＢＴ１の遮断電流の大きさに関わらず一
定である。この動作はたまに発生する一時的過電圧に対
する動作ではなく、従来のスナバ装置の動作であり、毎
スイッチング毎に発生する。
【００２９】本実施形態によれば、ＩＧＢＴ１電流遮断
時のサージ電圧が遮断電流の大きさにかかわらず一定に
保たれる。従来のスナバ装置では、遮断電流の大きさに
よってサージ電圧が変化していたので、最大遮断電流を
遮断した時に発生するサージ電圧が、スイッチ１、即
ち、ここではＩＧＢＴ１の耐圧に達しないように回路電
圧、即ち、フィルタコンデンサ５の電圧を設定した。
時のサージ電圧が遮断電流の大きさにかかわらず一定に
保たれる。従来のスナバ装置では、遮断電流の大きさに
よってサージ電圧が変化していたので、最大遮断電流を
遮断した時に発生するサージ電圧が、スイッチ１、即
ち、ここではＩＧＢＴ１の耐圧に達しないように回路電
圧、即ち、フィルタコンデンサ５の電圧を設定した。
【００３０】よって、ＩＧＢＴ１の耐圧に比べ、回路電
圧は低い値、例えば５０％程度に選定する必要があり、
スイッチ１の電圧の利用率が悪かったが、本実施形態の
スナバ装置を使用すれば、遮断電流の大きさに関係なく
サージ電圧を一定に維持できる。
圧は低い値、例えば５０％程度に選定する必要があり、
スイッチ１の電圧の利用率が悪かったが、本実施形態の
スナバ装置を使用すれば、遮断電流の大きさに関係なく
サージ電圧を一定に維持できる。
【００３１】従って、回路電圧をスイッチ１の耐圧の６
０％程度に設定し、ツェナー電圧をスイッチ１の耐圧の
７０％程度に設定すれば、サージ電圧による過電圧破壊
を心配することなく従来の５０％から６０％の高電圧で
スイッチ１を使用することができる効果がある。
０％程度に設定し、ツェナー電圧をスイッチ１の耐圧の
７０％程度に設定すれば、サージ電圧による過電圧破壊
を心配することなく従来の５０％から６０％の高電圧で
スイッチ１を使用することができる効果がある。
【００３２】次に、図４を参照して本発明の他の実施形
態のスナバ装置を説明する。図４に示すように、コンデ
ンサ２、ダイオード３、抵抗４が、スイッチ１（ここで
はＧＴＯ）に設けられている。スイッチ１は、過電圧破
壊だけでなくターンオフ時のｄｖ／ｄｔ破壊もあり得る
ので、ｄｖ／ｄｔ抑制のためのコンデンサ２を併用すれ
ば、過電圧破壊とｄｖ／ｄｔ破壊の両方の破壊からスイ
ッチ１を保護できる。なお図４のようなダイオード３、
抵抗４が無く、コンデンサが２だけがスイッチ１に直接
並列接続されていても良い。
態のスナバ装置を説明する。図４に示すように、コンデ
ンサ２、ダイオード３、抵抗４が、スイッチ１（ここで
はＧＴＯ）に設けられている。スイッチ１は、過電圧破
壊だけでなくターンオフ時のｄｖ／ｄｔ破壊もあり得る
ので、ｄｖ／ｄｔ抑制のためのコンデンサ２を併用すれ
ば、過電圧破壊とｄｖ／ｄｔ破壊の両方の破壊からスイ
ッチ１を保護できる。なお図４のようなダイオード３、
抵抗４が無く、コンデンサが２だけがスイッチ１に直接
並列接続されていても良い。
【００３３】次に、図５及び図６を参照して本発明の他
の実施形態のスナバ装置を説明する。図５及び図６に示
すように、スイッチ１と、ＭＯＳゲート型半導体スイッ
チング素子９及びツェナーダイオード１１とを同一の冷
却装置１２の上に設置してあり、ここでは冷却装置１２
は冷却フィンを例とする。
の実施形態のスナバ装置を説明する。図５及び図６に示
すように、スイッチ１と、ＭＯＳゲート型半導体スイッ
チング素子９及びツェナーダイオード１１とを同一の冷
却装置１２の上に設置してあり、ここでは冷却装置１２
は冷却フィンを例とする。
【００３４】この作用は、スイッチ１にはターンオン、
ターンオフおよび通電時に損失が発生して熱を持つので
冷却する必要がある。またスナバ装置すなわちＩＧＢＴ
は非飽和領域で使用するもので電圧が印加されながら電
流を流すので損失が発生するのでこれも冷却する必要が
ある。
ターンオフおよび通電時に損失が発生して熱を持つので
冷却する必要がある。またスナバ装置すなわちＩＧＢＴ
は非飽和領域で使用するもので電圧が印加されながら電
流を流すので損失が発生するのでこれも冷却する必要が
ある。
【００３５】本実施形態では、スイッチ１（ＩＧＢＴ）
と、スナバ装置（ＩＧＢＴ９）であるＩＧＢＴの発生す
る損失を、同一の冷却装置１２で冷却する。ここでＩＧ
ＢＴ１とＩＧＢＴ９とはそれぞれ半導体チップでも良い
し、パッケージ１３に収納されたＩＧＢＴ素子であって
も良い。
