JP2001028534A - Semiconductor device drive circuit - Google Patents

Semiconductor device drive circuit

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JP2001028534A
JP2001028534A JP11200543A JP20054399A JP2001028534A JP 2001028534 A JP2001028534 A JP 2001028534A JP 11200543 A JP11200543 A JP 11200543A JP 20054399 A JP20054399 A JP 20054399A JP 2001028534 A JP2001028534 A JP 2001028534A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce losses generated in a switch for an on gate by reducing a gate current value by an on gate signal, while current flowing to a GTO(gate turn-off thyristor) circuit flows in a negative direction. SOLUTION: A 1st bypass resistance 43 is connected in parallel with the switch 12a for an on gate of a wide on gate signal generation circuit 10. When an inter-gate-cathode voltage level discrimination circuit 41 discriminating the inter-gate-cathode voltage level of a GTO 7 discriminates that current flows to a diode 8 connected in opposite parallel manner to the GTP with a wide on gate command signal on, a 1st AND circuit 42 having an AND function, whose output becomes a signal making the wide on gate signal generation circuit off controls a switch for an on gate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばゲートタ
ーンオフ・サイリスタ(以下GTOと略す)などの電力
用の半導体素子のオン・オフを制御する半導体素子駆動
回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element drive circuit for controlling on / off of a power semiconductor element such as a gate turn-off thyristor (hereinafter abbreviated as GTO).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、GTOを主開閉素子として用い
たインバータ装置においては、当該GTOおよびこれと
逆並列に接続したダイオードとからなるGTO回路に流
れる負荷電流が、インバータ出力の半サイクル期間で負
の方向から正の方向に移り変わる時点で、GTOにオン
ゲート信号を供給する必要がある。その場合、GTOに
流れる負荷電流の正、負方向を任意の時点で判別するの
が面倒なため、ゲート回路にパルストランスを用いる従
来のオンゲート制御装置では、インバータ出力の半サイ
クル期間の全体にわたって高周波でパルストランスの1
次側励磁回路を駆動して、当該パルストランスの2次側
に連続的な交流矩形波を発生させ、それを整流して直流
のオンゲート信号とし、それをGTOのゲート−カソー
ド間に印加していた。このように半サイクルの期間、連
続の直流信号によりオンゲート制御する方式を広幅パル
ス信号制御方式と称する。
2. Description of the Related Art Generally, in an inverter device using a GTO as a main switching element, a load current flowing through a GTO circuit composed of the GTO and a diode connected in anti-parallel to the GTO is negative during a half cycle of the inverter output. It is necessary to supply an on-gate signal to the GTO at the point when the direction changes from the direction to the positive direction. In such a case, it is troublesome to discriminate the positive and negative directions of the load current flowing through the GTO at an arbitrary time. Therefore, in a conventional on-gate control device using a pulse transformer for the gate circuit, the high-frequency And one of the pulse transformers
The secondary side excitation circuit is driven to generate a continuous AC square wave on the secondary side of the pulse transformer, rectify it to form a DC on-gate signal, and apply it between the gate and cathode of the GTO. Was. Such a method of performing on-gate control by a continuous DC signal during a half cycle is called a wide pulse signal control method.

【0003】このような広幅パルス信号制御方式を行う
従来の半導体素子駆動回路として、例えば特開昭60−
137126号公報に示された、パルストランス式のオ
ンゲート制御装置などがある。図15は上記従来のゲー
ト制御装置の一例を示す回路図であり、GTOを主開閉
用の半導体素子とし、そのGTOの駆動回路(ゲート回
路)の広幅パルス信号制御方式をパルストランスを用い
て行うものである。
As a conventional semiconductor element driving circuit for performing such a wide pulse signal control method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 137126 discloses a pulse transformer type on-gate control device. FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the above-mentioned conventional gate control device. A GTO is used as a main switching semiconductor element, and a wide pulse signal control method of a drive circuit (gate circuit) of the GTO is performed using a pulse transformer. Things.

【0004】図において、10は広幅オンゲート信号発
生回路であり、20は単一パルスのオーバードライブ信
号およびオフゲート信号を発生する単一パルスゲート信
号発生回路である。7はインバータ装置の主開閉素子と
して用いられるGTO、8はこのGTO7に逆極性で並
列接続されたダイオード、9aはコンデンサ、9bは抵
抗である。これらコンデンサ9a、抵抗9bと、広幅オ
ンゲート信号発生回路10、および単一パルスゲート信
号発生回路20の出力端は、GTO7のゲート−カソー
ド間にそれぞれ並列接続されている。Eはこのパルスト
ランス方式オンゲート制御装置に直流電力を供給する直
流電源である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a wide on-gate signal generating circuit, and reference numeral 20 denotes a single pulse gate signal generating circuit for generating a single-pulse overdrive signal and an off-gate signal. 7 is a GTO used as a main switching element of the inverter device, 8 is a diode connected in parallel to the GTO 7 with a reverse polarity, 9a is a capacitor, and 9b is a resistor. The output terminals of the capacitor 9a, the resistor 9b, the wide on-gate signal generation circuit 10, and the single pulse gate signal generation circuit 20 are connected in parallel between the gate and cathode of the GTO 7, respectively. E is a DC power supply for supplying DC power to the pulse transformer type on-gate control device.

【0005】上記広幅オンゲート信号発生回路10内に
おいて、11はパルストランスであり、12および13
はトランジスタ、14および15は整流ダイオード、1
6は抵抗である。また、上記単一パルスゲート信号発生
回路20内において、21はパルストランス、22およ
び23はトランジスタであり、24はオフゲート用サイ
リスタ、25はオーバードライブ用サイリスタである。
In the wide on-gate signal generating circuit 10, reference numeral 11 denotes a pulse transformer, and 12 and 13
Are transistors, 14 and 15 are rectifier diodes, 1
6 is a resistor. In the single pulse gate signal generation circuit 20, reference numeral 21 denotes a pulse transformer, reference numerals 22 and 23 denote transistors, reference numeral 24 denotes an off-gate thyristor, and reference numeral 25 denotes an overdrive thyristor.

【0006】次に動作について説明する。広幅オンゲー
ト信号発生回路10におけるトランジスタ12,13を
高周波で所要時間だけ交互にオン・オフ動作させて、パ
ルストランス11の2次巻線に交流矩形波電圧を誘起さ
せ、この電圧をダイオード14,15により整流して得
た直流電圧を抵抗16を介してGTO7のゲート−カソ
ード間に加える。この直流電圧は広幅オンゲート信号で
あり、インバータ出力の半サイクルの期間連続するの
で、GTOアームに流れる負荷電流の方向が正、負いず
れの方向でもよく、負荷電流の方向判別を必要としな
い。
Next, the operation will be described. The transistors 12 and 13 in the wide on-gate signal generating circuit 10 are alternately turned on and off at a high frequency for a required time to induce an AC rectangular wave voltage in the secondary winding of the pulse transformer 11. DC voltage obtained by the rectification is applied between the gate and cathode of the GTO 7 via the resistor 16. Since this DC voltage is a wide on-gate signal and is continuous for a half cycle of the inverter output, the direction of the load current flowing through the GTO arm may be either positive or negative, and it is not necessary to determine the direction of the load current.

【0007】また、単一パルスゲート信号発生回路20
においては、トランジスタ22をオンさせて、パルスト
ランス21の2次巻線に図示の・印の極性で誘起電圧を
発生させ、この電圧をオーバードライブ用サイリスタ2
5を介して単一のオンゲートパルス(オーバードライブ
用オンゲート信号)としてGTO7のゲート−カソード
間に印加する。このオンゲートパルスはGTO7をオー
バードライブするための信号である。次にトランジスタ
23をオンさせて、パルストランス21の2次巻線に上
記とは逆極性の誘起電圧を発生させ、この電圧をオフゲ
ート用サイリスタ24を介して単一のオフゲートパルス
(オフゲート信号)としてGTO7のゲート−カソード
間に印加する。このオフゲートパルスはGTO7をオフ
させるための信号である。
Further, a single pulse gate signal generation circuit 20
In the above, the transistor 22 is turned on to generate an induced voltage in the secondary winding of the pulse transformer 21 with the polarity indicated by the symbol “図 示”, and this voltage is applied to the overdrive thyristor 2.
5 and applied as a single on-gate pulse (an over-drive on-gate signal) between the gate and cathode of the GTO 7. This on-gate pulse is a signal for overdriving GTO7. Next, the transistor 23 is turned on to generate an induced voltage in the secondary winding of the pulse transformer 21 with a polarity opposite to the above, and this voltage is applied to a single off-gate pulse (off-gate signal) via the off-gate thyristor 24. Is applied between the gate and the cathode of the GTO 7. This off-gate pulse is a signal for turning off GTO7.

【0008】ここで、図16は上記のようにしてGTO
7に印加されるゲート信号の波形を示したものである。
この図16におけるaは前記広幅オンゲート信号であ
る。また、bはGTO7のゲートに入力される信号であ
り、この図16bのイは前述のオーバードライブ用オン
ゲート信号、ロはオフゲート信号の各波形である。さら
に、図16のcは上記a,bの信号波形を合成した、図
15に示すパルストランス方式オンゲート制御装置の出
力信号波形である。
FIG. 16 shows the GTO as described above.
7 shows a waveform of a gate signal applied to the reference numeral 7.
"A" in FIG. 16 is the wide on-gate signal. In addition, b is a signal input to the gate of the GTO 7, and FIG. 16B shows waveforms of the above-described on-gate signal for overdrive, and FIG. Further, FIG. 16C shows the output signal waveform of the pulse transformer type on-gate control device shown in FIG. 15 in which the signal waveforms a and b are combined.

【0009】なお、オンゲート制御装置(半導体素子駆
動回路)としては、従来より図17に示すような回路方
式も用いられている。図において、10は広幅オンゲー
ト信号発生回路、20は単一パルスゲート信号発生回
路、7はインバータ装置の主開閉素子として用いられる
GTO、8はこのGTO7に逆極性で並列接続されたダ
イオードである。広幅オンゲート信号発生回路10、単
一パルスゲート信号発生回路20の出力端は、GTO7
のゲート−カソード間にそれぞれ並列接続されている。
なお、図15に示すパルストランスを用いたオンゲート
制御装置にあったコンデンサ9a、抵抗9bはゲートリ
ードの配線インダクタンスによるゲート発生回路の電圧
不安定を防止するものであり、この図17のオンゲート
制御装置では表記しない。
As an on-gate control device (semiconductor element drive circuit), a circuit system as shown in FIG. 17 has been conventionally used. In the figure, 10 is a wide on-gate signal generating circuit, 20 is a single pulse gate signal generating circuit, 7 is a GTO used as a main switching element of an inverter device, and 8 is a diode connected in parallel to the GTO 7 with the opposite polarity. The output terminals of the wide-width on-gate signal generation circuit 10 and the single-pulse gate signal generation circuit 20 are GTO7
Are connected in parallel between the gate and the cathode.
The capacitor 9a and the resistor 9b used in the on-gate control device using the pulse transformer shown in FIG. 15 prevent voltage instability of the gate generation circuit due to the wiring inductance of the gate lead. Is not shown.

【0010】上記広幅オンゲート信号発生回路10内に
おいて、12aはオンゲート用スイッチ、16は抵抗で
あり、17は広幅オンゲート用電圧源、18はその平滑
コンデンサである。また、単一パルスゲート信号発生回
路20内において、22aはオーバードライブ用スイッ
チ、23aはオフゲート用スイッチ、26は抵抗であ
り、27はオーバードライブ用電圧源、28はその平滑
コンデンサ、29はオフゲート用電圧源、30はその平
滑コンデンサである。また、3aはGTO7のオン・オ
フ指令に従って、上記オンゲート用スイッチ12a、オ
ーバードライブ用スイッチ22a、およびオフゲート用
スイッチ23aを制御するための指令信号を生成する指
令信号生成回路である。
In the wide on-gate signal generating circuit 10, 12a is an on-gate switch, 16 is a resistor, 17 is a wide on-gate voltage source, and 18 is its smoothing capacitor. Further, in the single pulse gate signal generation circuit 20, 22a is an overdrive switch, 23a is an off-gate switch, 26 is a resistor, 27 is an overdrive voltage source, 28 is its smoothing capacitor, and 29 is off-gate. The voltage source 30, 30 is its smoothing capacitor. Reference numeral 3a denotes a command signal generation circuit that generates a command signal for controlling the on-gate switch 12a, the overdrive switch 22a, and the off-gate switch 23a in accordance with the GTO 7 on / off command.

【0011】次に動作について説明する。指令信号生成
回路3aからの指令信号に基づいて、広幅オンゲート信
号発生回路10内のオンゲート用スイッチ12aを所要
時間だけオン動作させ、広幅オンゲート用電圧源17か
らの直流電圧をGTO7のゲート−カソード間に加え
る。この直流電圧は広幅オンゲート信号であり、インバ
ータ出力の半サイクルの期間連続するので、GTOアー
ムに流れる負荷電流の方向が正、負いずれの方向でもよ
く、負荷電流の方向判別を必要としない。
Next, the operation will be described. Based on the command signal from the command signal generating circuit 3a, the on-gate switch 12a in the wide on-gate signal generating circuit 10 is turned on for a required time, and the DC voltage from the wide on-gate voltage source 17 is applied between the gate and cathode of the GTO7. Add to Since this DC voltage is a wide on-gate signal and is continuous for a half cycle of the inverter output, the direction of the load current flowing through the GTO arm may be either positive or negative, and it is not necessary to determine the direction of the load current.

【0012】また、単一パルスゲート信号発生回路20
においては、オーバードライブ用スイッチ22aをオン
させて、オーバードライブ電圧源27の電圧を単一のオ
ンゲートパルスとしてGTO7のゲート−カソード間に
加える。このオンゲートパルスはGTO7をオーバード
ライブするためのオーバードライブ用オンゲート信号で
ある。次にオフゲート用スイッチ23aをオンさせて、
オフゲート電圧源29の電圧を単一のオフゲートパルス
としてGTO7のゲート−カソード間に加える。このオ
フゲートパルスはGTO7をオフさせるためのオフゲー
ト信号である。なお、その際の信号波形は図16に示し
たパルストランスを用いた場合と同じになる。
The single pulse gate signal generation circuit 20
, The overdrive switch 22a is turned on, and the voltage of the overdrive voltage source 27 is applied between the gate and cathode of the GTO 7 as a single on-gate pulse. This on-gate pulse is an over-drive on-gate signal for over-driving GTO7. Next, the off-gate switch 23a is turned on,
The voltage of the off-gate voltage source 29 is applied between the gate and cathode of the GTO 7 as a single off-gate pulse. This off-gate pulse is an off-gate signal for turning off GTO7. Note that the signal waveform at this time is the same as when the pulse transformer shown in FIG. 16 is used.

【0013】ここで、このような広幅パルス信号制御方
式ではインバータ出力の半サイクルの期間連続する広幅
オンゲート信号をGTO7に加えるようになっているの
で、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御装置が
大型で、高価となる欠点があった。図18は、上記特開
昭60−137126号公報に示された、そのような従
来のパルストランスを用いた広幅パルス信号制御方式の
オンゲート制御装置の改良例を示す回路図である。
Here, in such a wide pulse signal control method, a wide on-gate signal that is continuous for a half cycle of the inverter output is applied to the GTO 7, so that the power consumption of the gate circuit is large, and the gate control device is used. There was a disadvantage that it was large and expensive. FIG. 18 is a circuit diagram showing an improved example of an on-gate control device of such a conventional wide-width pulse signal control method using a pulse transformer disclosed in JP-A-60-137126.

【0014】図において、7はGTO、8はダイオード
であり、1はGTO7のアノード−カソード間の電圧レ
ベルを判別する電圧レベル判別回路、2は信号遅延回
路、3はゲート制御信号、4はアンド回路、5はゲート
回路である。上記電圧レベル判別回路1内にて、1aは
定電圧ダイオード、1b,1c,1fは抵抗、1dはト
ランジスタ、1eはそのバイアス電源、1gはダイオー
ドである。また信号遅延回路2内にて、2aはアンド機
能を有する集積回路、2b,2cは抵抗、2dはコンデ
ンサ、2e,2f,2g,2hはダイオードである。さ
らに、ゲート回路5内の5a,5bはトランジスタ、5
cはパルストランス、5dはゲート電源である。
In the figure, 7 is a GTO, 8 is a diode, 1 is a voltage level discriminating circuit for discriminating the voltage level between the anode and cathode of the GTO 7, 2 is a signal delay circuit, 3 is a gate control signal, 4 is an AND gate. The circuit 5 is a gate circuit. In the voltage level discriminating circuit 1, 1a is a constant voltage diode, 1b, 1c, 1f is a resistor, 1d is a transistor, 1e is its bias power supply, and 1g is a diode. In the signal delay circuit 2, 2a is an integrated circuit having an AND function, 2b and 2c are resistors, 2d is a capacitor, 2e, 2f, 2g, and 2h are diodes. Further, 5a and 5b in the gate circuit 5 are transistors,
c is a pulse transformer, and 5d is a gate power supply.

【0015】電圧レベル判別回路1はGTO7のアノー
ド−カソード間電圧レベルが所定のレベルよりも高いか
低いかを判別して、ハイ(H)またはロウ(L)レベル
の判別信号を出力する。すなわち、GTO7がオフ状態
にあってそのアノード−カソード間電圧か定電圧ダイオ
ード1aのツェナー電圧よりも高い場合には、トランジ
スタ1dのバイアス電源1eより抵抗1b−定電圧ダイ
オード1a−抵抗1cを通って電流が流れ、トランジス
タ1dがオンになって抵抗1fの両端からHレベルの出
力信号が得られる。また、GTO7がオフ状態にあって
そのアノード−カソード間電圧が定電圧ダイオード1a
のツェナー電圧よりも低い場合には、バイアス電源1e
よりGTO7−ダイオード1g−抵抗1cを通って電流
が流れ、抵抗1bには電流が流れない。従って、トラン
ジスタ1dはオフになって抵抗1fの両端からLレベル
の出力信号が得られる。
The voltage level determining circuit 1 determines whether the voltage level between the anode and the cathode of the GTO 7 is higher or lower than a predetermined level, and outputs a high (H) or low (L) level determination signal. That is, when the GTO 7 is in the off state and is higher than the anode-cathode voltage or the Zener voltage of the constant voltage diode 1a, the bias power supply 1e of the transistor 1d passes through the resistor 1b, the constant voltage diode 1a and the resistor 1c. A current flows, the transistor 1d is turned on, and an H-level output signal is obtained from both ends of the resistor 1f. Further, the GTO 7 is in the off state and the voltage between the anode and the cathode thereof is constant voltage diode 1a.
Is lower than the Zener voltage of the bias power supply 1e.
Thus, current flows through GTO7-diode 1g-resistor 1c, and no current flows through resistor 1b. Therefore, the transistor 1d is turned off, and an L-level output signal is obtained from both ends of the resistor 1f.

【0016】信号遅延回路2は電圧レベル判別回路1の
出力信号を受けて、上記各レベルの判別信号をそれぞれ
異なる所定の時間遅延させて出力する。すなわち、アン
ド機能を有する集積回路2aはそれに設定されたスレッ
シュホールド電圧に対する、電圧レベル判定回路1の出
力信号レベルの高低に応じてHまたはLレベルの信号を
出力する。信号入力がHレベルからLレベルに変化する
場合には、抵抗2cおよびコンデンサ2dによる時定数
によって定まる所定の時間だけHレベルの入力信号を遅
延させて信号出力端より出力する。また信号入力レベル
がLレベルからHレベルに変化する場合には、抵抗2b
およびコンデンサ2dによる時定数によって定まる所定
の時間だけLレベルの入力信号を遅延させて信号出力端
より出力する。
The signal delay circuit 2 receives the output signal of the voltage level discrimination circuit 1 and outputs the discrimination signal of each level with a predetermined delay different from each other. That is, the integrated circuit 2a having the AND function outputs an H or L level signal according to the level of the output signal level of the voltage level determination circuit 1 with respect to the threshold voltage set therein. When the signal input changes from the H level to the L level, the input signal at the H level is delayed by a predetermined time determined by the time constant of the resistor 2c and the capacitor 2d and output from the signal output terminal. When the signal input level changes from L level to H level, the resistance 2b
The input signal of L level is delayed by a predetermined time determined by the time constant of the capacitor 2d and output from the signal output terminal.