と、スナバ装置（ＩＧＢＴ９）であるＩＧＢＴの発生す
る損失を、同一の冷却装置１２で冷却する。ここでＩＧ
ＢＴ１とＩＧＢＴ９とはそれぞれ半導体チップでも良い
し、パッケージ１３に収納されたＩＧＢＴ素子であって
も良い。
【００３６】本実施形態の効果としては、スイッチ１と
スナバ装置とを同一の冷却装置１２に設けているので、
同一のパッケージ１３に収納することができ、コンパク
ト収納できる効果がある。
スナバ装置とを同一の冷却装置１２に設けているので、
同一のパッケージ１３に収納することができ、コンパク
ト収納できる効果がある。
【００３７】図６は、図５の変形例であり、マルチチッ
プのＩＧＢＴチップ（ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ９）を、
一つの冷却装置１２、一つのパッケージ内に収納した例
について示したものである。
プのＩＧＢＴチップ（ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ９）を、
一つの冷却装置１２、一つのパッケージ内に収納した例
について示したものである。
【００３８】次に、本発明の他の実施形態を図７を参照
して説明する。図７では、スイッチ１の冷却とスナバ装
置であるＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子９の冷
却を別々にする。図７で１２−１と１２−２は別々の冷
却フィンである。別々冷却フィンなので冷却能力が大き
くなり、スイッチ１に流せるあるいは遮断できる電流が
大きくなり、その結果スイッチ１は大電流を流せる効果
がある。またＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ９は役割が違うので
発熱量も異なるのでそれぞれの発熱量に応じた冷却器を
用意でき効率的な冷却が可能となる。またさらに冷却能
力が向上するので高周波スイッチングが可能になる効果
がある。
して説明する。図７では、スイッチ１の冷却とスナバ装
置であるＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子９の冷
却を別々にする。図７で１２−１と１２−２は別々の冷
却フィンである。別々冷却フィンなので冷却能力が大き
くなり、スイッチ１に流せるあるいは遮断できる電流が
大きくなり、その結果スイッチ１は大電流を流せる効果
がある。またＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ９は役割が違うので
発熱量も異なるのでそれぞれの発熱量に応じた冷却器を
用意でき効率的な冷却が可能となる。またさらに冷却能
力が向上するので高周波スイッチングが可能になる効果
がある。
【００３９】次に、本発明の他の実施形態を図８を参照
して説明する。従来のスナバ装置では前述したように遮
断電流によってサージ電圧が異なり、大きい電流を遮断
すると大きなサージ電圧が発生する。しかしスイッチの
並列接続では電流がアンバランスになるので一部のスイ
ッチに電流が集中して大きな電流を遮断することにな
り、その結果大きなサージ電圧が発生して過電圧破壊を
引き起こしている。
して説明する。従来のスナバ装置では前述したように遮
断電流によってサージ電圧が異なり、大きい電流を遮断
すると大きなサージ電圧が発生する。しかしスイッチの
並列接続では電流がアンバランスになるので一部のスイ
ッチに電流が集中して大きな電流を遮断することにな
り、その結果大きなサージ電圧が発生して過電圧破壊を
引き起こしている。
【００４０】これに対し、本発明のスナバ装置を用いれ
ば、遮断電流の大きさに関係なくサージ電圧は一定にな
るので並列接続による電流のアンバランスが発生しても
サージ過電圧による破壊の心配がない。
ば、遮断電流の大きさに関係なくサージ電圧は一定にな
るので並列接続による電流のアンバランスが発生しても
サージ過電圧による破壊の心配がない。
【００４１】よって、図８に示すように、前述の実施形
態のスイッチ装置Ａ―１、Ａ―２、Ａ―３を並列接続す
ることにより、並列接続によって大電流を通電可能なス
イッチ装置Ｂを提供できる。なお、各スイッチ装置Ａ―
１、Ａ―２、Ａ―３は、図２に示すスナバ装置とスイッ
チ１とからなる。
態のスイッチ装置Ａ―１、Ａ―２、Ａ―３を並列接続す
ることにより、並列接続によって大電流を通電可能なス
イッチ装置Ｂを提供できる。なお、各スイッチ装置Ａ―
１、Ａ―２、Ａ―３は、図２に示すスナバ装置とスイッ