【0017】また、ゲート制御信号3は図示しない指令
回路から与えられるGTO7のオン・オフ動作期間を指
令制御するための信号であり、アンド回路4はこのゲー
ト制御信号3および上記信号遅延回路2の出力信号を入
力信号として、それらの論理積を演算する。ゲート回路
5は1次巻線の電流が断続するパルストランス5cを備
えて、当該パルストランス5cの2次巻線よりGTO7
にオンゲート信号を供給する。このゲート回路5は図1
5に示したゲート信号発生回路20から、オフゲート用
サイリスタ24、およびオーバードライブ用サイリスタ
25を除去したものに相当する。図示のオンゲート信号
入力端にアンド回路4よりの信号を受けるとトランジス
タ5aがオンになり、パルストランス5cの2次側より
オンゲート信号が出力されてGTO7にゲートに加えら
れる。また、オフゲート信号入力端にアンド回路4より
の信号を受けるとトランジスタ5bがオンになり、パル
ストランス5cの2次側よりオフゲート信号が出力され
てGTO7のゲートに加えられる。
The gate control signal 3 is a signal for commanding the ON / OFF operation period of the GTO 7 provided from a command circuit (not shown). The AND circuit 4 controls the gate control signal 3 and the signal delay circuit 2. With the output signal as an input signal, the logical product of them is calculated. The gate circuit 5 includes a pulse transformer 5c in which the current of the primary winding is intermittent, and the GTO7 is supplied from the secondary winding of the pulse transformer 5c.
Is supplied with an on-gate signal. This gate circuit 5 corresponds to FIG.
5 is obtained by removing the off-gate thyristor 24 and the overdrive thyristor 25 from the gate signal generation circuit 20 shown in FIG. When a signal from the AND circuit 4 is received at the illustrated on-gate signal input terminal, the transistor 5a is turned on, an on-gate signal is output from the secondary side of the pulse transformer 5c, and is applied to the GTO 7 at the gate. When a signal from the AND circuit 4 is received at the off-gate signal input terminal, the transistor 5b is turned on, and an off-gate signal is output from the secondary side of the pulse transformer 5c and applied to the gate of the GTO 7.

【0018】次にその動作について図19を用いて説明
する。ここで、図19は図18に示したパルストランス
を用いる狭幅パルス信号制御方式のオンゲート制御装置
の動作を説明するための波形図である。この図19のV
はGTO7のアノード−カソード間電圧の一例を示した
もので、この電圧はGTO7のオフ時にはHレベル、オ
ン時にはLレベルとなる。
Next, the operation will be described with reference to FIG. Here, FIG. 19 is a waveform diagram for explaining the operation of the on-gate control device of the narrow pulse signal control system using the pulse transformer shown in FIG. This V in FIG.
Shows an example of the anode-cathode voltage of the GTO 7, which is at the H level when the GTO 7 is off and at the L level when the GTO 7 is on.

【0019】図19のはこのアノード−カソード間電
圧Vを受けて電圧レベル判別回路1より出力される信号
を示したもので、この信号もGTO7のオフ時にはHレ
ベル、オン時にはLレベルとなる。この信号を受ける
信号遅延回路2は、信号のレベルがHからLに変わる
ときにはHレベルの信号を所定の時間(この例では略1
0μs)遅延させ、逆にLからHに変わるときにはLレ
ベルの信号を所定の時間t(略30μs)遅延させて出
力させる作用をする。このような遅延作用により、信号
遅延回路2からは図19のに示すような波形の信号が
出力されて、アンド回路4の一方の入力となる。
FIG. 19 shows a signal output from the voltage level discriminating circuit 1 in response to the anode-cathode voltage V. This signal is also at the H level when the GTO 7 is off and at the L level when the GTO 7 is on. When the signal level changes from H to L, the signal delay circuit 2 receiving this signal outputs the H level signal for a predetermined time (in this example, approximately 1 signal).
0 μs), and when the signal changes from L to H, the L level signal is output with a delay of a predetermined time t (approximately 30 μs). By such a delay action, a signal having a waveform as shown in FIG. 19 is output from the signal delay circuit 2 and becomes one input of the AND circuit 4.

【0020】図19のは図示しない指令回路からイン
バータ出力の周期に対応してアンド回路4の他方の入力
端に与えられ、図18に符号3を付して示した広幅のゲ
ート制御信号である。この信号のHレベルはGTO7
のオン期間を指令し、LレベルはGTO7のオフ期間を
指令するものである。この信号のHレベルの信号がア
ンド回路4に印加されると、一方の入力端に信号遅延回
路2より信号のHレベルの信号を受けているアンド回
路4からは、図19のに示した信号の最初のパルスが
出力されてゲート回路5を駆動する。この信号の最初
のパルスで駆動されたゲート回路5からは、図19の
に示したオンゲート信号の最初のパルスが出力され、G
TO7はこの信号の最初のパルスによってオン動作す
る。これによって、電圧レベル判別回路1の出力信号
がLレベルとなり、それより略10μs遅れて信号遅延
回路2の出力信号がLレベルとなる。従って、アンド
回路4の出力信号もLレベルとなる、その結果、信号
のHレベル信号は時間幅略10μsの狭幅信号とな
り、ゲート回路5よりGTO7に出力されるオンゲート
信号も同様な狭幅信号となる。
FIG. 19 shows a wide gate control signal which is given from a command circuit (not shown) to the other input terminal of the AND circuit 4 in correspondence with the cycle of the inverter output, and which is indicated by reference numeral 3 in FIG. . The H level of this signal is GTO7
The L level instructs the GTO 7 off period. When the H-level signal of this signal is applied to the AND circuit 4, the AND circuit 4 receiving the H-level signal from the signal delay circuit 2 at one input terminal outputs the signal shown in FIG. Is output to drive the gate circuit 5. The gate circuit 5 driven by the first pulse of this signal outputs the first pulse of the on-gate signal shown in FIG.
TO7 is turned on by the first pulse of this signal. As a result, the output signal of the voltage level discriminating circuit 1 goes low, and the output signal of the signal delay circuit 2 goes low approximately 10 μs later. Accordingly, the output signal of the AND circuit 4 also becomes L level. As a result, the H level signal of the signal becomes a narrow signal having a time width of about 10 μs, and the on-gate signal output from the gate circuit 5 to the GTO 7 is the same narrow signal. Becomes

【0021】ここで、前述のGTO7に流れていた電流
が、GTO7の保持電流以下になった場合にはGTO7
はオフになる。図19の信号における第2番目のHレ
ベルは、このGTO7のオフにより生じた例を示したも
のである。信号のレベルがLからHに変化すると、信
号のレベルは信号よりも略30μs遅れてLからH
に変化する。従って、アンド回路4からは信号の第2
番目のHレベルの信号が出力され、これによって、ゲー
ト回路5より信号の第2番目のオンゲート信号が出力
されてGTO7をオン動作させる。その結果、略10μ
s遅れて信号がLレベルとなる。従って、信号、お
よび信号の第2番目のHレベルの信号も、最初のHレ
ベルと同様に、略10μsの時間幅の狭幅信号となる。
この信号で駆動されてオンになったGTO7は、オン
ゲート信号がなくなったときアノード電流がGTO7の
保持電流以下であれば再びオフになる。
Here, when the current flowing through the GTO 7 becomes equal to or less than the holding current of the GTO 7, the GTO 7
Turns off. The second H level in the signal of FIG. 19 shows an example generated by turning off the GTO7. When the signal level changes from L to H, the signal level changes from L to H with a delay of approximately 30 μs from the signal.
Changes to Therefore, the AND circuit 4 outputs the second signal
The second H-level signal is output, whereby the second on-gate signal of the signal is output from the gate circuit 5 to turn on the GTO 7. As a result, approximately 10μ
The signal becomes L level after s delay. Therefore, the signal and the signal of the second H level of the signal are also narrow signals having a time width of about 10 μs, similarly to the first H level.
The GTO 7 driven by this signal and turned on is turned off again if the anode current is equal to or less than the holding current of the GTO 7 when the on-gate signal is removed.

【0022】以後、上述の信号の第2番目のHレベル
の信号が得られたときと同様な動作で、第3番目のHレ
ベルのオンゲート信号が得られる。そして、GTO7の
アノード電流がたとえ保持電流以下になっても、信号
のオンゲート信号が印加される限りはGTO7はオン動
作を継続する。
Thereafter, a third H-level on-gate signal is obtained by the same operation as when the second H-level signal of the above-described signal is obtained. Then, even if the anode current of the GTO 7 becomes equal to or smaller than the holding current, the GTO 7 continues the on operation as long as the on-gate signal is applied.

【0023】次に上述の信号〜信号とGTO7のオ
ン・オフ動作との関係を理解しやすくするために、上述
の各信号と関連させてインバータ装置におけるGTO回
路に流れる電流の一例を示した図19のについて説明
する。この電流のうちの正方向の電流がGTO7に流
れる電流であり、負方向の電流はGTO7に逆並列に接
続されたダイオード8に流れる電流である。図の横方向
の破線hはGTO7の保持電流レベルを示したもので、
このレベル以下ではオンゲート信号が印加されない限り
GTO7はオフになる。
Next, in order to make it easier to understand the relationship between the above-mentioned signals and the on / off operation of the GTO 7, an example of a current flowing through the GTO circuit in the inverter device in relation to each of the above-mentioned signals is shown. 19 will be described. Among these currents, a current flowing in the positive direction is a current flowing through the GTO 7, and a current flowing in the negative direction is a current flowing through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7. The horizontal broken line h in the figure indicates the holding current level of GTO7.
Below this level, GTO 7 is turned off unless an on-gate signal is applied.

【0024】なお、GTO7のオフゲート制御は、従来
のパルストランスを用いた広幅パルス信号制御方式のゲ
ート制御装置の場合と同様の手段で行われる。すなわ
ち、図18のトランジスタ5bのべースに、図16の信
号bのロのごときオフゲート信号を加えることによって
行われる。
The off-gate control of the GTO 7 is performed by the same means as in the case of the conventional gate control device of a wide pulse signal control method using a pulse transformer. That is, this is performed by adding an off-gate signal such as the signal b in FIG. 16 to the base of the transistor 5b in FIG.

【0025】上記動作説明からも理解されるように、こ
の狭幅パルス信号制御方式によるオンゲート制御装置で
は、図19の信号の狭幅オンゲート信号は、少なくと
も信号のLレベルがHレベルに変わるときの信号遅延
時間t(ここでは30μs)に相当する時間だけ間隔を
おいて生ずるように設定されている。すなわち、従来の
パルストランスを用いる広幅パルス信号制御方式のオン
ゲート制御装置に比べ、制御に有する消費電力が数分の
一に低減され装置が小型化される。
As can be understood from the above description of the operation, in the on-gate control apparatus according to the narrow pulse signal control method, the narrow on-gate signal of the signal shown in FIG. It is set so as to occur at intervals corresponding to a signal delay time t (here, 30 μs). That is, as compared with the conventional on-gate control device of a wide pulse signal control method using a pulse transformer, the power consumption for control is reduced to several times and the device is downsized.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体素子駆動
回路(オンゲート制御装置)は以上のように構成されて
いるので、図15に示すパルストランスを用いた広幅パ
ルス信号制御方式のオンゲート制御装置では、インバー
タ出力の半サイクルの期間、連続する広幅のオンゲート
信号をGTO7に加えるようになっているため、ゲート
回路の消費電力が大きく、オンゲート制御装置が大型
で、高価となるという課題があった。
Since the conventional semiconductor element drive circuit (on-gate control device) is configured as described above, the on-gate control device of the wide pulse signal control system using the pulse transformer shown in FIG. Since a continuous wide on-gate signal is applied to the GTO 7 during a half cycle of the inverter output, the power consumption of the gate circuit is large, and the on-gate control device is large and expensive.

【0027】同様に、図17に示した広幅パルス信号制
御方式のオンゲート制御装置でも、インバータ出力の半
サイクル期間、連続する広幅のオンゲート信号をGTO
7に加えるようになっているので、ゲート回路の消費電
力が大きく、オンゲート制御装置が大型で、高価となる
という課題があった。
Similarly, the wide pulse signal control type on-gate control device shown in FIG. 17 also applies the continuous wide on-gate signal to the GTO during the half cycle of the inverter output.
7, the power consumption of the gate circuit is large, and the on-gate control device is large and expensive.

【0028】また、図18に示すパルストランスを用い
た狭幅パルス信号制御方式のオンゲート制御装置におい
ては、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまり
GTO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れ
る期間は、オンゲート信号を出力しないので消費電力が
少なくなり効率的になるが、電圧レベル判別回路1がG
TO7のアノード−カソード間電圧を監視する必要があ
るため、GTO7のオフ期間にはインバータの直流電圧
に対する耐圧が必要となり、特に電圧レベル判別回路1
内のダイオード1gに十分な耐圧を必要とするため、ダ
イオード1gが大型となり、その結果、電圧レベル判別
回路1自身が大型となって高価となるばかりか、オンゲ
ート信号をパルス状にするためにGTO7のゲートラッ
チに期待する回路方式となるため、高耐圧回路や高信頼
性回路には不向きであるなどの課題があった。
In the on-gate control device of the narrow pulse signal control method using the pulse transformer shown in FIG. 18, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction, that is, when the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7, During the period during which the power supply flows, the on-gate signal is not output, so that the power consumption is reduced and the efficiency is increased.
Since it is necessary to monitor the anode-cathode voltage of the TO7, a withstand voltage against the DC voltage of the inverter is required during the OFF period of the GTO7.
Since the diode 1g in the inside needs a sufficient withstand voltage, the diode 1g becomes large. As a result, the voltage level discrimination circuit 1 itself becomes large and expensive, and the GTO7 is used to make the on-gate signal pulse-like. Therefore, there is a problem that the circuit is not suitable for a high withstand voltage circuit or a highly reliable circuit because the circuit system is expected to be used for the gate latch.

【0029】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、簡単な回路で、アノード・エ
ミッタショート型GTOを用いたGTO回路に流れる電
流が負方向の場合、つまりGTOに逆並列接続されたダ
イオードに電流が流れる期間に、オンゲート信号を出力
しない、またはオンゲート信号によるゲート電流値を減
少させてオンゲート用スイッチで発生する損失を減少さ
せることができ、ゲート回路の消費電力が小さく、オン
ゲート制御装置(半導体素子駆動回路)の小型化、低価
格化が可能で、高信頼性が期待される回路にも向いた、
半導体素子駆動回路を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and is a simple circuit, in which a current flowing through a GTO circuit using an anode-emitter short type GTO is in a negative direction, that is, a GTO circuit is used. During the period when the current flows through the anti-parallel connected diode, the on-gate signal is not output, or the gate current value due to the on-gate signal is reduced to reduce the loss generated in the on-gate switch, thereby reducing the power consumption of the gate circuit. It is small and can be used for circuits where on-gate control devices (semiconductor element drive circuits) can be miniaturized and inexpensive, and high reliability is expected.
It is an object to obtain a semiconductor element drive circuit.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体素
子駆動回路は、広幅オンゲート信号発生回路と、単一パ
ルスゲート信号発生回路とを有し、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路にてGTOのゲート−カソード間電
圧レベルが所定のレベルより高いか低いかを判別してH
またはLレベルの判別信号を出力し、オンGTOの広幅
オンゲート指令信号とゲート−カソード間電圧レベル判
別回路の出力とを入力とする第1のアンド回路で、指令
信号生成回路からの広幅オンゲート指令信号がオン時で
かつ、GTO回路のGTOに逆並列接続したダイオード
に電流が流れるのをゲート−カソード間電圧レベル判別
回路が判別したとき、広幅オンゲート信号発生回路をオ
フさせるとともに、GTOのゲート−カソード間にアノ
ード・エミッタショート型GTOを用いたGTO回路に
流れる電流の負方向期間が終了する際、ゲート−カソー
ド間の電圧差をなくすためのプルアップ抵抗を備え、G
TO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりGTOに
逆並列接続されたダイオードに電流が流れる期間、広幅
オンゲート信号発生回路で発生する損失を減少させるこ
とができるようにしたものである。
A semiconductor device driving circuit according to the present invention has a wide on-gate signal generating circuit and a single pulse gate signal generating circuit, and a gate-to-cathode voltage level discriminating circuit detects a GTO signal. By determining whether the gate-cathode voltage level is higher or lower than a predetermined level,
Alternatively, a first AND circuit which outputs an L-level determination signal and receives an on-GTO wide on-gate command signal and an output of a gate-cathode voltage level determination circuit as input, and a wide on-gate command signal from a command signal generation circuit. Is turned on, and when the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines that a current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO of the GTO circuit, the wide on-gate signal generating circuit is turned off, and the gate-cathode of the GTO circuit is turned off. When a negative direction period of a current flowing through a GTO circuit using an anode-emitter short type GTO is completed, a pull-up resistor for eliminating a voltage difference between a gate and a cathode is provided.
When the current flowing through the TO circuit is in the negative direction, that is, during the period when the current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO, the loss generated in the wide on-gate signal generating circuit can be reduced.

【0031】この発明に係る半導体素子駆動回路は、広
幅オンゲート信号発生回路と、単一パルスゲート信号発
生回路とを有し、ゲート−カソード間電圧レベル判別回
路にてGTOのゲート−カソード間電圧レベルが所定の
レベルより高いか低いかを判別してHまたはLレベルの
判別信号を出力し、オンGTOの広幅オンゲート指令信
号とゲート−カソード間電圧レベル判別回路の出力とを
入力とする第1のアンド回路で、指令信号生成回路から
の広幅オンゲート指令信号がオン時でかつ、GTO回路
のGTOに逆並列接続したダイオードに電流が流れるの
をゲート−カソード間電圧レベル判別回路が判別したと
き、広幅オンゲート信号発生回路をオフさせるととも
に、広幅オンゲート信号発生回路のオンゲート用スイッ
チに第1のバイパス抵抗を並列に接続して、そのオンゲ
ート用スイッチに流れる電流をバイパスさせて、GTO
回路に流れる電流が負方向の場合、つまりGTOに逆並
列接続されたダイオードに電流が流れる期間は、広幅オ
ンゲート信号発生回路で発生する損失を減少させること
ができるようにしたものである。
A semiconductor element driving circuit according to the present invention has a wide on-gate signal generation circuit and a single pulse gate signal generation circuit, and a gate-cathode voltage level discrimination circuit uses a GTO gate-cathode voltage level. Is determined to be higher or lower than a predetermined level, an H or L level determination signal is output, and a first ON GTO wide on-gate command signal and an output of a gate-cathode voltage level determination circuit are input. In the AND circuit, when the wide on-gate command signal from the command signal generation circuit is on and the gate-cathode voltage level discrimination circuit determines that a current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO of the GTO circuit, The on-gate signal generating circuit is turned off, and the first bypass is connected to the on-gate switch of the wide on-gate signal generating circuit. Connect anti in parallel, by bypassing the current flowing through the on-gate switch, GTO
When the current flowing through the circuit is in the negative direction, that is, during the period when the current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit can be reduced.

【0032】この発明に係る半導体素子駆動回路は、オ
ンゲート用スイッチに第1のバイパス抵抗が並列に接続
された広幅オンゲート信号発生回路と、GTO回路のG
TOのゲートとの間に、指令信号生成回路からの広幅オ
ンゲート指令信号と同期してオン・オフするゲート電流
遮断用スイッチを直列に接続して、GTO回路に流れる
電流が負方向の場合、つまりGTOに逆並列接続された
ダイオードに電流が流れる期間は、広幅オンゲート信号
発生回路で発生する損失を減少させることができるよう
にしたものである。
The semiconductor element driving circuit according to the present invention comprises a wide on-gate signal generating circuit in which a first bypass resistor is connected in parallel to an on-gate switch, and a GTO circuit G circuit.
A gate current cutoff switch that is turned on / off in synchronization with the wide on-gate command signal from the command signal generation circuit is connected in series with the gate of the TO, so that the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction, The period during which a current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO can reduce the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit.

【0033】この発明に係る半導体素子駆動回路は、広
幅オンゲート信号発生回路のオンゲート用スイッチに並
列接続されて、そこに流れる電流をバイパスさせる第1
のバイパス抵抗に、指令信号生成回路からの広幅オンゲ
ート指令信号と同期してオン・オフする第1のバイパス
用スイッチを直列に接続して、GTO回路に流れる電流
が負方向の場合、つまりGTOに逆並列接続されたダイ
オードに電流が流れる期間は、広幅オンゲート信号発生
回路で発生する損失を減少させることができるようにし
たものである。
The semiconductor device driving circuit according to the present invention is connected in parallel to the on-gate switch of the wide on-gate signal generating circuit, and bypasses the current flowing therethrough.
A first bypass switch that is turned on and off in synchronization with the wide on-gate command signal from the command signal generation circuit is connected in series to the bypass resistor of the GTO circuit. The period during which the current flows through the diodes connected in anti-parallel is to reduce the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit.

【0034】この発明に係る半導体素子駆動回路は、広
幅オンゲート信号発生回路のオンゲート用スイッチに並
列接続され第1のバイパス抵抗に直列に接続された第1
のバイパス用スイッチを、一方の入力である広幅オンゲ
ート指令信号がオンでかつ、もう一方の入力である第1
のアンド回路の出力が広幅オンゲート信号発生回路をオ
フさせる出力である場合に、第1のバイパス用スイッチ
にオン信号を出力するアンド機能を持った第2のアンド
回路によって制御することにより、GTO回路に流れる
電流が負方向の場合、つまりGTOに逆並列接続された
ダイオードに電流が流れる期間は、広幅オンゲート信号
発生回路で発生する損失を減少させることができるよう
にしたものである。
The semiconductor element driving circuit according to the present invention is characterized in that the first element is connected in parallel to the on-gate switch of the wide on-gate signal generation circuit and is connected in series to the first bypass resistor.
Of the bypass switch is turned on when the wide on-gate command signal, which is one input, is turned on and the first input, which is the other input, is turned on.
When the output of the AND circuit is an output for turning off the wide on-gate signal generation circuit, the GTO circuit is controlled by a second AND circuit having an AND function of outputting an ON signal to the first bypass switch. In the case where the current flowing in the negative direction, that is, the period in which the current flows in the diode connected in anti-parallel to the GTO, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit can be reduced.

【0035】この発明に係る半導体素子駆動回路は、広
幅オンゲート信号発生回路と、単一パルスゲート信号発
生回路とを有し、ゲート−カソード間電圧レベル判別回
路にてGTOのゲート−カソード間電圧レベルが所定の
レベルより高いか低いかを判別してHまたはLレベルの
判別信号を出力し、オンGTOの広幅オンゲート指令信
号とゲート−カソード間電圧レベル判別回路の出力とを
入力とする第1のアンド回路で、指令信号生成回路から
の広幅オンゲート指令信号がオン時でかつ、GTO回路
のGTOに逆並列接続したダイオードに電流が流れるの
をゲート−カソード間電圧レベル判別回路が判別したと
き、広幅オンゲート信号発生回路をオフさせるととも
に、第2のバイパス抵抗と第2のバイパス用スイッチと
の直列接続体を、GTOのゲート−カソード間に並列に
接続し、この第2のバイパス用スイッチを、一方の入力
である広幅オンゲート指令信号がオンでかつ、もう一方
の入力である第1のアンド回路の出力が広幅オンゲート
信号発生回路をオフさせる信号であった場合に、第2の
バイパス用スイッチにオン信号を出力するアンド機能を
持った第2のアンド回路にて制御することにより、GT
O回路に流れる電流が負方向の場合、つまりGTOに逆
並列接続されたダイオードに電流が流れる期間は、広幅
オンゲート信号発生回路で発生する損失を減少させるこ
とができるようにしたものである。
The semiconductor element driving circuit according to the present invention has a wide on-gate signal generating circuit and a single pulse gate signal generating circuit, and the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines the gate-cathode voltage level of the GTO. Is determined to be higher or lower than a predetermined level, an H or L level determination signal is output, and a first ON GTO wide on-gate command signal and an output of a gate-cathode voltage level determination circuit are input. In the AND circuit, when the wide on-gate command signal from the command signal generating circuit is on and the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines that a current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO of the GTO circuit, The on-gate signal generation circuit is turned off, and the series connection of the second bypass resistor and the second bypass switch is connected to G The second bypass switch is connected in parallel between the gate and the cathode of O. When the wide ON gate command signal as one input is ON and the output of the first AND circuit as the other input is wide, If the signal turns off the on-gate signal generation circuit, the signal is controlled by a second AND circuit having an AND function for outputting an ON signal to the second bypass switch, thereby realizing the GT.
When the current flowing in the O circuit is in the negative direction, that is, during the period when the current flows in the diode connected in anti-parallel to the GTO, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit can be reduced.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による半
導体素子駆動回路の構成を示す回路図である。図におい
て、7はこの半導体素子駆動回路にて駆動制御される半
導体素子であり、ここではインバータ装置の主開閉素子
として用いられるGTOが例示されている。8はこのG
TO7に逆極性で並列に接続されたダイオードであり、
上記GTO7とこのダイオード8とでGTO回路を構成
している。10はこのGTO7のゲート−カソード間に
印加する広幅オンゲート信号を発生する広幅オンゲート
信号発生回路である。20はGTO7のゲート−カソー
ド間に印加するオーバードライブ信号、およびオフゲー
ト信号を発生する単一パルスゲート信号発生回路であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element drive circuit according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 7 denotes a semiconductor element that is driven and controlled by the semiconductor element drive circuit. Here, a GTO used as a main switching element of an inverter device is illustrated. 8 is this G
A diode connected in parallel with the reverse polarity to TO7,
The GTO 7 and the diode 8 constitute a GTO circuit. Reference numeral 10 denotes a wide on-gate signal generating circuit for generating a wide on-gate signal applied between the gate and cathode of the GTO 7. Reference numeral 20 denotes a single pulse gate signal generation circuit that generates an overdrive signal applied between the gate and the cathode of the GTO 7 and an off gate signal.

【0037】上記広幅オンゲート信号発生回路10内に
おいて、17は広幅オンゲート信号用の直流電圧を生成
する広幅オンゲート用電圧源であり、18はこの広幅オ
ンゲート用電圧源17からの直流電圧を平滑化する平滑
コンデンサである。12aは所要時間だけオン動作し
て、広幅オンゲート用電圧源17からの直流電圧より広
幅オンゲート信号を生成するオンゲート用スイッチであ
り、16はこのオンゲート用スイッチ12aと広幅オン
ゲート用電圧源17、平滑コンデンサ18との間に接続
された抵抗である。
In the wide on-gate signal generating circuit 10, reference numeral 17 denotes a wide on-gate voltage source for generating a DC voltage for a wide on-gate signal. It is a smoothing capacitor. Reference numeral 12a denotes an on-gate switch which is turned on for a required time to generate a wide on-gate signal from the DC voltage from the wide on-gate voltage source 17, and 16 denotes this on-gate switch 12a, the wide on-gate voltage source 17, 18 is a resistor connected between the resistor 18.

【0038】また、単一パルスゲート信号発生回路20
内において、27は単一パルスによるオーバードライブ
信号用の直流電圧を生成するオーバードライブ用電圧
源、28はこのオーバードライブ用電圧源27からの直
流電圧を平滑化する平滑コンデンサであり、22aはオ
ーバードライブ用電圧源27からの直流電圧のオン・オ
フを行って、単一パルスのオーバードライブ信号を生成
するオーバードライブ用スイッチ、26はこのオーバー
ドライブ用スイッチ22aとオーバードライブ用電圧源
27、平滑コンデンサ28との間に接続された抵抗であ
る。29は単一パルスによるオフゲート信号用の直流電
圧を生成するオフゲート用電圧源、30はこのオフゲー
ト用電圧源29からの直流電圧を平滑化する平滑コンデ
ンサであり、23aはオフゲート用電圧源29からの直
流電圧のオン・オフを行って、単一パルスのオフゲート
信号を生成するオフゲート用スイッチである。50は上
記オーバードライブ用スイッチ22a、抵抗26、オー
バードライブ用電圧源27、平滑コンデンサ28よりな
るオーバードライブ信号発生回路であり、60は上記オ
フゲート用スイッチ23a、オフゲート用電圧源29、
平滑コンデンサ30よりなるオフゲート信号発生回路で
ある。
The single pulse gate signal generation circuit 20
In the figure, 27 is an overdrive voltage source for generating a DC voltage for an overdrive signal by a single pulse, 28 is a smoothing capacitor for smoothing the DC voltage from the overdrive voltage source 27, and 22a is an overdrive capacitor. An overdrive switch 26 for turning on / off the DC voltage from the drive voltage source 27 to generate a single-pulse overdrive signal. The overdrive switch 26a includes the overdrive switch 22a, the overdrive voltage source 27, and a smoothing capacitor. 28. Reference numeral 29 denotes an off-gate voltage source for generating a DC voltage for an off-gate signal by a single pulse, reference numeral 30 denotes a smoothing capacitor for smoothing the DC voltage from the off-gate voltage source 29, and reference numeral 23a denotes a signal from the off-gate voltage source 29. An off-gate switch that turns on and off a DC voltage and generates a single-pulse off-gate signal. Reference numeral 50 denotes an overdrive signal generation circuit including the overdrive switch 22a, the resistor 26, the overdrive voltage source 27, and the smoothing capacitor 28. Reference numeral 60 denotes the off-gate switch 23a, the off-gate voltage source 29,
This is an off-gate signal generation circuit including a smoothing capacitor 30.

【0039】また、3aはGTO7のオン・オフ指令に
従って、上記オンゲート用スイッチ12a、オーバード
ライブ用スイッチ22a、およびオフゲート用スイッチ
23aを制御するための指令信号を生成する指令信号生
成回路である。41はGTO7のゲート−カソード間の
電圧を監視し、所定のレベルより高いか低いかを判別し
て、HまたはLレベルの判別信号を出力するゲート−カ
ソード間電圧レベル判別回路である。42は指令信号生
成回路3aからのオンGTOの広幅オンゲート指令信号
と、前記ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の
出力とを入力とし、広幅オンゲート指令信号がオン時で
かつ、GTO回路のGTO7に逆並列接続されたダイオ
ード8に電流が流れるのをゲート−カソード間電圧レベ
ル判別回路41が判別したとき、広幅オンゲート信号発
生回路10のオンゲート用スイッチ12aをオフさせる
信号を出力するアンド機能を持った第1のアンド回路4
2である。9cはGTO回路に流れる電流の負方向期間
が終了する際、ゲート−カソード間の電圧差をなくすた
めにゲート−カソード間に並列接続されたプルアップ抵
抗である。
Reference numeral 3a denotes a command signal generation circuit for generating a command signal for controlling the on-gate switch 12a, the overdrive switch 22a, and the off-gate switch 23a in accordance with the GTO 7 on / off command. Reference numeral 41 denotes a gate-cathode voltage level discriminating circuit which monitors the voltage between the gate and cathode of the GTO 7 and discriminates whether the voltage is higher or lower than a predetermined level and outputs an H or L level discrimination signal. Reference numeral 42 designates an input of a wide ON gate command signal of ON GTO from the command signal generating circuit 3a and an output of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41, and when the wide ON gate command signal is ON and the GTO circuit GTO 7 When the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 determines that a current flows through the diode 8 connected in anti-parallel, it has an AND function of outputting a signal for turning off the on-gate switch 12a of the wide on-gate signal generating circuit 10. First AND circuit 4
2. Reference numeral 9c denotes a pull-up resistor connected in parallel between the gate and the cathode to eliminate the voltage difference between the gate and the cathode when the negative period of the current flowing through the GTO circuit ends.

【0040】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態1による半導体素子駆動回路の動作を説明す
るための波形図を図2に示す。図2のaはGTO回路の
電流波形の一例を示したものである。この電流波形a中
の破線部は図中に表されないインバータの他のGTO回
路に流れる電流である。また、電流波形aの正側部分の
電流はGTO回路のGTO7がアノードからカソードに
インバータ電流を流していることを表し、負側部分はG
TO回路のダイオード8がアノードからカソードにイン
バータ電流を流していることを表している。また図2の
b,c,dは図1の指令信号生成回路3aより出力され
る各指令信号にあたる各ゲート信号発生回路のオン・オ
フ指令信号である。この指令信号bは第1のアンド回路
42を介してオンゲート用スイッチ12aを制御し、広
幅オンゲート信号発生回路10を動作させるためのもと
となる広幅オンゲート指令信号である。指令信号cはオ
ーバードライブ用スイッチ22aを制御して、単一パル
スによるGTO7のオーバードライブ信号発生回路50
を動作させるオーバードライブ指令信号である。指令信
号dはオフゲート用スイッチ23aを制御して、オフゲ
ート信号発生回路60を動作させるオフゲート指令信号
である。なお、図1に示すオンゲート用スイッチ12
a、オーバードライブ用スイッチ22a、およびオフゲ
ート用スイッチ23aは全てロウアクティブで動作する
ようになっている。
Next, the operation will be described. Here, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the semiconductor element drive circuit according to the first embodiment. FIG. 2A shows an example of a current waveform of the GTO circuit. A broken line portion in the current waveform a is a current flowing through another GTO circuit of the inverter not shown in the figure. The current on the positive side of the current waveform a indicates that GTO7 of the GTO circuit is passing an inverter current from the anode to the cathode, and the negative side is GTO7.
This indicates that the diode 8 of the TO circuit is passing an inverter current from the anode to the cathode. Also, b, c, and d in FIG. 2 are on / off command signals for the gate signal generation circuits corresponding to the command signals output from the command signal generation circuit 3a in FIG. The command signal b is a wide on-gate command signal that controls the on-gate switch 12a via the first AND circuit 42 and operates the wide on-gate signal generation circuit 10. The command signal c controls the overdrive switch 22a to generate a single pulse of the overdrive signal generation circuit 50 of the GTO 7.
Is an overdrive command signal for operating the. The command signal d is an off-gate command signal that controls the off-gate switch 23a to operate the off-gate signal generation circuit 60. The on-gate switch 12 shown in FIG.
a, the overdrive switch 22a, and the off-gate switch 23a all operate low active.

【0041】図2に示す時刻t0においては、GTO回
路を動作させる広幅オンゲート指令信号bはHレベルと
なっている。その時、オーバードライブ指令信号cもH
レベルとなっているため、オーバードライブ信号発生回
路50はオフとなり、オフゲート信号dはLレベルなの
で、オフゲート信号発生回路60がオンとなっている。
従って、図2に示すGTO7のゲート−カソード間電圧
eはオフゲート用電圧源29からの直流電圧で逆バイア
スされ、スレッシュホールド電圧hよりも低くなる。そ
のため、ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の
出力fはHレベルとなり、よって第1のアンド回路42
の出力gはHレベルとなる。この第1のアンド回路42
の出力gのHレベルによってオンゲート用スイッチ12
aが制御され、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ
動作になる。
At time t0 shown in FIG. 2, wide on-gate command signal b for operating the GTO circuit is at the H level. At that time, the overdrive command signal c is also H
Therefore, the overdrive signal generation circuit 50 is turned off, and the off gate signal d is at the L level, so that the off gate signal generation circuit 60 is turned on.
Therefore, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 shown in FIG. 2 is reverse-biased by the DC voltage from the off-gate voltage source 29, and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes H level, so that the first AND circuit 42
Becomes the H level. This first AND circuit 42
Switch 12 for the on-gate by the H level of the output g of
is controlled, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0042】時刻t1において、GTO回路を動作させ
る広幅オンゲート信号b、およびオーバードライブ指令
信号cがLレベルになる。オーバードライブ指令信号c
がLレベルになると、オーバードライブ信号発生回路5
0がオンになり、そのときオフゲート指令信号dはHレ
ベルになるので、オフゲート信号発生回路60がオフと
なる。GTO回路では図2のaに示すように、GTO7
側に電流が流れているので、GTO7のゲート−カソー
ド間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合部分の順
方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされて、スレッ
シュホールド電圧hよりも高くなる。従って、ゲート−
カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはLレベル
となり、よって第1のアンド回路42の出力gはLレベ
ルとなる。この第1のアンド回路42の出力gのLレベ
ルによってオンゲート用スイッチ12aが制御され、広
幅オンゲート信号発生回路10はオン動作になる。
At time t1, wide on-gate signal b for operating the GTO circuit and overdrive command signal c attain L level. Overdrive command signal c
Goes low, the overdrive signal generation circuit 5
0 is turned on, and at that time, the off-gate command signal d becomes H level, so that the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. In the GTO circuit, as shown in FIG.
, The gate-cathode voltage e of the GTO 7 is forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and is higher than the threshold voltage h. Become. Therefore, the gate
The output f of the inter-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes L level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes L level. The on-gate switch 12a is controlled by the L level of the output g of the first AND circuit 42, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0043】時刻t2になると、GTO回路を動作させ
る広幅オンゲート指令信号bはLレベルであるが、オー
バードライブ指令信号cはHレベルとなる。オーバード
ライブ指令信号cがHレベルになると、オーバードライ
ブ信号発生回路50はオフとなる。なお、オフゲート指
令信号dはHレベルなのでオフゲート信号発生回路60
はオフする。そのとき、GTO回路ではGTO7側に電
流が流れているので、この期間もGTO7のゲート−カ
ソード間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合部分
の順方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされて、ス
レッシュホールド電圧hよりも高くなっている。従っ
て、ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力
fはLレベルとなり、第1のアンド回路42の出力gは
Lレベルとなる。この第1のアンド回路42の出力gの
Lレベルによって広幅オンゲート信号発生回路10はオ
ン動作になり、GTO7のオンを維持するゲート電流I
gがGTO7のゲートに供給される。
At time t2, the wide on-gate command signal b for operating the GTO circuit is at L level, but the overdrive command signal c is at H level. When the overdrive command signal c goes high, the overdrive signal generation circuit 50 turns off. Since the off-gate command signal d is at the H level, the off-gate signal generation circuit 60
Turns off. At this time, in the GTO circuit, since a current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is also forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the gate-cathode PN junction. Therefore, the voltage is higher than the threshold voltage h. Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes L level. The wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on by the L level of the output g of the first AND circuit 42, and the gate current I that keeps the GTO 7 on is maintained.
g is supplied to the gate of GTO7.

【0044】時刻t3においては、GTO回路を動作さ
せる広幅オンゲート指令信号bがHレベルとなり、オー
バードライブ指令信号cはHレベルを維持している。こ
のオーバードライブ指令信号cのHレベルによって、オ
ーバードライブ信号発生回路50はオフとなる。また、
オフゲート指令信号dはLレベルとなるのでオフゲート
信号発生回路60はオンする。従って、GTO7のゲー
ト−カソード間電圧eはオフゲート用電圧源29の直流
電圧で逆バイアスされるため、スレッシュホールド電圧
hよりも低くなり、GTO7はオフ動作に入る。これに
よって、ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の
出力fはHレベル、第1のアンド回路42の出力gはH
レベルとなって、広幅オンゲート信号発生回路10はオ
フ動作になる。
At time t3, wide on-gate command signal b for operating the GTO circuit attains H level, and overdrive command signal c maintains H level. The overdrive signal generating circuit 50 is turned off by the H level of the overdrive command signal c. Also,
Since the off-gate command signal d is at L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, since the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29, it becomes lower than the threshold voltage h, and the GTO 7 enters an off operation. As a result, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 is at the H level, and the output g of the first AND circuit 42 is at the H level.
Level, the wide on-gate signal generation circuit 10 turns off.

【0045】時刻t3から時刻t4への期間は、GTO
7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャリ
アを抜く期間であり、時刻t4においてGTO7のオフ
動作は完了し、以後時刻t5までの間、ゲート電流Ig
はGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流
れていない。
The period from time t3 to time t4 is GTO
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the gate electrode 7. At the time t4, the turning off operation of the GTO 7 is completed.
Flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7.

【0046】時刻t5ではGTO回路の電流aが正方向
であるので、この電流aの方向が負方向に変化する時刻
t7に到達する前までの間、再び時刻t1から時刻t3
と同様の動作を繰り返す。時刻t7付近においてゲート
−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fは、ダイ
オード8に電流が流れはじめてからわずかな時間差をも
たせて時刻t7でHレベルになる。このようにする理由
は、実際にはGTO回路のGTO7側の電流とダイオー
ド8側の電流がクロスする付近の電圧が不安定になるお
それがあるため、スレッシュホールド電圧hをダイオー
ド8側に電流が流れ始めてダイオード8の順方向オン電
圧が確立する程度のマイナス電圧に設定したほうがよい
ためである。また、実際にはこのスレッシュホールド電
圧hにはヒステリシスを持たせた方がよい。よって、こ
の時刻t7において第1のアンド回路42の出力gはH
レベルとなり、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ
動作になる。
At time t5, the current a of the GTO circuit is in the positive direction. Therefore, before time t7 when the direction of this current a changes in the negative direction, the current a is again changed from time t1 to time t3.
The same operation is repeated. Near time t7, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level at time t7 with a slight time difference after the current starts flowing through the diode 8. The reason for this is that the voltage near the crossing of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit may become unstable. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. In practice, it is better to provide the threshold voltage h with hysteresis. Therefore, at this time t7, the output g of the first AND circuit 42 becomes H
Level, and the wide on-gate signal generation circuit 10 turns off.