チ１とからなる。
【００４２】次に、本発明の他の実施形態を図９を参照
して説明する。従来、スイッチ１を直列に接続して電流
を遮断した場合、スイッチ１の特性は異なるので一部の
スイッチ１が他のスイッチ１に比べ早く遮断が開始さ
れ、回路電圧がそのスイッチ１に全部印加され過電圧破
壊を起こす問題がある。
して説明する。従来、スイッチ１を直列に接続して電流
を遮断した場合、スイッチ１の特性は異なるので一部の
スイッチ１が他のスイッチ１に比べ早く遮断が開始さ
れ、回路電圧がそのスイッチ１に全部印加され過電圧破
壊を起こす問題がある。
【００４３】これに対し、図９に示すように、前述の実
施形態のスイッチ装置Ａ―１、Ａ―２を直列接続するこ
とにより、一部のスイッチ１が早く遮断を開始してもス
ナバ装置によって、そのスイッチ１に印加される電圧が
一定に押さえられるので、過電圧破壊が発生しない効果
がある。よって従来はスイッチ１の特性を合わせて、遮
断するタイミングをあわせて一部のスイッチ１にだけ電
圧が印加されないようにしていたのでスイッチ１の歩留
まりが悪くコストが高く付く結果になっていたが、本実
施形態を用いれば、スイッチ１の特性に関係なく直列接
続したスイッチ１に印加される電圧を均一に保つことが
できスイッチ１の歩留まりを高くとれコストを低くで
き、安価な高電圧スイッチ装置Ｃを提供できる。
施形態のスイッチ装置Ａ―１、Ａ―２を直列接続するこ
とにより、一部のスイッチ１が早く遮断を開始してもス
ナバ装置によって、そのスイッチ１に印加される電圧が
一定に押さえられるので、過電圧破壊が発生しない効果
がある。よって従来はスイッチ１の特性を合わせて、遮
断するタイミングをあわせて一部のスイッチ１にだけ電
圧が印加されないようにしていたのでスイッチ１の歩留
まりが悪くコストが高く付く結果になっていたが、本実
施形態を用いれば、スイッチ１の特性に関係なく直列接
続したスイッチ１に印加される電圧を均一に保つことが
できスイッチ１の歩留まりを高くとれコストを低くで
き、安価な高電圧スイッチ装置Ｃを提供できる。
【００４４】また本発明のスナバ装置は、従来の充放電
スナバ装置と異なり、サージ電圧抑制だけで、ｄｖ／ｄ
ｔ抑制のためコンデンサはないので、コンデンサによる
損失の増大はなく直列接続用の低損失のスナバ装置が実
現できる。
スナバ装置と異なり、サージ電圧抑制だけで、ｄｖ／ｄ
ｔ抑制のためコンデンサはないので、コンデンサによる
損失の増大はなく直列接続用の低損失のスナバ装置が実
現できる。
【００４５】次に、本発明の他の実施形態を図１０を参
照して説明する。スイッチ１を直列に接続すると上述し
たように電流遮断時にスイッチ１の特性の違いにより一
部のスイッチ１が早く遮断を開始して回路電圧の印加を
多く負担することになる。
照して説明する。スイッチ１を直列に接続すると上述し
たように電流遮断時にスイッチ１の特性の違いにより一
部のスイッチ１が早く遮断を開始して回路電圧の印加を
多く負担することになる。
【００４６】確かに、上述したように本発明のスナバ装
置を用いれば電流遮断時に発生する過電圧を一定に保つ
ことができるが、一部のスナバ装置の負担が大きくな
り、損失の発生が大きく、一部のスナバ装置の冷却負担
が大きくなる。
置を用いれば電流遮断時に発生する過電圧を一定に保つ
ことができるが、一部のスナバ装置の負担が大きくな
り、損失の発生が大きく、一部のスナバ装置の冷却負担
が大きくなる。
【００４７】そのスナバ装置の負担のアンバランスを解
消するために、図１０の（a ）に示すように、スイッチ
１に並列に、コンデンサ利用スナバ２を併用する。つま
り電流遮断時のスイッチのターンオフｄｖ／ｄｔが抑制
されるので、早く遮断が始まったスイッチ１が急激に回
路電圧を印加されないようになるので電圧アンバランス
の期間がすこし短くなり、スナバ装置によってスイッチ
１の電圧を一定にする期間も短くなり、スナバ装置の発
生損失の不均等すなわち冷却の不均一も緩和される。
消するために、図１０の（a ）に示すように、スイッチ
１に並列に、コンデンサ利用スナバ２を併用する。つま
り電流遮断時のスイッチのターンオフｄｖ／ｄｔが抑制
されるので、早く遮断が始まったスイッチ１が急激に回
路電圧を印加されないようになるので電圧アンバランス
の期間がすこし短くなり、スナバ装置によってスイッチ
１の電圧を一定にする期間も短くなり、スナバ装置の発
生損失の不均等すなわち冷却の不均一も緩和される。
【００４８】なお、本実施形態のコンデンサ２はもｄｖ
／ｄｔ破壊を防止するコンデンサとは役割が異なる。よ
ってコンデンサ容量は図１５に示す従来のスナバのコン
デンサ容量は少なくし、コンデンサ損失は少なくする。
また図１０の（ｂ）に変形例として示すように、コンデ
ンサ２は一括で接続しても良い。
／ｄｔ破壊を防止するコンデンサとは役割が異なる。よ
ってコンデンサ容量は図１５に示す従来のスナバのコン
デンサ容量は少なくし、コンデンサ損失は少なくする。
また図１０の（ｂ）に変形例として示すように、コンデ
ンサ２は一括で接続しても良い。
【００４９】次に、本発明の他の実施形態を図１１を参
照して説明する。図１１に示すように、直列接続したス
イッチ１に個々にスナバ装置を設置するのではなく、直
列接続した複数のスイッチ１を一つの大きなスイッチと
みなし、それに二つのツェナーダイオード１１及びＭＯ
Ｓゲート型半導体スイッチング素子９からなるスナバ装
置１６を代表して設置する。
照して説明する。図１１に示すように、直列接続したス
イッチ１に個々にスナバ装置を設置するのではなく、直
列接続した複数のスイッチ１を一つの大きなスイッチと
みなし、それに二つのツェナーダイオード１１及びＭＯ
Ｓゲート型半導体スイッチング素子９からなるスナバ装
置１６を代表して設置する。
【００５０】本実施形態は、電流遮断時に、図１５の配
線インダクタンス６のもつエネルギーを、代表の一括ス
ナバ装置１６が吸収してサージ電圧を一定に押さえる。
このようにすればスナバ装置の数が少なくできコンパク
トな高電圧スイッチが得られ、さらにはコンパクトな高
電圧の電力変換装置が得られる。
線インダクタンス６のもつエネルギーを、代表の一括ス
ナバ装置１６が吸収してサージ電圧を一定に押さえる。
このようにすればスナバ装置の数が少なくできコンパク
トな高電圧スイッチが得られ、さらにはコンパクトな高
電圧の電力変換装置が得られる。
【００５１】次に、本発明の他の実施形態を図１２を参
照して説明する。図１１に示す一括スナバ装置１６によ
って回路の配線インダクタンス６によるサージ電圧の大
部分を処理しても、なお各スイッチ付近の配線インダク
タンスによるサージ電圧が無視できない程度に発生する
ならば、図１２に示すように個々のスイッチ１の近くに
簡単な小さい容量の従来のスナバ装置あるいは本発明の
スナバ装置１６を追加設置してもよい。
照して説明する。図１１に示す一括スナバ装置１６によ
って回路の配線インダクタンス６によるサージ電圧の大
部分を処理しても、なお各スイッチ付近の配線インダク
タンスによるサージ電圧が無視できない程度に発生する
ならば、図１２に示すように個々のスイッチ１の近くに
簡単な小さい容量の従来のスナバ装置あるいは本発明の
スナバ装置１６を追加設置してもよい。
【００５２】次に、本発明の他の実施形態を図１３及び
図１４を参照して説明する。図１３や図１４に示すよう
に、前述した並列接続スイッチすなわち大電流スイッチ
（Ｂ）や直列接続スイッチすなわち高圧スイッチ（Ｃ）
を用いてサージ電圧の心配の無い高圧、大電流変換器を
提供できる。
図１４を参照して説明する。図１３や図１４に示すよう
に、前述した並列接続スイッチすなわち大電流スイッチ
（Ｂ）や直列接続スイッチすなわち高圧スイッチ（Ｃ）
を用いてサージ電圧の心配の無い高圧、大電流変換器を
提供できる。
【００５３】
【発明の効果】本発明を用いると次のような効果が得ら
れる。先ず、断電流の大きさに関係なく、サージ電圧を
一定にすることでき、さらにそのサージ電圧の値を選択
できる。よって、スイッチを使用する電力変換装置で
は、スイッチの電圧利用率が向上する。また当然のこと
ながら、頻繁に発生するサージ電圧を一定にできる効果
は、スイッチに限定するものではなく、例えば機械スイ
ッチや真空管スイッチ、ガス入りスイッチなどにも適用
でき、パルスパワー分野などにも効果が期待できる。
れる。先ず、断電流の大きさに関係なく、サージ電圧を
一定にすることでき、さらにそのサージ電圧の値を選択
できる。よって、スイッチを使用する電力変換装置で
は、スイッチの電圧利用率が向上する。また当然のこと
ながら、頻繁に発生するサージ電圧を一定にできる効果
は、スイッチに限定するものではなく、例えば機械スイ
ッチや真空管スイッチ、ガス入りスイッチなどにも適用
でき、パルスパワー分野などにも効果が期待できる。
【００５４】本発明のスナバ装置は、従来のコンデンサ
と抵抗から構成されるスナバ装置を一体化して、冷却も
容易で、外形も小さくコンパクトになる。よってそれら
を適用した電力変換装置などの装置も小型化できる。逆