【0047】時刻t8に至るまでのGTO7のゲート−
カソード間電圧eについては、オフゲート用スイッチ2
3aが理想スイッチであれば、オンゲート用スイッチ1
2aが切り離されるので、GTO7のゲート−カソード
間の電圧はプルアップ抵抗9cによりカソード電位まで
引き上げられようとするが、カソード電位まで引き上げ
られて、再び広幅オンゲート信号発生回路10がオンし
ようとすると、GTO7のアノードショート部に流れて
いる電流によりアノードショート部の順方向オン電圧が
上昇し、再び広幅オンゲート信号発生回路10がオフに
なる動作を繰り返し、GTO7のゲート−カソード間電
圧eは時刻t8に至るまでの期間、スレッシュホールド
電圧hで固定されるようになる。
GTO 7 gate until time t8
Regarding the voltage e between the cathodes, the off-gate switch 2
If 3a is an ideal switch, the on-gate switch 1
Since the gate 2a is disconnected, the voltage between the gate and the cathode of the GTO 7 is pulled up to the cathode potential by the pull-up resistor 9c. However, when the voltage is pulled up to the cathode potential and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on again, The current flowing in the anode short section of the GTO 7 causes the forward ON voltage of the anode short section to increase, and the operation of turning off the wide ON gate signal generation circuit 10 is repeated again. The gate-cathode voltage e of the GTO 7 becomes equal to the time t8. During this period, the threshold voltage h is fixed.

【0048】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。
During the period from time t8 to time t9, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing.

【0049】時刻t10においてはGTO回路の電流a
が負方向となっているが、この時刻t10から時刻t1
1では再び時刻t1から時刻t2と同様の動作を繰り返
す。なお、時刻t10になると、GTO7のオーバード
ライブ指令信号cをLレベルにしてオーバードライブ信
号発生回路50をオンさせて、ゲート−カソード間電圧
eをスレッシュホールド電圧hに固定しておく。この期
間は広幅オンゲート指令信号bがHレベルになる時刻t
12まで継続する。このようにゲート−カソード間電圧
eをスレッシュホールド電圧hに固定しておくのは、ゲ
ート−カソード間電圧レベル判別回路41による電圧判
別を例えばオフゲート用スイッチ23aにFET等を使
用し、当該スイッチの両端に寄生する容量により発生す
るプルアップ抵抗9cとの時定数分の動作遅延されない
ようにするためである。
At time t10, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, but from time t10 to time t1
At 1, the same operation is repeated again from time t1 to time t2. At time t10, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to the L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e is fixed to the threshold voltage h. During this period, the time t at which the wide on-gate command signal b becomes H level
Continue up to 12. The reason why the gate-cathode voltage e is fixed to the threshold voltage h is that the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 determines the voltage by, for example, using an FET or the like for the off-gate switch 23a. This is to prevent an operation delay corresponding to a time constant with the pull-up resistor 9c generated by the parasitic capacitance at both ends.

【0050】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13にてGTO7の
オフ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電
流IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流
しか流れていない。
During the period from time t12 to time t13,
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the off operation of the GTO 7 is completed. Until the time t14, the gate current Ig only maintains the off state of the GTO 7 Only a very small current flows.

【0051】時刻t14においてもGTO回路の電流a
は負方向であり、この時刻t14から時刻t15までの
期間では時刻t10から時刻t11と同様の動作を繰り
返す。なお、時刻t14になると、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41による電圧判別を、例えばオフ
ゲート用スイッチ23aにFET等を使用し、その両端
に寄生する容量により発生するプルアップ抵抗9cとの
時定数分の動作遅延されないように行うために、GTO
7のオーバードライブ指令信号cをLレベルにしてオー
バードライブ信号発生回路50をオンさせ、ゲート−カ
ソード間電圧eを時刻t16までスレッシュホールド電
圧hで固定しておく。
At time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, and during the period from time t14 to time t15, the same operation as that from time t10 to time t11 is repeated. At time t14, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed, for example, by using an FET or the like for the off-gate switch 23a, and using the time constant of the pull-up resistor 9c generated by the parasitic capacitance at both ends. GTO in order not to be delayed
7, the overdrive signal generation circuit 50 is turned on by setting the overdrive command signal c to L level, and the gate-cathode voltage e is fixed at the threshold voltage h until time t16.

【0052】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8に電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16においてゲート−カソード間電圧レベル
判別回路41の出力fをLレベル、第1のアンド回路4
2の出力gをLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回
路10をオン動作にして、GTO7の正方向電流を流す
ためのオン定常ゲート信号として待機するようになる。
よって時刻t16から時刻t17までの期間は、GTO
7はオン動作をすることになる。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. By setting the threshold voltage h of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 to a negative value, the gate-cathode voltage The output f of the level discriminating circuit 41 can have a slight time difference before the current stops flowing through the diode 8. At time t16, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes L level, the first AND Circuit 4
2 is set to the L level, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, and the GTO 7 waits as an on-state gate signal for flowing a positive current.
Therefore, during the period from time t16 to time t17, GTO
7 turns on.

【0053】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18にてGTO7の
オフ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7の
オフ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
During the period from time t17 to time t18,
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and at the time t18, the turning off of the GTO 7 is completed. Not.

【0054】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式のオンゲート制御装置による電
圧レベル判別回路における、アノード−カソード間電圧
を監視するためにGTOオフ期間にはインバータの直流
電圧に対する耐圧が必要なり、特に判別回路1内のダイ
オード1gが耐圧を必要となるという課題を解消するこ
とが可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅オ
ンゲート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が実
現できる。
As described above, according to the first embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In order to monitor the voltage between the anode and the cathode in the voltage level determination circuit of the conventional narrow pulse signal control type transformer on-gate control device shown in FIG. 18, a withstand voltage against the DC voltage of the inverter is required during the GTO off period. In particular, it is possible to obtain an effect that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and an ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit can be obtained. realizable.

【0055】実施の形態2.次にこの発明の実施の形態
2について説明する。図3はこの発明の実施の形態2に
よる半導体素子駆動回路の構成を示す回路図である。図
において、7は半導体素子としてのGTO、8はこのG
TO7とGTO回路を構成しているダイオードである。
10はオンゲート用スイッチ12a、抵抗16、広幅オ
ンゲート用電圧源17、および平滑コンデンサ18より
なる広幅オンゲート信号発生回路である。20はオーバ
ードライブ用スイッチ22a、抵抗26、オーバードラ
イブ用電圧源27、平滑コンデンサ28を備えたオーバ
ードライブ信号発生回路50と、オフゲート用スイッチ
23a、オフゲート電圧源29、平滑コンデンサ30を
備えたオフゲート信号発生回路60よりなる単一パルス
ゲート信号発生回路である。
Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element drive circuit according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, 7 is a GTO as a semiconductor element, and 8 is this GTO.
It is a diode that forms a GTO circuit with TO7.
Reference numeral 10 denotes a wide on-gate signal generating circuit including an on-gate switch 12a, a resistor 16, a wide on-gate voltage source 17, and a smoothing capacitor 18. Reference numeral 20 denotes an overdrive signal generation circuit 50 including an overdrive switch 22a, a resistor 26, an overdrive voltage source 27, and a smoothing capacitor 28; This is a single pulse gate signal generation circuit including a generation circuit 60.

【0056】また、3aはGTO7のオン・オフ指令に
応じた指令信号を生成する指令信号生成回路であり、4
1はGTO7のゲート−カソード間の電圧が所定のレベ
ルより高いか低いかを判別するゲート−カソード間電圧
レベル判別回路、42は広幅オンゲート指令信号がオン
であり、かつGTO回路のダイオード8に電流が流れる
のが検出された場合に、オンゲート用スイッチ12aを
オフさせる第1のアンド回路である。なお、これら各部
は、図1に同一符号を付して示した実施の形態1のそれ
らと同等の部分である。
Reference numeral 3a denotes a command signal generation circuit for generating a command signal corresponding to the GTO 7 on / off command.
Reference numeral 1 denotes a gate-cathode voltage level discriminating circuit for discriminating whether the voltage between the gate and cathode of the GTO 7 is higher or lower than a predetermined level. Reference numeral 42 denotes a wide on-gate command signal that is turned on, and current flows through the diode 8 of the GTO circuit. Is a first AND circuit for turning off the on-gate switch 12a when it is detected that the current flows. These components are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

【0057】43はオンゲート用スイッチ12aに並列
接続された第1のバイパス抵抗であり、オンゲート用ス
イッチ12aがオフした後に、抵抗16とこの第1のバ
イパス抵抗43の直列接続体によりオンゲート用電圧源
17を利用して、GTO7のゲートに微少電流を流すよ
うにするためのものである。なお、この実施の形態2の
半導体素子駆動回路では、GTO7のゲート−カソード
間には、GTO回路に流れる電流の負方向期間が終了す
る際に、GTO7のゲート−カソード間の電圧差をなく
すためのプルアップ抵抗9cは並列に接続されていな
い。このように、この実施の形態2の半導体素子駆動回
路は、プルアップ抵抗9cを省き、オンゲート用スイッ
チ12aに第1のバイパス抵抗43を並列に接続してい
る点で、実施の形態1のそれとは異なっている。
Reference numeral 43 denotes a first bypass resistor connected in parallel to the on-gate switch 12a. After the on-gate switch 12a is turned off, an on-gate voltage source is connected by a series connection of the resistor 16 and the first bypass resistor 43. 17 to allow a very small current to flow through the gate of the GTO 7. In the semiconductor element drive circuit of the second embodiment, the gate-cathode of the GTO 7 is used to eliminate the voltage difference between the gate-cathode of the GTO 7 when the negative direction period of the current flowing in the GTO circuit ends. Are not connected in parallel. As described above, the semiconductor element drive circuit of the second embodiment differs from that of the first embodiment in that the pull-up resistor 9c is omitted and the first bypass resistor 43 is connected in parallel to the on-gate switch 12a. Are different.

【0058】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態2による半導体素子駆動回路の動作を説明す
るための波形図を図4に示す。図4のaはGTO回路の
電流波形の一例を示したものである。この電流波形a中
の破線部は図中に表されないインバータの他のGTO回
路に流れる電流である。また、電流aの正側部分はGT
O回路のGTO7がアノードからカソードにインバータ
電流を流していることを表し、負側部分はGTO回路の
ダイオード8がアノードからカソードにインバータ電流
を流していることを表している。図4のb,c,dは図
3の指令信号生成回路3aから送出される各ゲート信号
発生回路のオン・オフ指令信号であり、bは広幅オンゲ
ート信号発生回路10を動作させるためのもととなる広
幅オンゲート指令信号、cは単一パルスによるGTO7
のオーバードライブ信号発生回路50を動作させるオー
バードライブ指令信号、dはオフゲート信号発生回路6
0を動作させるオフゲート指令信号である。また、図3
に示すオンゲート用スイッチ12a、オーバードライブ
用スイッチ22a、オフゲート用スイッチ23aは全て
ロウアクティブで動作するようになっている。
Next, the operation will be described. Here, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the semiconductor element drive circuit according to the second embodiment. FIG. 4A shows an example of the current waveform of the GTO circuit. A broken line portion in the current waveform a is a current flowing through another GTO circuit of the inverter not shown in the figure. The positive side of the current a is GT
The GTO 7 of the O circuit indicates that an inverter current is flowing from the anode to the cathode, and the negative side indicates that the diode 8 of the GTO circuit is flowing an inverter current from the anode to the cathode. 4B, 4C, and 4D are ON / OFF command signals of the respective gate signal generating circuits sent from the command signal generating circuit 3a of FIG. 3, and b is a source for operating the wide ON gate signal generating circuit 10. GTO7 by a single pulse
Is an overdrive command signal for operating the overdrive signal generation circuit 50, and d is an off-gate signal generation circuit 6.
0 is an off-gate command signal for operating 0. FIG.
The on-gate switch 12a, over-drive switch 22a and off-gate switch 23a shown in FIG.

【0059】図4の時刻t0においては、広幅オンゲー
ト指令信号bはHレベル、オーバードライブ指令信号c
もHレベルであり、このオーバードライブ指令信号cの
Hレベルによって、オーバードライブ信号発生回路50
がオフとなる。そのときオフゲート指令信号dがLレベ
ルなので、オフゲート信号発生回路60し、オンとなっ
ている。従って、GTO7のゲート−カソード間電圧e
はオフゲート用電圧源29の直流電圧で逆バイアスされ
て、スレッシュホールド電圧hよりも低くなる。そのた
め、ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力
fはHレベルとなり、よって第1のアンド回路42の出
力gはHレベルとなる。これによりオンゲート用スイッ
チ12aがオフとなり、広幅オンゲート信号発生回路1
0はオフ動作になる。
At time t0 in FIG. 4, wide on-gate command signal b is at H level and overdrive command signal c
Is also at the H level, and the overdrive signal generation circuit 50
Is turned off. At this time, since the off-gate command signal d is at the L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate-cathode voltage e of GTO7
Is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29, and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes H level. As a result, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 1 is turned off.
0 indicates an off operation.

【0060】時刻t1において、広幅オンゲート指令信
号bとオーバードライブ指令信号cがLレベルになり、
このオーバードライブ指令信号cのLレベルによって、
オーバードライブ信号発生回路50がオンとなる。その
ときオフゲート信号指令dがHレベルになるのでオフゲ
ート信号発生回路60がオフとなる。GTO回路では図
2のaのように、GTO7側に電流が流れているので、
GTO7のゲート−カソード間電圧eはゲート−カソー
ド間のP−N接合部分の順方向オン電圧分だけ正方向に
順バイアスされて、スレッシュホールド電圧hよりも高
くなる。従って、ゲート−カソード間電圧レベル判別回
路41の出力fはLレベルとなるため、第1のアンド回
路42の出力gはLレベルとなる。これによりオンゲー
ト用スイッチ12aがオンとなり、広幅オンゲート信号
発生回路10はオン動作になる。
At time t1, the wide on-gate command signal b and the overdrive command signal c become L level,
By the L level of the overdrive command signal c,
The overdrive signal generation circuit 50 turns on. At that time, the off-gate signal command d goes high, so that the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. In the GTO circuit, as shown in FIG. 2A, a current flows to the GTO 7 side.
The gate-cathode voltage e of the GTO 7 is forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and becomes higher than the threshold voltage h. Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes L level. As a result, the on-gate switch 12a is turned on, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0061】時刻t2になると、広幅オンゲート指令信
号bはLレベルであるが、オーバードライブ指令信号c
はHレベルとなる。オーバードライブ指令信号cがHレ
ベルになると、オーバードライブ信号発生回路50はオ
フとなる。なお、オフゲート指令信号dはHレベルのま
まなのでオフゲート信号発生回路60はオフとなってい
る。そのとき、GTO回路ではGTO7側に電流が流れ
ているので、この期間もGTO7のゲート−カソード間
電圧eはゲート−カソード間のP−N接合部分の順方向
オン電圧分だけ正方向に順バイアスされて、スレッシュ
ホールド電圧hよりも高くなる。従って、ゲート−カソ
ード間電圧レベル判別回路41の出力fと、第1のアン
ド回路42の出力gはともにLレベルとなる。この第1
のアンド回路42の出力gのLレベルによって広幅オン
ゲート信号発生回路10はオン動作になり、GTO7の
オンを維持するゲート電流IgがGTO7のゲートに供
給される。
At time t2, the wide on-gate command signal b is at L level, but the overdrive command signal c
Becomes H level. When the overdrive command signal c goes high, the overdrive signal generation circuit 50 turns off. Since the off-gate command signal d remains at the H level, the off-gate signal generation circuit 60 is off. At this time, in the GTO circuit, since a current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is also forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and cathode during this period. As a result, the voltage becomes higher than the threshold voltage h. Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 and the output g of the first AND circuit 42 both become L level. This first
The wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on by the L level of the output g of the AND circuit 42, and the gate current Ig for maintaining the GTO 7 on is supplied to the gate of the GTO 7.

【0062】時刻t3においては、広幅オンゲート指令
信号bがHレベルとなり、オーバードライブ指令信号c
はHレベルをそのまま維持している。このオーバードラ
イブ指令信号cのHレベルによって、オーバードライブ
信号発生回路50はオフのままとなる。また、オフゲー
ト指令信号dはLレベルとなるのでオフゲート信号発生
回路60はオンする。従って、GTO7のゲート−カソ
ード間電圧eはオフゲート用電圧源29の直流電圧で逆
バイアスされて、スレッシュホールド電圧hよりも低く
なり、GTO7はオフ動作に入る。これにより、ゲート
−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはHレベ
ル、第1のアンド回路42の出力gはHレベルとなっ
て、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作にな
る。
At time t3, wide on-gate command signal b attains H level, and overdrive command signal c
Maintain the H level as it is. Due to the H level of the overdrive command signal c, the overdrive signal generation circuit 50 remains off. Further, since the off-gate command signal d becomes L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29, becomes lower than the threshold voltage h, and the GTO 7 enters an off operation. As a result, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, and the wide on-gate signal generation circuit 10 turns off.

【0063】時刻t3から時刻t4への期間は、GTO
7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャリ
アを抜く期間であり、時刻t4においてGTO7のオフ
動作は完了し、以後時刻t5までの間、ゲート電流Ig
はGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流
れていない。
The period from time t3 to time t4 is GTO
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the gate electrode 7. At the time t4, the turning off operation of the GTO 7 is completed.
Flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7.

【0064】時刻t5においてはGTO回路の電流aが
正の方向であるので、再び時刻1から時刻t3と同様な
動作を時刻t7に到達する前まで繰り返す。時刻t7付
近においてゲート−カソード間電圧レベル判別回路41
の出力fは、ダイオード8に電流が流れはじめてからわ
ずかな時間差をもたせ、時刻t7でHレベルになる。こ
のようにする理由は、実際にはスレッシュホールド電圧
hをGTO回路のGTO7側の電流とダイオード8側の
電流がクロスする付近の電圧が不安定になるおそれがあ
るため、ダイオード8側に電流が流れ始めてダイオード
8の順方向オン電圧が確立する程度のマイナス電圧に設
定したほうがよいためである。よって、この時刻t7に
おいて第1のアンド回路42の出力gはHレベルとな
り、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作にな
る。
At time t5, since the current a of the GTO circuit is in the positive direction, the same operation as from time 1 to time t3 is repeated again before reaching time t7. Near the time t7, the gate-cathode voltage level determining circuit 41
Has a slight time difference after the current starts to flow through the diode 8, and goes high at time t7. The reason for this is that the threshold voltage h may actually become unstable near the intersection of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. Therefore, at time t7, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, and the wide on-gate signal generation circuit 10 turns off.

【0065】次に時刻t8に至るまでの動作について説
明する。ここで、図5はGTOの内部モデルと回路モデ
ルを示した説明図であり、同図のa1は重金属ドープ型
GTOの内部モデルを、a2は重金属ドープ型GTOの
回路モデルを示しており、同図のb1はアノード・エミ
ッタショート型GTOの内部モデルを、b2はアノード
・エミッタショート型GTOの回路モデルを示してい
る。また、図6はGTO回路のダイオード8に電流が流
れて順方向オン電圧が発生したときの回路図を示してい
る。この図6において、7aはアノード・エミッタショ
ート型のGTO7のアノード−ゲート間に寄生するダイ
オード、8aはダイオード8に電流が流れたときに発生
する順方向オン電圧、23bはオフゲート用スイッチ2
3aに寄生する容量である。
Next, the operation until time t8 will be described. Here, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an internal model and a circuit model of the GTO, wherein a1 shows an internal model of the heavy metal-doped GTO, and a2 shows a circuit model of the heavy metal-doped GTO. In the drawing, b1 indicates an internal model of the anode-emitter short GTO, and b2 indicates a circuit model of the anode-emitter short GTO. FIG. 6 is a circuit diagram when a current flows through the diode 8 of the GTO circuit to generate a forward ON voltage. In FIG. 6, reference numeral 7a denotes a diode parasitic between the anode and the gate of the anode-emitter short type GTO 7, 8a denotes a forward ON voltage generated when a current flows through the diode 8, and 23b denotes an off-gate switch 2.
3a is a parasitic capacitance.