にスイッチとスナバ装置を別々の冷却装置にて冷却すれ
ば、大電流を流せるスイッチを構成できるので大容量の
電力変換装置なども実現できる。
と抵抗から構成されるスナバ装置を一体化して、冷却も
容易で、外形も小さくコンパクトになる。よってそれら
を適用した電力変換装置などの装置も小型化できる。逆
にスイッチとスナバ装置を別々の冷却装置にて冷却すれ
ば、大電流を流せるスイッチを構成できるので大容量の
電力変換装置なども実現できる。
【００５５】本発明によれば、直列接続回路のための低
損失スナバ装置が得られる。本発明によれば、スイッチ
の特性にばらつきが存在しても、直列接続した個々のス
イッチに印加されるサージ電圧は均等になる。よって直
列接続回路の実現が容易になり、高電圧のスイッチが得
られ、高電圧の電力変換装置などが容易に実現可能にな
る。
損失スナバ装置が得られる。本発明によれば、スイッチ
の特性にばらつきが存在しても、直列接続した個々のス
イッチに印加されるサージ電圧は均等になる。よって直
列接続回路の実現が容易になり、高電圧のスイッチが得
られ、高電圧の電力変換装置などが容易に実現可能にな
る。
【００５６】本発明によれば、スイッチの特性にばらつ
きが存在して、並列接続した個々のスイッチの遮断電流
に不均等があっても、サージ電圧は均一になる。よって
大電流のスイッチが得られ、大電流の電力変換装置など
が容易に実現可能になる。
きが存在して、並列接続した個々のスイッチの遮断電流
に不均等があっても、サージ電圧は均一になる。よって
大電流のスイッチが得られ、大電流の電力変換装置など
が容易に実現可能になる。
【００５７】本発明によれば、スイッチの特性にばらつ
きが存在しても、直列接続した時や、並列接続した時の
サージ電圧が均一になるので、直列接続回路や並列接続
回路に使用するスイッチの歩留まりが高くなり、価格が
安くなる。
きが存在しても、直列接続した時や、並列接続した時の
サージ電圧が均一になるので、直列接続回路や並列接続
回路に使用するスイッチの歩留まりが高くなり、価格が
安くなる。
【００５８】本発明によれば、スイッチとスナバ装置を
組みあわせた単一スイッチ回路やそれらを直並列接続し
たスイッチ回路の標準化が可能になり、標準ユニットに
よって構成されるインバータなどの電力変換装置の価格
が安くなる。
組みあわせた単一スイッチ回路やそれらを直並列接続し
たスイッチ回路の標準化が可能になり、標準ユニットに
よって構成されるインバータなどの電力変換装置の価格
が安くなる。
【図１】本発明に係るスナバ装置の一実施形態を示す
図。
図。
【図２】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図３】本発明の作用を説明する特性図。
【図４】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図５】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
斜視図。
斜視図。
【図６】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図７】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図８】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図９】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示す
図。
図。
【図１０】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１１】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１２】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１３】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１４】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１５】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１６】本発明に係るスナバ装置の他の実施形態を示
す図。
す図。
【図１７】従来の問題点を説明する特性図。
１…スイッチ ２…コンデンサ ４…抵抗 ９…ＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子 １２…冷却装置 １３…パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 CA01 DC05 FA01 FA16 FA20 HA03 HA05 5H730 AA20 DD03 DD12 DD13 DD16 DD41 XX04 XX12 XX26 XX32 XX41 5H740 BA11 BB01 BB02 BB05 BB06 MM02 MM03 PP02 PP06
Claims (11)
- 【請求項１】スイッチのスイッチング時に発生するサー
ジ電圧を抑制するためのスナバ装置において、前記スイ
ッチに並列に接続され、ゲート制御により非飽和領域で
動作するＭＯＳゲート型半導体スイッチング素子を具備
することを特徴とするスナバ装置。 - 【請求項２】前記ＭＯＳゲート型半導体スイッチング素
子は、コレクタとゲートとの間又はコレクタとエミッタ
との間に接続された電圧判定回路を具備することを特徴
とする請求項１記載のスナバ装置。 - 【請求項３】前記電圧判定回路の判定電圧値は、前記ス
イッチの耐圧以下であることを特徴とする請求項２記載
のスナバ装置。 - 【請求項４】前記スイッチに並列に接続されたコンデン
サを更に具備する請求項１記載のスナバ装置。 - 【請求項５】前記スイッチと共に前記ＭＯＳゲート型半
導体スイッチング素子を、同一の冷却装置に取り付けた
ことを特徴とする請求項１記載のスナバ装置。 - 【請求項６】前記スイッチ及び前記ＭＯＳゲート型半導
体スイッチング素子を、分離したパッケージそれぞれに
収納したことを特徴とする請求項１記載のスナバ装置。 - 【請求項７】スイッチに並列に接続され、ゲート制御に
より非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体スイッ
チング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該複数の
スナバ装置を前記スイッチに並列接続したことを特徴と
するスナバ装置。 - 【請求項８】スイッチに並列に接続され、ゲート制御に
より非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体スイッ
チング素子を具備するスナバ装置を複数有し、該複数の
スナバ装置を前記スイッチに直列接続したことを特徴と
するスナバ装置。 - 【請求項９】スイッチに並列に接続され、ゲート制御に
より非飽和領域で動作するＭＯＳゲート型半導体スイッ
チング素子を具備するスナバ装置とコンデンサとを含む
回路を複数有し且つ該複数の回路を並列に接続し、該並
列接続した回路を複数有し且つ該複数の回路を直列に接
続したことを特徴とするスナバ装置。 - 【請求項１０】前記スナバ装置に、複数のスイッチを直
列に接続した回路を一括して接続したことを特徴とする
請求項１記載のスナバ装置。 - 【請求項１１】請求項７又は請求項８のスナバ装置と、
前記スイッチを含む電力変換部とを具備することを特徴
とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261731A JP2000092817A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | スナバ装置及び電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261731A JP2000092817A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | スナバ装置及び電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000092817A true JP2000092817A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17365937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10261731A Pending JP2000092817A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | スナバ装置及び電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000092817A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005341635A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Nippon Inter Electronics Corp | スナバ回路 |
| JP2007089294A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体電力変換装置 |
| US7319579B2 (en) | 2004-07-22 | 2008-01-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Snubber circuit |
| JP2009268305A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Komatsu Ltd | スイッチング装置のサージ電圧抑制回路 |
| US7830196B2 (en) * | 2006-09-25 | 2010-11-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device alleviating or preventing surge voltage |
| WO2011121765A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置およびサージ電圧抑制方法 |
| JP2012034359A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | スイッチ両端の電圧を制限するためのシステム、方法、および装置 |
| WO2016038721A1 (ja) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| WO2020178969A1 (ja) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電源装置 |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10261731A patent/JP2000092817A/ja active Pending
Cited By (21)
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| US9124270B2 (en) | 2010-03-31 | 2015-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power conversion device and surge voltage suppressing method |
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| CN107155387A (zh) * | 2014-09-11 | 2017-09-12 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| US10298115B2 (en) | 2014-09-11 | 2019-05-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| CN107155387B (zh) * | 2014-09-11 | 2019-08-23 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
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| KR20210018466A (ko) * | 2019-03-05 | 2021-02-17 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 전원 장치 |
| KR102547464B1 (ko) | 2019-03-05 | 2023-06-23 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 전원 장치 |
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