【0066】この発明は、特にアノード・エミッタショ
ート型GTOに関するものであるため、その内部モデル
は図5のb1に示す通りであり、GTO7のアノードA
とゲートGとの間には逆並列にダイオードが寄生してい
るため、回路図モデルは図5のb2のように表される。
ここで、GTO7のアノードAを基準にすると、ダイオ
ード8の順方向オン電圧8aの電圧値をVF1、オンゲ
ート用電圧源17の電圧値をV2、GTO7のアノード
A−ゲートG間に寄生するダイオード7aの順方向オン
電圧値をVF3とし、抵抗16の抵抗値をR1、第1の
バイパス抵抗43の抵抗値をR2とすると、Ig=(V
F1+V2−VF3)/(R1+R2)で決まる電流が
GTO7のゲートよりアノードヘ流れる。この電流は通
常のゲート電流Ig=V2/R1より低く、例えば1/
100程度に設定するので、この期間の広幅オンゲート
信号発生回路10の発生ロスは極小になる。これより、
時刻t8に至るまでのゲート−カソード間電圧eについ
ては−(VF1−VF3)が発生することになる。
Since the present invention particularly relates to an anode-emitter short type GTO, its internal model is as shown by b1 in FIG.
Since a diode is parasitically connected between the gate and the gate G in anti-parallel, the circuit diagram model is represented as b2 in FIG.
Here, with reference to the anode A of the GTO 7, the voltage value of the forward ON voltage 8a of the diode 8 is VF1, the voltage value of the on-gate voltage source 17 is V2, and the diode 7a Is VF3, the resistance of the resistor 16 is R1, and the resistance of the first bypass resistor 43 is R2, Ig = (V
A current determined by (F1 + V2-VF3) / (R1 + R2) flows from the gate of GTO7 to the anode. This current is lower than the normal gate current Ig = V2 / R1, for example, 1 /
Since it is set to about 100, the generation loss of the wide on-gate signal generation circuit 10 during this period is minimized. Than this,
-(VF1-VF3) is generated for the gate-cathode voltage e until the time t8.

【0067】なお、この実施の形態2において、実施の
形態1の場合のように、広幅オンゲート信号発生回路1
0をGTO回路のダイオード8側に電流が流れる際に完
全にオフしないのは次の理由からである。すなわち、上
記図6に示すオフゲート用スイッチ23aに、例えばF
ET等を使用した場合、このオフゲート用スイッチ23
aの両端に寄生する容量23bが、オフゲート信号発生
回路60がオンの期間中にオフゲート電圧源29の電圧
まで充電されていた電圧よりダイオード8に電流が流れ
る際に発生する順方向オン電圧8a分だけ減少し、再充
電しないとGTO7のゲート電圧が負電圧のままになっ
てしまうためであり、実施の形態1のようにカソード電
位より充電するよりも、オンゲート電圧源29の電圧よ
り充電した方が遅延せずにすむからである。
In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, wide on-gate signal generating circuit 1
The reason why 0 is not completely turned off when a current flows to the diode 8 side of the GTO circuit is as follows. That is, the off-gate switch 23a shown in FIG.
When ET or the like is used, this off-gate switch 23
The parasitic capacitance 23b at both ends of the terminal a is equal to the forward on-voltage 8a generated when a current flows through the diode 8 from the voltage charged to the voltage of the off-gate voltage source 29 while the off-gate signal generating circuit 60 is on. This is because the gate voltage of the GTO 7 remains negative unless it is recharged. Therefore, it is more preferable to charge the GTO 7 from the voltage of the on-gate voltage source 29 than to charge from the cathode potential as in the first embodiment. Is not delayed.

【0068】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。
During the period from time t8 to time t9, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing.

【0069】時刻t11においてはGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。
At time t11, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3).

【0070】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電流
IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流し
か流れていない。
The period from time t12 to time t13 is
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the turning off of the GTO 7 is completed. Only a very small current is flowing.

【0071】時刻t14においてもGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。
At time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3).

【0072】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8に電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16においてゲート−カソード間電圧レベル
判別回路41の出力fをLレベル、第1のアンド回路4
2の出力gをLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回
路10はオン動作にして、GTO7の正方向電流を流す
ためのオン定常ゲート信号として待機するようになり、
例えばオフゲート用スイッチ23aにFET等を使用し
た場合の当該スイッチの両端に寄生する容量23bを急
速に充電する。よって時刻t16から時刻t17までの
期間は、GTO7はオン動作をすることになる。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. The output f of the level discriminating circuit 41 can have a slight time difference before the current stops flowing through the diode 8. At time t16, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes L level, the first AND Circuit 4
2 is set to the L level, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, and waits as an on-state gate signal for flowing the positive current of the GTO 7.
For example, when an FET or the like is used as the off-gate switch 23a, the capacitor 23b parasitic at both ends of the switch is rapidly charged. Therefore, during the period from time t16 to time t17, the GTO 7 is turned on.

【0073】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7のオ
フ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
During the period from time t17 to time t18,
This is a period in which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and the turning off of the GTO 7 is completed at time t <b> 18, and thereafter, the gate current Ig flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7. Absent.

【0074】以上のように、この実施の形態2において
も、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式のオンゲート制御装置による電
圧レベル判別回路における、アノード−カソード間電圧
を監視するためにGTOオフ期間にはインバータの直流
電圧に対する耐圧が必要になり、特に判別回路1内のダ
イオード1gが耐圧を必要とするという課題を解消する
ことが可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅
オンゲート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が
実現できる。
As described above, also in the second embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In the conventional voltage level discriminating circuit using the on-gate control device of the narrow pulse signal control method shown in FIG. 18, a withstand voltage against the DC voltage of the inverter is required during the GTO off period in order to monitor the voltage between the anode and the cathode. In particular, it is possible to solve the problem that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and the ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit can be obtained. Can be realized.

【0075】実施の形態3.次にこの発明の実施の形態
3について説明する。図7はこの発明の実施の形態3に
よる半導体素子駆動回路の構成を示す回路図であり、実
施の形態2の各部分に相当する部分には図3と同一符号
を付してその説明を省略する。この実施の形態3による
半導体素子駆動回路は実施の形態2の場合と同様に、オ
ンゲート用スイッチ12aに第1のバイパス抵抗43を
並列に接続しておき、ゲート−カソード間電圧レベル判
別回路41でGTO7のゲート−カソード間電圧を監視
し、広幅オンゲート指令信号がオンのときにGTO回路
のGTO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流
れると、第1のアンド回路42の出力で広幅オンゲート
信号発生回路10のオンゲート用スイッチ12aをオフ
させ、オンゲート用スイッチ12aがオフした後に、抵
抗16と第1のバイパス抵抗43の直列接続体を介して
GTO7のゲートに微少電流を流し、アノード・エミッ
タショート型GTOを用いたGTO回路のGTO7に逆
並列されたダイオード8に電流が流れる期間、広幅オン
ゲート信号発生回路10を動作させないようにする回路
であるが、オンゲート用スイッチ12aには、さらにス
イッチが直列に接続されている。
Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element driving circuit according to a third embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. I do. In the semiconductor element driving circuit according to the third embodiment, the first bypass resistor 43 is connected in parallel to the on-gate switch 12a, as in the second embodiment, and the gate-cathode voltage level determination circuit 41 The gate-cathode voltage of the GTO 7 is monitored, and when a current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7 of the GTO circuit when the wide ON gate command signal is ON, the wide ON gate signal is output by the output of the first AND circuit 42. After the on-gate switch 12a of the generating circuit 10 is turned off and the on-gate switch 12a is turned off, a minute current flows to the gate of the GTO 7 through the series connection of the resistor 16 and the first bypass resistor 43, and the anode-emitter short circuit occurs. During the period when current flows through the diode 8 antiparallel to the GTO 7 of the GTO circuit using the Is a circuit that prevents operating the on-gate signal generating circuit 10, the on-gate switch 12a, and is further connected switches in series.

【0076】図において、44がそのオンゲート用スイ
ッチ12aに直列に接続されたゲート電流遮断用スイッ
チであり、指令信号生成回路3aからの広幅オンゲート
指令信号に同期してオン・オフし、GTO7がオフして
いる期間に、オフゲート用スイッチ23aをオンさせる
ために広幅オンゲート信号発生回路10からオフゲート
電圧源29に向かって流れる電流を遮断するためのもの
である。この実施の形態3の半導体素子駆動回路は、当
該ゲート電流遮断用スイッチ44が設けられている点で
実施の形態2とは異なっている。
In the figure, reference numeral 44 denotes a gate current cutoff switch connected in series to the on-gate switch 12a, which is turned on / off in synchronization with a wide on-gate command signal from the command signal generating circuit 3a, and the GTO 7 is turned off. During this period, the current flowing from the wide on-gate signal generation circuit 10 to the off-gate voltage source 29 to turn on the off-gate switch 23a is cut off. The semiconductor element drive circuit according to the third embodiment is different from the second embodiment in that the gate current cutoff switch 44 is provided.

【0077】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態3による半導体素子駆動回路の動作波形も図
4に示すものと同一になる。図4のaはGTO回路の電
流波形の一例を示したもので、この電流波形a中の破線
部は図中に表されないインバータの他のGTO回路に流
れる電流を表し、正側部分はGTO回路のGTO7が、
負側部分はGTO回路のダイオード8がそれぞれインバ
ータ電流を流していることを表している。図4のb,
c,dは図7の指令信号生成回路3aからの各ゲート信
号発生回路のオン・オフ指令信号であり、bは広幅オン
ゲート指令信号、cはオーバードライブ指令信号、dは
オフゲート指令信号である。また、図7に示すオンゲー
ト用スイッチ12a、オーバードライブ用スイッチ22
a、オフゲート用スイッチ23a、およびゲート電流遮
断用スイッチ44は全てロウアクティブで動作するよう
になっている。
Next, the operation will be described. Here, the operation waveforms of the semiconductor element drive circuit according to the third embodiment are the same as those shown in FIG. FIG. 4A shows an example of a current waveform of the GTO circuit. A broken line portion in the current waveform a represents a current flowing in another GTO circuit of the inverter not shown in the figure, and a positive side portion is a GTO circuit. GTO7
The negative part indicates that the diodes 8 of the GTO circuit are each carrying an inverter current. FIG.
c and d are on / off command signals of each gate signal generation circuit from the command signal generation circuit 3a of FIG. 7, b is a wide on-gate command signal, c is an overdrive command signal, and d is an off-gate command signal. Also, the on-gate switch 12a and the overdrive switch 22 shown in FIG.
a, the off-gate switch 23a, and the gate current cut-off switch 44 all operate in a low active state.

【0078】図4の時刻t0においては、広幅オンゲー
ト指令信号bがHレベルなのでゲート電流遮断用スイッ
チ44はオフとなり、オーバードライブ指令信号cもH
レベルなのでオーバードライブ信号発生回路50もオフ
となる。そのときオフゲート指令信号dがLレベルなの
でオフゲート信号発生回路60はオンしている。従っ
て、GTO7のゲート−カソード間電圧eはオフゲート
用電圧源29の直流電圧で逆バイアスされていてスレッ
シュホールド電圧hよりも低いために、ゲート−カソー
ド間電圧レベル判別回路41の出力fはHレベルとな
る。よって第1のアンド回路42の出力gはHレベルと
なり、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作して
いる。
At time t0 in FIG. 4, since the wide width on-gate command signal b is at the H level, the gate current cutoff switch 44 is turned off, and the overdrive command signal c is also at the H level.
Since the level is the level, the overdrive signal generation circuit 50 is also turned off. At this time, since the off-gate command signal d is at the L level, the off-gate signal generation circuit 60 is on. Therefore, since the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and is lower than the threshold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes H level. Becomes Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is off.

【0079】時刻t1においては、広幅オンゲート指令
信号bがLレベルになるのでゲート電流遮断用スイッチ
44はオンとなり、オーバードライブ指令信号cもLレ
ベルになり、オーバードライブ信号発生回路50もオン
となる。また、オフゲート指令信号dがHレベルになる
のでオフゲート信号発生回路60がオフする。そのとき
GTO7側に電流が流れているので、GTO7のゲート
−カソード間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合
部分の順方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされ
て、スレッシュホールド電圧hよりも高くなるため、ゲ
ート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはL
レベルとなる。よって第1のアンド回路42の出力gは
Lレベルとなって、オンゲート用スイッチ12aはオン
となり、広幅オンゲート信号発生回路10はオン動作し
ている。
At time t1, wide-width on-gate command signal b goes low, so that gate current cutoff switch 44 turns on, overdrive command signal c also goes low, and overdrive signal generating circuit 50 also turns on. . Further, since the off-gate command signal d becomes H level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. At this time, since a current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and the threshold voltage h Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L
Level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, the on-gate switch 12a is turned on, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0080】時刻t2になると、広幅オンゲート指令信
号bはLレベルのままであるが、オーバードライブ指令
信号cはHレベルとなるため、ゲート電流遮断用スイッ
チ44はオンとなり、オーバードライブ信号発生回路5
0はオフとなる。また、オフゲート指令信号dはHレベ
ルのままなのでオフゲート信号発生回路60はオフとな
っている。そのときGTO7側に電流が流れているの
で、この期間もGTO7のゲート−カソード間電圧eは
ゲート−カソード間のP−N接合部分の順方向オン電圧
分正方向に順バイアスされていて、スレッシュホールド
電圧hよりも高いため、ゲート−カソード間電圧レベル
判別回路41の出力fはLレベルになる。よって第1の
アンド回路42の出力gはLレベルとなって、オンゲー
ト用スイッチ12aはオンとなる。これにより、広幅オ
ンゲート信号発生回路10がオン動作し、GTO7のゲ
ートにゲート電流Igが供給され、GTO7のオンは維
持される。
At time t2, the wide on-gate command signal b remains at the L level, but the overdrive command signal c attains the H level, so that the gate current cutoff switch 44 is turned on and the overdrive signal generation circuit 5
0 is off. Further, since the off-gate command signal d remains at the H level, the off-gate signal generation circuit 60 is off. At this time, since the current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is also forward-biased in the positive direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode during this period. Since the voltage is higher than the hold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, and the on-gate switch 12a is turned on. As a result, the wide on-gate signal generating circuit 10 is turned on, the gate current Ig is supplied to the gate of the GTO 7, and the GTO 7 is kept on.

【0081】時刻t3においては、広幅オンゲート指令
信号bがHレベルになってゲート電流遮断用スイッチ4
4はオフとなり、オーバードライブ指令信号cはそのま
まHレベルであるためオーバードライブ信号発生回路5
0はオフとなる。また、オフゲート指令信号dはLレベ
ルになるのでオフゲート信号発生回路60はオンとな
る。そのため、GTO7のゲート−カソード間電圧eは
オフゲート用電圧源29の直流電圧で逆バイアスされて
スレッシュホールド電圧hよりも低くなる。従って、G
TO7はオフ動作に入り、ゲート−カソード間電圧レベ
ル判別回路41の出力fはHレベルとなる。よって第1
のアンド回路42の出力gはHレベルとなり、オンゲー
ト用スイッチ12aもオフとなるため、広幅オンゲート
信号発生回路10はオフ動作になる。
At time t3, wide on-gate command signal b attains H level and gate current cutoff switch 4
4 is turned off, and the overdrive command signal c remains at the H level, so that the overdrive signal generation circuit 5
0 is off. Further, since the off-gate command signal d becomes L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, G
TO7 enters an off operation, and the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level. Therefore the first
The output g of the AND circuit 42 goes high, and the on-gate switch 12a is also turned off, so that the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0082】時刻t3から時刻t4までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t4でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t5までの間はゲート電流IgはG
TO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れて
いない。
During the period from time t3 to time t4, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off O7. At time t4, the off operation of GTO7 is completed. Thereafter, until time t5, the gate current Ig becomes G.
Only a small current flows to maintain the OFF state of TO7.

【0083】時刻t5においてはGTO回路の電流aが
正の方向であるので、再び時刻1から時刻t3と同様な
動作を時刻t7に到達する前まで繰り返す。時刻t7付
近においてゲート−カソード間電圧レベル判別回路41
の出力fは、ダイオード8に電流が流れはじめてからわ
ずかな時間差をもたせ、時刻t7でHレベルになる。こ
のようにする理由は、実際にはスレッシュホールド電圧
hをGTO回路のGTO7側の電流とダイオード8側の
電流がクロスする付近の電圧が不安定になるおそれがあ
るため、ダイオード8側に電流が流れ始めてダイオード
8の順方向オン電圧が確立する程度のマイナス電圧に設
定したほうがよいためである。よって第1のアンド回路
42の出力gはHレベルとなり、オンゲート用スイッチ
12aはオフとなって広幅オンゲート信号発生回路10
はオフ動作になる。
At time t5, since the current a of the GTO circuit is in the positive direction, the same operation as from time 1 to time t3 is repeated until time t7. Near the time t7, the gate-cathode voltage level determining circuit 41
Has a slight time difference after the current starts to flow through the diode 8, and goes high at time t7. The reason for this is that the threshold voltage h may actually become unstable near the intersection of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 10
Turns off.

【0084】次に時刻t8に至るまでの動作について説
明する。なお、図8はGTO回路のダイオード8に電流
が流れて順方向オン電圧が発生したときの回路図を示し
ており、各部には図6の相当部分と同一の符号を付して
その説明を省略する。この場合もアノード・エミッタシ
ョート型GTOに関するもので、GTO7の内部モデル
は図5のb1に示す通りであり、そのアノードAとゲー
トGの間に逆並列にダイオードが寄生しているため、回
路図モデルは図5のb2のように表される。GTO7の
アノードAを基準にすると、ダイオード8の順方向オン
電圧8aの電圧値をVF1、オンゲート用電圧源17の
電圧値をV2、GTO7の寄生ダイオード7aの順方向
オン電圧値をVF3とし、抵抗16の抵抗値をR1、第
1のバイパス抵抗43の抵抗値をR2とすると、Ig=
(VF1+V2−VF3)/(R1+R2)で決まる電
流がGTO7のゲートよりアノードヘ流れる。この電流
は通常のゲート電流Ig=V2/R1より低く、例えば
1/100程度に設定するので、この期間の広幅オンゲ
ート信号発生回路10の発生ロスは極小になる。これよ
り、時刻t8に至るまでのゲート−カソード間電圧eに
ついては−(VF1−VF3)が発生することになる。
Next, the operation until time t8 will be described. FIG. 8 is a circuit diagram when a current flows through the diode 8 of the GTO circuit and a forward ON voltage is generated. The same reference numerals as those in FIG. Omitted. This case also relates to an anode-emitter short type GTO. The internal model of the GTO 7 is as shown in b1 of FIG. 5, and a diode is parasitically connected between the anode A and the gate G in anti-parallel. The model is represented as b2 in FIG. With reference to the anode A of the GTO 7, the voltage value of the forward ON voltage 8a of the diode 8 is VF1, the voltage value of the on-gate voltage source 17 is V2, the forward ON voltage value of the parasitic diode 7a of the GTO 7 is VF3, Assuming that the resistance value of R16 is R1 and the resistance value of the first bypass resistor 43 is R2, Ig =
A current determined by (VF1 + V2-VF3) / (R1 + R2) flows from the gate of GTO7 to the anode. Since this current is set lower than the normal gate current Ig = V2 / R1, for example, about 1/100, the generation loss of the wide on-gate signal generation circuit 10 during this period is minimized. Thus,-(VF1-VF3) is generated for the gate-cathode voltage e until the time t8.

【0085】なお、この実施の形態3においては、実施
の形態1の場合のように、広幅オンゲート信号発生回路
10をダイオード8側に電流が流れる際に完全にオフし
ないのは、例えば図8に示すようにオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合、その両端に寄生す
る容量23bが、オフゲート信号発生回路60がオンの
期間中にオフゲート電圧源29の電圧まで充電されてい
た電圧よりダイオード8に電流が流れる際に発生する順
方向オン電圧8a分だけ減少し、再充電しないとゲート
電圧が負電圧のままになってしまうためであり、実施の
形態1のようにカソード電位より充電するよりも、オン
ゲート電圧源29の電圧より充電した方が遅延せずにす
むからである。
In the third embodiment, the reason why the wide on-gate signal generation circuit 10 is not completely turned off when a current flows to the diode 8 side as in the first embodiment is, for example, in FIG. As shown, when an FET or the like is used for the off-gate switch 23a, the parasitic capacitance 23b on both ends of the off-gate switch 23a becomes higher than the voltage charged to the voltage of the off-gate voltage source 29 while the off-gate signal generation circuit 60 is on. Is reduced by the forward ON voltage 8a generated when a current flows through the gate electrode, and the gate voltage remains negative unless recharged. This is because charging does not need to be delayed as compared with the voltage of the on-gate voltage source 29.

【0086】実施の形態2の半導体素子駆動回路では、
GTO7がオフしている期間はオフゲート用スイッチ2
3aがオンするため、広幅オンゲート信号発生回路10
からは電流がオフゲート用電圧源29に向かって流れる
ことになり、それによる損失が抵抗16と第1のバイパ
ス抵抗43に発生しているが、この実施の形態3のよう
に、ゲート電流遮断用スイッチ44を設けることよっ
て、その損失を抑えることが可能となる。
In the semiconductor device driving circuit according to the second embodiment,
While the GTO 7 is off, the off-gate switch 2
3a is turned on, the wide on-gate signal generation circuit 10
Causes a current to flow toward the off-gate voltage source 29, which causes loss to occur in the resistor 16 and the first bypass resistor 43. However, as in the third embodiment, By providing the switch 44, the loss can be suppressed.

【0087】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。
The period from time t8 to time t9 is GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing.

【0088】時刻t11においてはGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。またゲート電流遮断用スイッ
チ44をオンにして、GTO7のゲートに微少なゲート
電流Igを流している。
At time t11, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). Further, the gate current cutoff switch 44 is turned on, and a small gate current Ig flows through the gate of the GTO 7.

【0089】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電流
IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流し
か流れていない。
The period from time t12 to time t13 is
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the turning off of the GTO 7 is completed. Only a very small current is flowing.

【0090】時刻t14においてもGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。またゲート電流遮断用スイッ
チ44をオンにして、GTO7のゲートに微少なゲート
電流Igを流している。
At time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). Further, the gate current cutoff switch 44 is turned on, and a small gate current Ig flows through the gate of the GTO 7.

【0091】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8に電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16でゲート−カソード間電圧レベル判別回
路41の出力fをLレベル、第1のアンド回路42の出
力gをLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回路10
はオン動作にして、GTO7の正方向電流を流すための
オン定常ゲート信号として待機するようになり、例えば
オフゲート用スイッチ23aにFET等を使用した場合
の当該スイッチの両端に寄生する容量23bを急速に充
電する。これによって、時刻t16から時刻t17まで
の期間は、GTO7はオン動作をすることになる。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. By setting the threshold voltage h of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 to minus, the gate-cathode voltage The output f of the level discriminating circuit 41 can have a slight time difference before the current stops flowing through the diode 8, and at time t16, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is set to L level, The output g of the circuit 42 is set to L level, and the wide on-gate signal generation circuit 10
Is turned on, and waits as an on-state gate signal for flowing a positive current of the GTO 7. For example, when an FET or the like is used for the off-gate switch 23 a, the parasitic capacitance 23 b at both ends of the switch is rapidly reduced. To charge. As a result, the GTO 7 turns on during the period from the time t16 to the time t17.

【0092】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7のオ
フ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
The period from time t17 to time t18 is
This is a period in which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and the turning off of the GTO 7 is completed at time t <b> 18, and thereafter, the gate current Ig flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7. Absent.

【0093】以上のように、この実施の形態3において
も、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式のオンゲート制御装置による電
圧レベル判別回路における、アノード−カソード間電圧
を監視するためにGTOオフ期間にはインバータの直流
電圧に対する耐圧が必要になり、特に判別回路1内のダ
イオード1gが耐圧を必要とするという課題を解消する
ことが可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅
オンゲート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が
実現できる。
As described above, also in the third embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In the conventional voltage level discriminating circuit using the on-gate control device of the narrow pulse signal control method shown in FIG. 18, a withstand voltage against the DC voltage of the inverter is required during the GTO off period in order to monitor the voltage between the anode and the cathode. In particular, it is possible to solve the problem that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and the ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit can be obtained. Can be realized.

【0094】実施の形態4.次にこの発明の実施の形態
4について説明する。図9はこの発明の実施の形態4に
よる半導体素子駆動回路の構成を示す回路図であり、実
施の形態2の各部分に相当する部分には図3と同一符号
を付してその説明を省略する。この実施の形態4による
半導体素子駆動回路は実施の形態2の場合と同様に、オ
ンゲート用スイッチ12aに第1のバイパス抵抗43を
並列に接続しておき、ゲート−カソード間電圧レベル判
別回路41でGTO7のゲート−カソード間電圧を監視
し、広幅オンゲート指令信号がオンのときにGTO回路
のGTO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流
れると、第1のアンド回路42の出力で広幅オンゲート
信号発生回路10のオンゲート用スイッチ12aをオフ
させ、オンゲート用スイッチ12aがオフした後に、抵
抗16と第1のバイパス抵抗43の直列接続体を介して
GTO7のゲートに微少電流を流し、アノード・エミッ
タショート型GTOを用いたGTO回路のGTO7に逆
並列されたダイオード8に電流が流れる期間、広幅オン
ゲート信号発生回路10を動作させないようにする回路
であるが、オンゲート用スイッチ12aには第1のバイ
パス抵抗43とスイッチの直列接続体が並列に接続され
ている。
Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element driving circuit according to a fourth embodiment of the present invention. Components corresponding to those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. I do. In the semiconductor element driving circuit according to the fourth embodiment, the first bypass resistor 43 is connected in parallel to the on-gate switch 12a in the same manner as in the second embodiment. The gate-cathode voltage of the GTO 7 is monitored, and when a current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7 of the GTO circuit when the wide ON gate command signal is ON, the wide ON gate signal is output by the output of the first AND circuit 42. After the on-gate switch 12a of the generating circuit 10 is turned off and the on-gate switch 12a is turned off, a minute current flows to the gate of the GTO 7 through the series connection of the resistor 16 and the first bypass resistor 43, and the anode-emitter short circuit occurs. During the period when current flows through the diode 8 antiparallel to the GTO 7 of the GTO circuit using the Is a circuit that prevents operating the on-gate signal generating circuit 10, the series connection of the switch and the first bypass resistor 43 is connected in parallel to the on-gate switch 12a.

【0095】図において、45がそのオンゲート用スイ
ッチ12aに並列に接続された第1のバイパス抵抗43
に直列接続された第1のバイパス用スイッチであり、指
令信号生成回路3aからの広幅オンゲート指令信号に同
期して動作し、オンゲート用電圧源17より抵抗16と
第1のバイパス抵抗43との直列接続体を介してGTO
7のゲートに流している微少電流をオン・オフするもの
である。この実施の形態4による半導体素子駆動回路
は、この第1のバイパス用スイッチ45と第1のバイパ
ス抵抗43との直列接続体がオンゲート用スイッチ12
aに並列に接続されている点で実施の形態2とは異なっ
ている。
In the figure, reference numeral 45 denotes a first bypass resistor 43 connected in parallel to the on-gate switch 12a.
The first bypass switch is connected in series to the switch 16 and operates in synchronization with the wide on-gate command signal from the command signal generation circuit 3a. GTO via connector
7 turns on / off the minute current flowing through the gate. In the semiconductor device drive circuit according to the fourth embodiment, the series connection of the first bypass switch 45 and the first bypass resistor 43 is equivalent to the on-gate switch 12.
The second embodiment is different from the second embodiment in that it is connected in parallel to a.

【0096】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態4による半導体素子駆動回路の動作波形も図
4に示すものと同一になる。図4のaはGTO回路の電
流波形の一例を示したもので、この電流波形a中の破線
部は図中に表されないインバータの他のGTO回路に流
れる電流を表し、正側部分はGTO回路のGTO7が、
負側部分はGTO回路のダイオード8がそれぞれインバ
ータ電流を流していることを表している。図4のb,
c,dは図9の指令信号生成回路3aからの各ゲート信
号発生回路のオン・オフ指令信号であり、bは広幅オン
ゲート指令信号、cはオーバードライブ指令信号、dは
オフゲート指令信号である。また、図9に示すオンゲー
ト用スイッチ12a、オーバードライブ用スイッチ22
a、オフゲート用スイッチ23a、および第1のバイパ
ス用スイッチ45は全てロウアクティブで動作するよう
になっている。
Next, the operation will be described. Here, the operation waveforms of the semiconductor element drive circuit according to the fourth embodiment are the same as those shown in FIG. FIG. 4A shows an example of a current waveform of the GTO circuit. A broken line portion in the current waveform a represents a current flowing in another GTO circuit of the inverter not shown in the figure, and a positive side portion is a GTO circuit. GTO7
The negative part indicates that the diodes 8 of the GTO circuit are each carrying an inverter current. FIG.
c and d are on / off command signals of each gate signal generation circuit from the command signal generation circuit 3a in FIG. 9, b is a wide on-gate command signal, c is an overdrive command signal, and d is an off-gate command signal. Also, the on-gate switch 12a and the overdrive switch 22 shown in FIG.
a, the off-gate switch 23a, and the first bypass switch 45 all operate low active.

【0097】図4の時刻t0においては、広幅オンゲー
ト指令信号bがHレベルなので第1のバイパス用スイッ
チ45はオフとなり、オーバードライブ指令信号cもH
レベルなのでオーバードライブ信号発生回路50もオフ
となる。そのときオフゲート指令信号dはLレベルなの
でオフゲート信号発生回路60はオンしている。従っ
て、GTO7のゲート−カソード間電圧eはオフゲート
用電圧源29の直流電圧で逆バイアスされていてスレッ
シュホールドレベルhよりも低いために、ゲート−カソ
ード間電圧レベル判別回路41の出力fはHレベルとな
る。よって第1のアンド回路42の出力gはHレベルと
なり、オンゲート用スイッチ12aおよび第1のバイパ
ス用スイッチ45がともにオフとなって、広幅オンゲー
ト信号発生回路10はオフ動作している。
At time t0 in FIG. 4, since the wide on-gate command signal b is at the H level, the first bypass switch 45 is turned off, and the overdrive command signal c is also at the H level.
Since the level is the level, the overdrive signal generation circuit 50 is also turned off. At this time, since the off-gate command signal d is at the L level, the off-gate signal generation circuit 60 is on. Therefore, since the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and is lower than the threshold level h, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 becomes H level. Becomes Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a and the first bypass switch 45 are both turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0098】時刻t1においては、広幅オンゲート指令
信号bがLレベルになるので第1のバイパス用スイッチ
45はオンとなり、オーバードライブ指令信号cもLレ
ベルになってオーバードライブ信号発生回路50もオン
となる。また、オフゲート指令信号dがHレベルになる
のでオフゲート信号発生回路60がオフする。そのとき
GTO7側に電流が流れているので、GTO7のゲート
−カソード間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合
部分の順方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされ
て、スレッシュホールド電圧hよりも高くなるため、ゲ
ート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはL
レベルとなる。よって第1のアンド回路42の出力gは
Lレベルとなって、オンゲート用スイッチ12aはオン
となり、広幅オンゲート信号発生回路10はオン動作し
ている。
At time t1, the wide on-gate command signal b goes low, so that the first bypass switch 45 is turned on, the overdrive command signal c goes low, and the overdrive signal generating circuit 50 is turned on. Become. Further, since the off-gate command signal d becomes H level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. At this time, since a current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is forward-biased in the forward direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and the threshold voltage h Therefore, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L
Level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, the on-gate switch 12a is turned on, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0099】時刻t2になると、広幅オンゲート指令信
号bはLレベルのままであるが、オーバードライブ指令
信号cはHレベルとなるため、第1のバイパス用スイッ
チ45はオンとなり、オーバードライブ信号発生回路5
0はオフとなる。また、オフゲート指令信号dはHレベ
ルのままなのでオフゲート信号発生回路60はオフとな
っている。そのときGTO7側に電流が流れているの
で、この期間もGTO7のゲート−カソード間電圧eは
ゲート−カソード間のP−N接合部分の順方向オン電圧
分正方向に順バイアスされていて、スレッシュホールド
電圧hよりも高いため、ゲート−カソード間電圧レベル
判別回路41の出力fはLレベルになる。よって第1の
アンド回路42の出力gはLレベルとなって、オンゲー
ト用スイッチ12aはオンとなる。これにより、広幅オ
ンゲート信号発生回路10がオン動作し、GTO7のゲ
ートにゲート電流Igが供給され、GTO7のオンは維
持される。
At time t2, the wide on-gate command signal b remains at the L level, but the overdrive command signal c goes to the H level, so that the first bypass switch 45 is turned on and the overdrive signal generation circuit 5
0 is off. Further, since the off-gate command signal d remains at the H level, the off-gate signal generation circuit 60 is off. At this time, since the current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is also forward-biased in the positive direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode during this period. Since the voltage is higher than the hold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, and the on-gate switch 12a is turned on. As a result, the wide on-gate signal generating circuit 10 is turned on, the gate current Ig is supplied to the gate of the GTO 7, and the GTO 7 is kept on.

【0100】時刻t3においては、広幅オンゲート指令
信号bがHレベルになって第1のバイパス用スイッチ4
5はオフとなり、オーバードライブ指令信号cはそのま
まHレベルであるためオーバードライブ信号発生回路5
0はオフとなる。また、オフゲート指令信号dはLレベ
ルになるのでオフゲート信号発生回路60はオンとな
る。そのため、GTO7のゲート−カソード間電圧eは
オフゲート用電圧源29の直流電圧で逆バイアスされて
スレッシュホールド電圧hよりも低くなる。従って、G
TO7はオフ動作に入り、ゲート−カソード間電圧レベ
ル判別回路41の出力fはHレベルとなる。よって第1
のアンド回路42の出力gはHレベルとなり、オンゲー
ト用スイッチ12aもオフとなるため、広幅オンゲート
信号発生回路10はオフ動作になる。
At time t3, wide on-gate command signal b attains H level, causing first bypass switch 4
5 is turned off, and the overdrive command signal c remains at the H level.
0 is off. Further, since the off-gate command signal d becomes L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, G
TO7 enters an off operation, and the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level. Therefore the first
The output g of the AND circuit 42 goes high, and the on-gate switch 12a is also turned off, so that the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0101】時刻t3から時刻t4までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t4でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t5までの間はゲート電流IgはG
TO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れて
いない。
The period from time t3 to time t4 is GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off O7. At time t4, the off operation of GTO7 is completed. Thereafter, until time t5, the gate current Ig becomes G.
Only a small current flows to maintain the OFF state of TO7.

【0102】時刻t5においては、GTO回路の電流a
が正の方向であるので、再び時刻1から時刻t3と同様
な動作を時刻t7に到達する前まで繰り返す。時刻t7
付近においてゲート−カソード間電圧レベル判別回路4
1の出力fは、ダイオード8に電流が流れはじめてから
わずかな時間差をもたせ、時刻t7でHレベルになる。
このようにする理由は、実際にはスレッシュホールド電
圧hをGTO回路のGTO7側の電流とダイオード8側
の電流がクロスする付近の電圧が不安定になるおそれが
あるため、ダイオード8側に電流が流れ始めてダイオー
ド8の順方向オン電圧が確立する程度のマイナス電圧に
設定したほうがよいためである。よって第1のアンド回
路42の出力gはHレベルとなり、オンゲート用スイッ
チ12aはオフとなって広幅オンゲート信号発生回路1
0はオフ動作になる。なお、その時、第1のバイパス用
スイッチ45はオンしているので、GTO7のゲートに
はゲート電流Igとして微少電流が流れる。
At time t5, the current a of the GTO circuit
Is a positive direction, so that the same operation from time 1 to time t3 is repeated until time t7 is reached. Time t7
In the vicinity, a gate-cathode voltage level determining circuit 4
The output f of 1 has a slight time difference after the current starts to flow through the diode 8, and goes to the H level at time t7.
The reason for this is that the threshold voltage h may actually become unstable near the intersection of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 1
0 indicates an off operation. At this time, since the first bypass switch 45 is on, a minute current flows as the gate current Ig to the gate of the GTO 7.

【0103】次に時刻t8に至るまでの動作について説
明する。なお、図10はGTO回路のダイオード8に電
流が流れて順方向オン電圧が発生したときの回路図を示
しており、各部には図6の相当部分と同一の符号を付し
てその説明を省略する。この場合もアノード・エミッタ
ショート型GTOに関するもので、GTO7部モデルは
図5のb1に示す通りであり、そのアノードAとゲート
Gの間に逆並列にダイオードが寄生しているため、回路
図モデルは図5のb2のように表される。GTO7のア
ノードAを基準にすると、ダイオード8の順方向オン電
圧8aの電圧値をVF1、オンゲート用電圧源17の電
圧値をV2、GTO7の寄生ダイオード7aの順方向オ
ン電圧値をVF3とし、抵抗16の抵抗値をR1、第1
のバイパス抵抗43の抵抗値をR2とすると、Ig=
(VF1+V2−VF3)/(R1+R2)で決まる電
流がGTO7のゲートよりアノードヘ流れる。この電流
は通常のゲート電流Ig=V2/R1より低く、例えば
1/100程度に設定するので、この期間の広幅オンゲ
ート信号発生回路10の発生ロスは極小になる。これよ
り、時刻t8に至るまでのゲート−カソード間電圧eに
ついては−(VF1−VF3)が発生することになる。
Next, the operation until time t8 will be described. FIG. 10 shows a circuit diagram when a current flows through the diode 8 of the GTO circuit and a forward ON voltage is generated. The same reference numerals as those in FIG. Omitted. This case also relates to an anode-emitter short type GTO. The GTO 7 part model is as shown by b1 in FIG. 5 and a diode is parasitically connected between the anode A and the gate G in anti-parallel. Is represented as b2 in FIG. With reference to the anode A of the GTO 7, the voltage value of the forward ON voltage 8a of the diode 8 is VF1, the voltage value of the on-gate voltage source 17 is V2, the forward ON voltage value of the parasitic diode 7a of the GTO 7 is VF3, 16 is R1, the first
If the resistance value of the bypass resistor 43 is R2, Ig =
A current determined by (VF1 + V2-VF3) / (R1 + R2) flows from the gate of GTO7 to the anode. Since this current is set lower than the normal gate current Ig = V2 / R1, for example, about 1/100, the generation loss of the wide on-gate signal generation circuit 10 during this period is minimized. Thus,-(VF1-VF3) is generated for the gate-cathode voltage e until the time t8.

【0104】なお、この実施の形態4においては、実施
の形態1の場合のように、広幅オンゲート信号発生回路
10をダイオード8側に電流が流れる際に完全にオフし
ないのは、例えば図10に示すようにオフゲート用スイ
ッチ23aにFET等を使用した場合、その両端に寄生
する容量23bが、オフゲート信号発生回路60がオン
の期間中にオフゲート電圧源29の電圧まで充電されて
いた電圧よりダイオード8に電流が流れる際に発生する
順方向オン電圧8a分だけ減少し、再充電しないとゲー
ト電圧が負電圧のままになってしまうためであり、実施
の形態1のようにカソード電位より充電するよりも、オ
ンゲート電圧源29の電圧より充電した方が遅延せずに
すむからである。
In the fourth embodiment, the reason why the wide on-gate signal generating circuit 10 is not completely turned off when a current flows to the diode 8 side as in the first embodiment is, for example, in FIG. As shown, when an FET or the like is used for the off-gate switch 23a, the parasitic capacitance 23b at both ends of the off-gate switch 23a becomes higher than the voltage charged to the voltage of the off-gate voltage source 29 during the period when the off-gate signal generation circuit 60 is on. Is reduced by the forward ON voltage 8a generated when a current flows through the gate electrode, and the gate voltage remains negative unless the battery is recharged. This is because charging does not need to be delayed as compared with the voltage of the on-gate voltage source 29.

【0105】ここで、例えば上記実施の形態3の場合に
は、ゲート電流遮断用スイッチ44が広幅オンゲート信
号発生回路10の出力に直列に接続されているので、そ
れにFET等のスイッチング素子を利用した場合には、
そのオン抵抗によって通常の広幅オンゲート信号出力の
時のロスがその分だけ大きくなるが、この実施の形態4
のように、第1のバイパス抵抗43と第1のバイパス用
スイッチ45の直列接続体をオンゲート用スイッチ12
aに並列に接続することにより、広幅オンゲート信号発
生回路10の出力を直接GTO7のゲートに接続するこ
とができ、実施の形態3のゲート電流遮断用スイッチ4
4による損失を抑えることが可能となる。
Here, for example, in the case of the third embodiment, since the gate current cutoff switch 44 is connected in series to the output of the wide on-gate signal generation circuit 10, a switching element such as an FET is used for it. in case of,
Although the loss at the time of normal wide on-gate signal output is increased by the on-resistance due to the on-resistance.
As described above, the series connection of the first bypass resistor 43 and the first bypass switch 45 is connected to the on-gate switch 12.
a, the output of the wide on-gate signal generation circuit 10 can be directly connected to the gate of the GTO 7, and the gate current cutoff switch 4 of the third embodiment can be connected.
4 can be reduced.

【0106】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。
During the period from time t8 to time t9, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing.

【0107】時刻t11においてはGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。なお、その時、第1のバイパ
ス用スイッチ45は広幅オンゲート指令信号bがLレベ
ルであるためオンしており、GTO7のゲートにはゲー
ト電流Igとして微少電流が流れる。
At time t11, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). At this time, the first bypass switch 45 is on because the wide on-gate command signal b is at the L level, and a very small current flows through the gate of the GTO 7 as the gate current Ig.

【0108】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電流
IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流し
か流れていない。
The period from time t12 to time t13 is
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the turning off of the GTO 7 is completed. Only a very small current is flowing.

【0109】時刻t14においてもGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。なお、その時、第1のバイパ
ス用スイッチ45は広幅オンゲート指令信号bがLレベ
ルになるためオンとなり、GTO7のゲートにはゲート
電流Igとして微少電流が流れる。
Also at time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). At this time, the first bypass switch 45 is turned on because the wide on-gate command signal b is at the L level, and a minute current flows as the gate current Ig to the gate of the GTO 7.

【0110】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8へ電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16でゲート−カソード間電圧レベル判別回
路41の出力f、および第1のアンド回路42の出力g
をLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回路10はオ
ン動作にして、GTO7の正方向電流を流すためのオン
定常ゲート信号として待機するようになり、例えばオフ
ゲート用スイッチ23aにFET等を使用した場合の当
該スイッチの両端に寄生する容量23bを急速に充電す
る。これによって、時刻t16から時刻t17までの期
間、GTO7はオン動作をすることになる。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. By setting the threshold voltage h of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 to a negative value, the gate-cathode voltage is reduced. The output f of the level discriminating circuit 41 can have a slight time difference before the current stops flowing to the diode 8, and at time t16, the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 and the first AND circuit 42 Output g
Is set to the L level, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, and waits as an on-state gate signal for flowing the positive direction current of the GTO 7. For example, when the FET or the like is used for the off-gate switch 23 a, The capacitor 23b parasitic at both ends of the switch is rapidly charged. As a result, the GTO 7 is turned on during the period from the time t16 to the time t17.

【0111】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7のオ
フ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
The period from time t17 to time t18 is
This is a period in which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and the turning off of the GTO 7 is completed at time t <b> 18, and thereafter, the gate current Ig flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7. Absent.

【0112】以上のように、この実施の形態4において
も、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式ゲート制御装置による電圧レベ
ル判別回路における、アノード−カソード間電圧を監視
するためにGTOオフ期間にはインバータの直流電圧に
対する耐圧が必要となり、特に判別回路1内のダイオー
ド1gが耐圧を必要とするという課題を解消することが
可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅オンゲ
ート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が実現で
きる。
As described above, also in the fourth embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In the voltage level discriminating circuit of the conventional narrow pulse signal control type transformer type gate control device shown in FIG. In particular, it is possible to achieve an effect that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and an ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit is realized. it can.

【0113】実施の形態5 次にこの発明の実施の形態5について説明する。図11
はこの発明の実施の形態5による半導体素子駆動回路の
構成を示す回路図であり、実施の形態4の各部分に相当
する部分には図9と同一符号を付してその説明を省略す
る。この実施の形態5による半導体素子駆動回路は実施
の形態4の場合と同様に、オンゲート用スイッチ12a
に第1のバイパス抵抗43と第1のバイパス用スイッチ
45の直列接続体を並列に接続しておき、ゲート−カソ
ード間電圧レベル判別回路41でGTO7のゲート−カ
ソード間電圧を監視し、広幅オンゲート指令信号がオン
のときにGTO回路のGTO7に逆並列接続されたダイ
オード8に電流が流れると、第1のアンド回路42の出
力で広幅オンゲート信号発生回路10のオンゲート用ス
イッチ12aをオフさせ、オンゲート用スイッチ12a
がオフした後に抵抗16と第1のバイパス抵抗43の直
列接続体を介してGTO7のゲートに流す微少電流を第
1のバイパス用スイッチ45でオン・オフし、アノード
・エミッタショート型GTOを用いたGTO回路のGT
O7に逆並列されたダイオード8に電流が流れる期間、
広幅オンゲート信号発生回路10を動作させないように
する回路であるが、第1のバイパス抵抗43と直列接続
された第1のバイパス用スイッチ45を指令信号生成回
路3aからの広幅オンゲート指令信号にて直接制御せ
ず、第1のアンド回路42の出力との論理積によって制
御している。
Embodiment 5 Next, Embodiment 5 of the present invention will be described. FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element drive circuit according to a fifth embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 9 and description thereof is omitted. The semiconductor element driving circuit according to the fifth embodiment has an on-gate switch 12a as in the fourth embodiment.
, A series connection of a first bypass resistor 43 and a first bypass switch 45 is connected in parallel, and a gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 monitors the gate-cathode voltage of the GTO 7 to obtain a wide on-gate. When a current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7 of the GTO circuit when the command signal is on, the output of the first AND circuit 42 turns off the on-gate switch 12a of the wide on-gate signal generation circuit 10 to turn on the on-gate. Switch 12a
A small current flowing to the gate of the GTO 7 through a series connection of the resistor 16 and the first bypass resistor 43 is turned on / off by the first bypass switch 45 after the transistor is turned off, and an anode-emitter short type GTO is used. GT of GTO circuit
A period in which a current flows through the diode 8 antiparallel to O7,
This is a circuit for preventing the wide on-gate signal generation circuit 10 from operating. The first bypass switch 45 connected in series with the first bypass resistor 43 is directly operated by the wide on-gate command signal from the command signal generation circuit 3a. It is controlled by a logical product with the output of the first AND circuit 42 without control.

【0114】図において、46がその第1のバイパス抵
抗43に直列接続された第1のバイパス用スイッチ45
のオン・オフを制御する第2のアンド回路であり、第1
のバイパス用スイッチ45をオンさせるために、第1の
アンド回路42の出力と指令信号生成回路3aからの広
幅オンゲート指令信号を入力とし、第1のアンド回路4
2の出力がオンゲート用スイッチ12aをオフさせる信
号を出力し、かつ広幅オンゲート信号がGTO7をオン
させる信号を出力しているときに、第1のバイパス用ス
イッチ45をオンさせる出力になるアンド機能を持って
いる。この実施の形態5による半導体素子駆動回路は、
この第2のアンド回路46の出力で第1のバイパス用ス
イッチ44のオン・オフを制御している点で実施の形態
4とは異なっている。
In the figure, 46 is a first bypass switch 45 connected in series to the first bypass resistor 43.
A second AND circuit for controlling on / off of the
In order to turn on the bypass switch 45, the output of the first AND circuit 42 and the wide ON gate command signal from the command signal generation circuit 3a are input, and the first AND circuit 4
An output function of turning on the first bypass switch 45 is provided when the output of the second output switch 2a outputs a signal for turning off the on-gate switch 12a and the wide on-gate signal outputs a signal for turning on the GTO 7. have. The semiconductor device driving circuit according to the fifth embodiment is
Embodiment 4 is different from Embodiment 4 in that the output of the second AND circuit 46 controls ON / OFF of the first bypass switch 44.

【0115】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態5による半導体素子駆動回路の動作を説明す
るための波形図を図12に示す。図12のaはGTO回
路の電流波形の一例を示したものである。この電流波形
a中の破線部は図中に表されないインバータの他のGT
O回路に流れる電流である。また、電流aの正側部分は
GTO回路のGTO7がアノードからカソードにインバ
ータ電流を流していることを表し、負側部分はGTO回
路のダイオード8がアノードからカソードにインバータ
電流を流していることを表している。図12のb,c,
dは図11の指令信号生成回路3aからの各ゲート信号
発生回路のオン・オフ指令信号であり、bは広幅オンゲ
ート信号発生回路10を動作させるためのもととなる広
幅オンゲート指令信号、cは単一パルスによるGTO7
のオーバードライブ信号発生回路50を動作させるオー
バードライブ指令信号、dはオフゲート信号発生回路6
0を動作させるオフゲート指令信号である。また、図1
1に示すオンゲート用スイッチ12a、オーバードライ
ブ用スイッチ22a、オフゲート用スイッチ23a、お
よび第1のバイパス用スイッチ45は全てロウアクティ
ブで動作するようになっている。
Next, the operation will be described. Here, FIG. 12 is a waveform diagram for explaining the operation of the semiconductor element drive circuit according to the fifth embodiment. FIG. 12A shows an example of the current waveform of the GTO circuit. The broken line portion in the current waveform a is another GT of the inverter not shown in the figure.
This is the current flowing in the O circuit. The positive side of the current a indicates that the GTO 7 of the GTO circuit is passing an inverter current from the anode to the cathode, and the negative side is that the diode 8 of the GTO circuit is passing an inverter current from the anode to the cathode. Represents. B, c, in FIG.
d is an on / off command signal for each gate signal generation circuit from the command signal generation circuit 3a in FIG. 11, b is a wide on-gate command signal serving as a source for operating the wide on-gate signal generation circuit 10, and c is GTO7 with single pulse
Is an overdrive command signal for operating the overdrive signal generation circuit 50, and d is an off-gate signal generation circuit 6.
0 is an off-gate command signal for operating 0. FIG.
1, the on-gate switch 12a, the overdrive switch 22a, the off-gate switch 23a, and the first bypass switch 45 all operate in a low active state.

【0116】図12の時刻t0においては、広幅オンゲ
ート指令信号bおよびオーバードライブ指令信号cはと
もにHレベルとなっている。このオーバードライブ指令
信号cのHレベルによって、オーバードライブ信号発生
回路50はオフとなっている。そのときオフゲート指令
信号dはLレベルなのでオフゲート信号発生回路60が
オンしている。従って、GTO7のゲート−カソード間
電圧eはオフゲート用電圧源29の直流電圧で逆バイア
スされてスレッシュホールド電圧hよりも低いために、
ゲート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fは
Hレベルとなる。よって第1のアンド回路42の出力g
はHレベルとなり、オンゲート用スイッチ12aはオフ
となる。また、この時には広幅オンゲート指令信号bが
Hレベルであるため、第2のアンド回路46の出力iも
Hレベルになる。従って、第1のバイパス用スイッチ4
5もオフとなって広幅オンゲート信号発生回路10はオ
フ動作している。
At time t0 in FIG. 12, wide on-gate command signal b and overdrive command signal c are both at H level. Due to the H level of the overdrive command signal c, the overdrive signal generation circuit 50 is turned off. At this time, since the off-gate command signal d is at the L level, the off-gate signal generation circuit 60 is on. Accordingly, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and is lower than the threshold voltage h.
The output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42
Becomes H level, and the on-gate switch 12a is turned off. Also, at this time, since the wide on-gate command signal b is at the H level, the output i of the second AND circuit 46 also goes to the H level. Therefore, the first bypass switch 4
5 is also off, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is off.

【0117】時刻t1においては、広幅オンゲート指令
信号bとオーバードライブ指令信号cがともにLレベル
になるので、オーバードライブ信号発生回路50はオー
バードライブ指令信号cのLレベルによってオンにな
る。また、オフゲート指令信号dがHレベルになるので
オフゲート信号発生回路60がオフする。そのときGT
O7側に電流が流れているので、GTO7のゲート−カ
ソード間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合部分
の順方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされて、ス
レッシュホールド電圧hよりも高くなるため、ゲート−
カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはLレベル
となる。よって第1のアンド回路42の出力gはLレベ
ルとなって、オンゲート用スイッチ12aはオンとな
り、広幅オンゲート信号発生回路10はオン動作してい
る。
At time t1, both wide-width on-gate command signal b and overdrive command signal c are at L level, so that overdrive signal generation circuit 50 is turned on by the L level of overdrive command signal c. Further, since the off-gate command signal d becomes H level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. Then GT
Since a current flows to the O7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO7 is forward-biased in the forward direction by an amount corresponding to the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and is higher than the threshold voltage h. The gate is
The output f of the inter-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, the on-gate switch 12a is turned on, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0118】時刻t2になると、広幅オンゲート指令信
号bはLレベルのままであるが、オーバードライブ指令
信号cはHレベルになる。このオーバードライブ指令信
号cはHレベルによって、オーバードライブ信号発生回
路50がオフとなる。また、オフゲート指令信号dはH
レベルのままなのでオフゲート信号発生回路60がオフ
となっている。そのときGTO7側に電流が流れている
ので、この期間もGTO7のゲート−カソード間電圧e
はゲート−カソード間のP−N接合部分の順方向オン電
圧分正方向に順バイアスされており、スレッシュホール
ド電圧hよりも高いため、ゲート−カソード間電圧レベ
ル判別回路41の出力fはLレベルになる。よって第1
のアンド回路42の出力gはLレベルとなって、オンゲ
ート用スイッチ12aはオンとなる。これにより、広幅
オンゲート信号発生回路10はオン動作し、GTO7の
ゲートにゲート電流Igが供給され、GTO7のオンは
維持される。
At time t2, wide-width on-gate command signal b remains at L level, but overdrive command signal c goes to H level. When the overdrive command signal c is at H level, the overdrive signal generation circuit 50 is turned off. The off-gate command signal d is H
Since the level remains, the off-gate signal generation circuit 60 is off. At this time, since the current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e
Is forward-biased in the positive direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode, and is higher than the threshold voltage h. become. Therefore the first
The output g of the AND circuit 42 goes low, and the on-gate switch 12a is turned on. As a result, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, the gate current Ig is supplied to the gate of the GTO 7, and the GTO 7 is kept on.

【0119】時刻t3においては、広幅オンゲート指令
信号bがHレベルになり、オーバードライブ指令信号c
はそのままHレベルを維持している。このオーバードラ
イブ指令信号cのHレベルによってオーバードライブ信
号発生回路50はオフのままとなる。また、オフゲート
指令信号dはLレベルになるのでオフゲート信号発生回
路60はオンとなる。そのため、GTO7のゲート−カ
ソード間電圧eはオフゲート用電圧源29の直流電圧で
逆バイアスされてスレッシュホールド電圧hよりも低く
なる。従って、GTO7はオフ動作に入り、ゲート−カ
ソード間電圧レベル判別回路41の出力fはHレベルと
なる。よって第1のアンド回路42の出力gはHレベル
となり、オンゲート用スイッチ12aもオフとなるた
め、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作にな
る。
At time t3, wide on-gate command signal b attains H level, and overdrive command signal c
Maintain the H level as it is. The overdrive signal generation circuit 50 remains off due to the H level of the overdrive command signal c. Further, since the off-gate command signal d becomes L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, the GTO 7 enters an off operation, and the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level and the on-gate switch 12a is also turned off, so that the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0120】時刻t3から時刻t4までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t4でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t5までの間はゲート電流IgはG
TO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れて
いない。
The period from time t3 to time t4 is GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off O7. At time t4, the off operation of GTO7 is completed. Thereafter, until time t5, the gate current Ig becomes G.
Only a small current flows to maintain the OFF state of TO7.

【0121】時刻t5においては、GTO回路の電流a
が正の方向であるので、再び時刻1から時刻t3と同様
な動作を時刻t7に到達する前まで繰り返す。時刻t7
付近においてゲート−カソード間電圧レベル判別回路4
1の出力fは、ダイオード8に電流が流れはじめてから
わずかな時間差をもたせ、時刻t7でHレベルになる。
このようにする理由は、実際にはスレッシュホールド電
圧hをGTO回路のGTO7側の電流とダイオード8側
の電流がクロスする付近の電圧が不安定になるおそれが
あるため、ダイオード8側に電流が流れ始めてダイオー
ド8の順方向オン電圧が確立する程度のマイナス電圧に
設定したほうがよいためである。よって第1のアンド回
路42の出力gはHレベルとなり、オンゲート用スイッ
チ12aはオフとなって広幅オンゲート信号発生回路1
0はオフ動作になる。なお、このときはじめて、第2の
アンド回路46に入力されている第1のアンド回路42
の出力gがHレベルとなり、指令信号生成回路3aから
の広幅オンゲート指令信号bがLレベルとなるので、第
2のアンド回路46の出力iはLレベルになる。そのた
め、これまでオフしていた第1のバイパス用スイッチ4
5がオンとなり、GTO7のゲートにはゲート電流Ig
として微少電流が流れる。
At time t5, the current a of the GTO circuit
Is a positive direction, so that the same operation from time 1 to time t3 is repeated until time t7 is reached. Time t7
In the vicinity, a gate-cathode voltage level determining circuit 4
The output f of 1 has a slight time difference after the current starts to flow through the diode 8, and goes to the H level at time t7.
The reason for this is that the threshold voltage h may actually become unstable near the intersection of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 1
0 indicates an off operation. At this time, the first AND circuit 42 input to the second AND circuit 46 is first input.
Becomes high, and the wide on-gate command signal b from the command signal generation circuit 3a goes low, so that the output i of the second AND circuit 46 goes low. Therefore, the first bypass switch 4 that has been turned off
5 is turned on, and the gate current Ig is supplied to the gate of GTO7.
And a very small current flows.

【0122】次に時刻t8に至るまでの動作について説
明する。この場合もアノード・エミッタショート型GT
Oに関するもので、GTO7の内部モデルは図5のb1
に示す通りであり、そのアノードAとゲートGの間に逆
並列にダイオードが寄生しているため、回路図モデルは
図5のb2のように表される。GTO7のアノードAを
基準にすると、ダイオード8の順方向オン電圧8aの電
圧値をVF1、オンゲート用電圧源17の電圧値をV
2、GTO7の寄生ダイオード7aの順方向オン電圧値
をVF3とし、抵抗16の抵抗値をR1、第1のバイパ
ス抵抗43の抵抗値をR2とすると、Ig=(VF1+
V2−VF3)/(R1+R2)で決まる電流がGTO
7のゲートGよりアノードAヘ流れる。この電流は通常
のゲート電流Ig=V2/R1より低く、例えば1/1
00程度に設定するので、この期間の広幅オンゲート信
号発生回路10の発生ロスは極小になる。これより、時
刻t8に至るまでのゲート−カソード間電圧eについて
は−(VF1−VF3)が発生することになる。
Next, the operation until time t8 will be described. Also in this case, anode / emitter short type GT
O, and the internal model of GTO7 is b1 in FIG.
Since a diode is parasitically connected between the anode A and the gate G in anti-parallel, the circuit diagram model is represented as b2 in FIG. With reference to the anode A of the GTO 7, the voltage value of the forward ON voltage 8a of the diode 8 is VF1, and the voltage value of the ON gate voltage source 17 is V
2. Assuming that the forward ON voltage value of the parasitic diode 7a of the GTO 7 is VF3, the resistance value of the resistor 16 is R1, and the resistance value of the first bypass resistor 43 is R2, Ig = (VF1 +
The current determined by V2-VF3) / (R1 + R2) is GTO
7 flows to the anode A from the gate G. This current is lower than the normal gate current Ig = V2 / R1, for example, 1/1
Since it is set to about 00, the generation loss of the wide on-gate signal generation circuit 10 during this period is minimized. Thus,-(VF1-VF3) is generated for the gate-cathode voltage e until the time t8.

【0123】なお、この実施の形態5においては、実施
の形態1の場合のように、広幅オンゲート信号発生回路
10をダイオード8側に電流が流れる際に完全にオフし
ないのは、例えば図10に示すようにオフゲート用スイ
ッチ23aにFET等を使用した場合、その両端に寄生
する容量23bが、オフゲート信号発生回路60がオン
の期間中にオフゲート電圧源29の電圧まで充電されて
いた電圧よりダイオード8に電流が流れる際に発生する
順方向オン電圧8a分だけ減少し、再充電しないとゲー
ト電圧が負電圧のままになってしまうためであり、実施
の形態1のようにカソード電位より充電するよりも、オ
ンゲート電圧源29の電圧より充電した方が遅延せずに
すむためである。
In the fifth embodiment, the reason why the wide on-gate signal generation circuit 10 is not completely turned off when a current flows to the diode 8 side as in the first embodiment is, for example, in FIG. As shown, when an FET or the like is used for the off-gate switch 23a, the parasitic capacitance 23b at both ends of the off-gate switch 23a becomes higher than the voltage charged to the voltage of the off-gate voltage source 29 while the off-gate signal generation circuit 60 is on. Is reduced by the forward ON voltage 8a generated when a current flows through the gate electrode, and the gate voltage remains negative unless recharged. This is because the charging is not delayed as compared with the voltage of the on-gate voltage source 29.

【0124】ここで、上記実施の形態4の場合は、通常
のGTO7のオン期間にGTO7のゲートに流れるゲー
ト電流Igは、オンゲート用スイッチ12a側と第1の
バイパス用スイッチ45側とに分流して流れているた
め、第1のバイパス用スイッチ45として電流容量に余
裕を持ったスイッチ素子の選定が必要となるが、第2の
アンド回路46を設けて第1のバイパス用スイッチ45
を制御することにより、ダイオード8に電流が流れる期
間だけを考慮すると、おおよそ実施の形態4の場合の半
分の電流容量のスイッチ素子を選択できるようになる。
In the case of the fourth embodiment, the gate current Ig flowing to the gate of the GTO 7 during the normal GTO 7 on-period is divided between the on-gate switch 12a and the first bypass switch 45. Therefore, it is necessary to select a switch element having a sufficient current capacity as the first bypass switch 45. However, a second AND circuit 46 is provided to provide the first bypass switch 45.
By considering only the period during which a current flows through the diode 8, it becomes possible to select a switch element having a current capacity approximately half that of the fourth embodiment.

【0125】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。また、このとき指令信号生成回路3aより第
2のアンド回路46に入力されている広幅オンゲート指
令信号bがHレベルとなっているので、第2のアンド回
路46の出力はHレベルとなり、第1のバイパス用スイ
ッチ45はオフとなる。
During the period from time t8 to time t9, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing. At this time, since the wide-band on-gate command signal b input from the command signal generation circuit 3a to the second AND circuit 46 is at H level, the output of the second AND circuit 46 is at H level, Is turned off.

【0126】時刻t11においてはGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。なお、その時、第2のアンド
回路46に入力される広幅オンゲート指令信号bはLレ
ベル、第1のアンド回路42の出力gはHレベルとな
る。従って、第2のアンド回路46の出力iはLレベル
出力となって第1のバイパス用スイッチ45はオンとな
り、GTO7のゲートにはゲート電流Igとして微少電
流が流れる。
At time t11, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). At this time, the wide on-gate command signal b input to the second AND circuit 46 becomes L level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes H level. Therefore, the output i of the second AND circuit 46 becomes an L level output, the first bypass switch 45 is turned on, and a very small current flows as a gate current Ig to the gate of the GTO 7.

【0127】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電流
IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流し
か流れていない。またこの期間では、第2のアンド回路
46に入力される広幅オンゲート指令信号bがHレベル
となるので、第2のアンド回路46の出力iはHレベル
となり、第1のバイパス用スイッチ45はオフする。
The period from time t12 to time t13 is
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the turning off of the GTO 7 is completed. Only a very small current is flowing. Also, during this period, the wide on-gate command signal b input to the second AND circuit 46 goes high, so that the output i of the second AND circuit 46 goes high, and the first bypass switch 45 is turned off. I do.

【0128】時刻t14においてもGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第1のバイパス抵抗43の時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。また、その時、第2のアンド
回路46に入力される広幅オンゲート指令信号bがLレ
ベル、第1のアンド回路42の出力gがHレベルとなる
ので、第2のアンド回路46の出力iはLレベルとな
り、第1のバイパス用スイッチ45はオンして、GTO
7のゲートにはゲート電流Igとして微少電流が流れ
る。
At time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the first bypass resistor 43, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). At this time, the wide ON gate command signal b input to the second AND circuit 46 becomes L level, and the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, so that the output i of the second AND circuit 46 becomes L level. Level, the first bypass switch 45 is turned on, and the GTO
A very small current flows as the gate current Ig to the gate 7.

【0129】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8に電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16でゲート−カソード間電圧レベル判別回
路41の出力f、および第1のアンド回路42の出力g
をLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回路10はオ
ン動作にして、GTO7の正方向電流を流すためのオン
定常ゲート信号として待機するようになり、例えばオフ
ゲート用スイッチ23aにFET等を使用した場合の、
当該スイッチの両端に寄生する容量23bを急速に充電
する。これによって時刻t16から時刻t17までの期
間、GTO7はオン動作をすることになる。また、その
時、第2のアンド回路46に入力される広幅オンゲート
指令信号bがLレベル、第1のアンド回路42の出力g
がLレベルとなるので、第2のアンド回路46の出力i
はHレベルとなり、第1のバイパス用スイッチ45はオ
フする。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. By setting the threshold voltage h of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 to a negative value, the gate-cathode voltage The output f of the level discriminating circuit 41 can be made to have a slight time difference before the current stops flowing through the diode 8, and the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 and the first AND circuit 42 at time t16. Output g
Is set to the L level, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, and waits as an on-state gate signal for flowing the positive current of the GTO 7. For example, when the FET or the like is used for the off-gate switch 23a, ,
The capacitor 23b parasitic at both ends of the switch is rapidly charged. As a result, the GTO 7 is turned on during the period from time t16 to time t17. At this time, the wide ON gate command signal b input to the second AND circuit 46 is at L level, and the output g of the first AND circuit 42 is
Becomes L level, the output i of the second AND circuit 46
Is at H level, and the first bypass switch 45 is turned off.

【0130】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7のオ
フ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
The period from time t17 to time t18 is
This is a period in which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and the turning off of the GTO 7 is completed at time t <b> 18, and thereafter, the gate current Ig flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7. Absent.

【0131】以上のように、この実施の形態5において
も、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式ゲート制御装置による電圧レベ
ル判別回路における、アノード−カソード間電圧を監視
するためにGTOオフ期間にはインバータの直流電圧に
対する耐圧が必要となり、特に判別回路1内のダイオー
ド1gが耐圧を必要とするという課題を解消することが
可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅オンゲ
ート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が実現で
きる。
As described above, also in the fifth embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In the voltage level discriminating circuit of the conventional narrow pulse signal control type transformer type gate control device shown in FIG. In particular, it is possible to achieve an effect that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and an ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit is realized. it can.

【0132】実施の形態6.次にこの発明の実施の形態
6について説明する。図13はこの発明の実施の形態6
による半導体素子駆動回路の構成を示す回路図である。
図において、7,8はGTO回路を構成しているGTO
とダイオードであり、10はオンゲート用スイッチ12
a、抵抗16、広幅オンゲート用電圧源17、および平
滑コンデンサ18よりなる広幅オンゲート信号発生回
路、20はオーバードライブ用スイッチ22a、抵抗2
6、オーバードライブ用電圧源27、平滑コンデンサ2
8を備えたオーバードライブ信号発生回路50と、オフ
ゲート用スイッチ23a、オフゲート電圧源29、平滑
コンデンサ30を備えたオフゲート信号発生回路60よ
りなる単一パルスゲート信号発生回路である。また、3
aは指令信号生成回路、41はゲート−カソード間電圧
レベル判別回路、42は第1のアンド回路である。な
お、これら各部は、図1に同一符号を付して示した実施
の形態1のそれらと同等の部分である。
Embodiment 6 FIG. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 shows Embodiment 6 of the present invention.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor element drive circuit according to the first embodiment.
In the figure, 7 and 8 are GTOs constituting the GTO circuit.
And a diode, and 10 is an on-gate switch 12
a, a resistor 16, a wide on-gate voltage source 17, and a wide on-gate signal generation circuit including a smoothing capacitor 18.
6. Overdrive voltage source 27, smoothing capacitor 2
8 and an off-gate signal generation circuit 60 including an off-gate switch 23 a, an off-gate voltage source 29, and a smoothing capacitor 30. Also, 3
a is a command signal generation circuit, 41 is a gate-cathode voltage level discrimination circuit, and 42 is a first AND circuit. These components are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

【0133】9dはGTO回路を形成しているGTO7
のゲートとカソードの間に並列に接続される、GTO7
のカソードからゲートへ流れる電流をバイパスさせるた
めの第2のバイパス抵抗であり、47はこの第2のバイ
パス抵抗9dのGTO7のゲート−カソード間への並列
接続をオン・オフする第2のバイパス用スイッチであ
る。なお、46は図11に同一符号を付して示した実施
の形態5におけるそれと同等のアンド機能を持ち、上記
第2のバイパス用スイッチ47のオン・オフを制御する
第2のアンド回路である。このように、この実施の形態
6の半導体素子駆動回路は、プルアップ抵抗9cに代え
て第2のバイパス抵抗9dと第2のバイパス用スイッチ
47の直列接続体をGTO7のゲート−カソード間に並
列に接続し、その第2のバイパス用スイッチ47のオン
・オフを第2のアンド回路46で制御している点で、実
施の形態1とは異なっている。
9d is a GTO 7 forming a GTO circuit.
GTO7 connected in parallel between the gate and cathode of
And 47, a second bypass resistor for turning on / off a parallel connection of the second bypass resistor 9d between the gate and the cathode of the GTO 7. Switch. Reference numeral 46 denotes a second AND circuit having an AND function equivalent to that of the fifth embodiment shown in FIG. 11 with the same reference numerals and controlling ON / OFF of the second bypass switch 47. . As described above, the semiconductor element drive circuit according to the sixth embodiment includes a series connection of the second bypass resistor 9d and the second bypass switch 47 in parallel between the gate and the cathode of the GTO 7 instead of the pull-up resistor 9c. The second embodiment is different from the first embodiment in that the second AND switch 46 controls ON / OFF of the second bypass switch 47.

【0134】次に動作について説明する。ここで、この
実施の形態6による半導体素子駆動回路の動作波形も図
12に示すものと同一になる。図12のaはGTO回路
の電流波形の一例を示したもので、この電流波形a中の
破線部は図中に表されないインバータの他のGTO回路
に流れる電流を表し、正側部分はGTO回路のGTO7
が、負側部分はGTO回路のダイオード8がそれぞれイ
ンバータ電流を流していることを表している。図12の
b,c,dは図13の指令信号生成回路3aからの各ゲ
ート信号発生回路のオン・オフ指令信号であり、bは広
幅オンゲート指令信号、cはオーバードライブ指令信
号、dはオフゲート指令信号である。また、図13に示
すオンゲート用スイッチ12a、オーバードライブ用ス
イッチ22a、オフゲート用スイッチ23a、および第
2のバイパス用スイッチ47は全てロウアクティブで動
作するようになっている。
Next, the operation will be described. Here, the operation waveforms of the semiconductor element drive circuit according to the sixth embodiment are the same as those shown in FIG. FIG. 12A shows an example of a current waveform of the GTO circuit. A broken line portion in the current waveform a represents a current flowing in another GTO circuit of the inverter not shown in the figure, and a positive side portion is a GTO circuit. GTO7
However, the negative portion indicates that the diodes 8 of the GTO circuit are each carrying an inverter current. 12, b, c, and d are on / off command signals for the respective gate signal generation circuits from the command signal generation circuit 3a in FIG. 13, where b is a wide on-gate command signal, c is an overdrive command signal, and d is off-gate. This is a command signal. Further, the on-gate switch 12a, the overdrive switch 22a, the off-gate switch 23a, and the second bypass switch 47 shown in FIG. 13 all operate low active.

【0135】図12の時刻t0においては、広幅オンゲ
ート指令信号bおよびオーバードライブ指令信号cはと
もにHレベルとなっている。このオーバードライブ指令
信号cのHレベルによってオーバードライブ信号発生回
路50はオフとなっている。そのときオフゲート指令信
号dはLレベルなのでオフゲート信号発生回路60がオ
ンしている。従って、GTO7のゲート−カソード間電
圧eはオフゲート用電圧源29の直流電圧で逆バイアス
されてスレッシュホールド電圧hよりも低いために、ゲ
ート−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはH
レベルとなる。よって第1のアンド回路42の出力gは
Hレベルとなり、オンゲート用スイッチ12aはオフと
なって、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作し
ている。
At time t0 in FIG. 12, wide on-gate command signal b and overdrive command signal c are both at H level. The overdrive signal generation circuit 50 is turned off by the H level of the overdrive command signal c. At this time, since the off-gate command signal d is at the L level, the off-gate signal generation circuit 60 is on. Accordingly, since the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and is lower than the threshold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H
Level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide-width on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0136】時刻t1においては、広幅オンゲート指令
信号bとオーバードライブ指令信号cがともにLレベル
になるので、オーバードライブ信号発生回路50はこの
オーバードライブ指令信号cのLレベルによってオンに
なる。また、オフゲート指令信号dがHレベルになるの
でオフゲート信号発生回路60がオフする。そのときG
TO7側に電流が流れているので、GTO7のゲート−
カソード間電圧eはゲート−カソード間のP−N接合部
分の順方向オン電圧分だけ正方向に順バイアスされて、
スレッシュホールド電圧hよりも高くなるため、ゲート
−カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはLレベ
ルとなる。よって第1のアンド回路42の出力gはLレ
ベルとなって、オンゲート用スイッチ12aはオンとな
り、広幅オンゲート信号発生回路10はオン動作してい
る。
At time t1, both wide-width on-gate command signal b and overdrive command signal c are at L level, so that overdrive signal generation circuit 50 is turned on by the L level of overdrive command signal c. Further, since the off-gate command signal d becomes H level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned off. Then G
Since a current is flowing to the TO7 side, the gate of the GTO7
The voltage e between the cathodes is forward-biased in the forward direction by an amount corresponding to the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode,
Since the voltage becomes higher than the threshold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, the on-gate switch 12a is turned on, and the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on.

【0137】時刻t2になると、広幅オンゲート指令信
号bはLレベルのままであるが、オーバードライブ指令
信号cはHレベルになる。このオーバードライブ指令信
号cのHレベルによってオーバードライブ信号発生回路
50がオフとなる。また、オフゲート指令信号dはHレ
ベルのままなのでオフゲート信号発生回路60がオフと
なっている。そのときGTO7側に電流が流れているの
で、この期間もGTO7のゲート−カソード間電圧eは
ゲート−カソード間のP−N接合部分の順方向オン電圧
分正方向に順バイアスされており、スレッシュホールド
電圧hよりも高いため、ゲート−カソード間電圧レベル
判別回路41の出力fはLレベルになる。よって第1の
アンド回路42の出力gはLレベルとなって、オンゲー
ト用スイッチ12aはオンとなる。これにより、広幅オ
ンゲート信号発生回路10はオン動作し、GTO7のゲ
ートにゲート電流Igが供給され、GTO7のオンは維
持される。
At time t2, wide-width on-gate command signal b remains at L level, but overdrive command signal c attains H level. The overdrive signal generation circuit 50 is turned off by the H level of the overdrive command signal c. Since the off-gate command signal d remains at the H level, the off-gate signal generation circuit 60 is off. At this time, since a current flows to the GTO 7 side, the gate-cathode voltage e of the GTO 7 is also forward-biased in the positive direction by the forward ON voltage of the PN junction between the gate and the cathode during this period. Since the voltage is higher than the hold voltage h, the output f of the gate-cathode voltage level determination circuit 41 becomes L level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes L level, and the on-gate switch 12a is turned on. As a result, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, the gate current Ig is supplied to the gate of the GTO 7, and the GTO 7 is kept on.

【0138】時刻t3においては、広幅オンゲート指令
信号bがHレベルになり、オーバードライブ指令信号c
はそのままHレベルを維持している。このオーバードラ
イブ指令信号cのHレベルによって、オーバードライブ
信号発生回路50はオフのままとなる。また、オフゲー
ト指令信号dはLレベルになるのでオフゲート信号発生
回路60はオンとなる。そのため、GTO7のゲート−
カソード間電圧eはオフゲート用電圧源29の直流電圧
で逆バイアスされてスレッシュホールド電圧hよりも低
くなる。従って、GTO7はオフ動作に入り、ゲート−
カソード間電圧レベル判別回路41の出力fはHレベル
となる。よって第1のアンド回路42の出力gはHレベ
ルとなり、オンゲート用スイッチ12aもオフとなるた
め、広幅オンゲート信号発生回路10はオフ動作にな
る。
At time t3, wide on-gate command signal b goes high, and overdrive command signal c
Maintain the H level as it is. Due to the H level of the overdrive command signal c, the overdrive signal generation circuit 50 remains off. Further, since the off-gate command signal d becomes L level, the off-gate signal generation circuit 60 is turned on. Therefore, the gate of GTO7
The inter-cathode voltage e is reverse-biased by the DC voltage of the off-gate voltage source 29 and becomes lower than the threshold voltage h. Therefore, the GTO 7 enters the off operation, and the gate-
The output f of the inter-cathode voltage level determination circuit 41 becomes H level. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level and the on-gate switch 12a is also turned off, so that the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned off.

【0139】時刻t3から時刻t4までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t4でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t5までの間はゲート電流IgはG
TO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れて
いない。
During the period from time t3 to time t4, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off O7. At time t4, the off operation of GTO7 is completed. Thereafter, until time t5, the gate current Ig becomes G.
Only a small current flows to maintain the OFF state of TO7.

【0140】時刻t5においては、GTO回路の電流a
が正の方向であるので、再び時刻1から時刻t3と同様
な動作を時刻t7に到達する前まで繰り返す。時刻t7
付近においてゲート−カソード間電圧レベル判別回路4
1の出力fは、ダイオード8に電流が流れはじめてから
わずかな時間差をもたせ、時刻t7でHレベルになる。
このようにする理由は、実際にはスレッシュホールド電
圧hをGTO回路のGTO7側の電流とダイオード8側
の電流がクロスする付近の電圧が不安定になるおそれが
あるため、ダイオード8側に電流が流れ始めてダイオー
ド8の順方向オン電圧が確立する程度のマイナス電圧に
設定したほうがよいためである。よって第1のアンド回
路42の出力gはHレベルとなり、オンゲート用スイッ
チ12aはオフとなって広幅オンゲート信号発生回路1
0はオフ動作になる。なお、このときはじめて、第2の
アンド回路46に入力されている第1のアンド回路42
の出力gがHレベルとなり、指令信号生成回路3aから
の広幅オンゲート指令信号bがLレベルとなるので、第
2のアンド回路46の出力iはLレベルになる。これに
よって、それまでオフしていた第2のバイパス用スイッ
チ47がオンとなって、GTO回路のGTO7に逆並列
に接続したダイオード8の順方向オン電圧により、第2
のバイパス抵抗9dを介してGTO7のカソードからの
電流がバイパスされ、GTO7のゲートにはゲート電流
Igとして微少電流が流れる。
At time t5, the current a of the GTO circuit
Is a positive direction, so that the same operation from time 1 to time t3 is repeated until time t7 is reached. Time t7
In the vicinity, a gate-cathode voltage level determining circuit 4
The output f of 1 has a slight time difference after the current starts to flow through the diode 8, and goes to the H level at time t7.
The reason for this is that the threshold voltage h may actually become unstable near the intersection of the current on the GTO 7 side and the current on the diode 8 side of the GTO circuit. This is because it is better to set the voltage to a minus voltage at which the forward ON voltage of the diode 8 is established after the current starts flowing. Therefore, the output g of the first AND circuit 42 becomes H level, the on-gate switch 12a is turned off, and the wide on-gate signal generation circuit 1
0 indicates an off operation. At this time, the first AND circuit 42 input to the second AND circuit 46 is first input.
Becomes high, and the wide on-gate command signal b from the command signal generation circuit 3a goes low, so that the output i of the second AND circuit 46 goes low. As a result, the second bypass switch 47 which has been turned off is turned on, and the forward on voltage of the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7 of the GTO circuit causes the second bypass switch 47 to turn on.
The current from the cathode of the GTO 7 is bypassed through the bypass resistor 9d, and a minute current flows as a gate current Ig to the gate of the GTO 7.

【0141】次に時刻t8に至るまでの動作について説
明する。なお、図14はGTO回路のダイオード8に電
流が流れて順方向オン電圧が発生したときの回路図を示
しており、各部には図6の相当部分と同一の符号を付し
てその説明を省略する。この場合もアノード・エミッタ
ショート型GTOに関するもので、GTO7の内部モデ
ルは図5のb1に示す通りであり、そのアノードAとゲ
ートGの間に逆並列にダイオードが寄生しているため、
回路図モデルは図5のb2のように表される。GTO7
のアノードAを基準にすると、ダイオード8の順方向オ
ン電圧8aの電圧値をVF1、GTO7の寄生ダイオー
ド7aの順方向オン電圧値をVF3とし、第2のバイパ
ス抵抗9dの抵抗値をR3とすると、Ig=(VF1−
VF3)/R3で決まる電流がGTO7のゲートGより
アノードAヘ流れる。この電流は通常のゲート電流Ig
=V2/R1より低く、例えば1/100程度に設定す
るので、この期間の広幅オンゲート信号発生回路10の
発生ロスは極小になる。これにより、時刻t8に至るま
でのゲート−カソード間電圧eについては−(VF1−
VF3)が発生することになる。
Next, the operation until time t8 will be described. FIG. 14 is a circuit diagram when a current flows through the diode 8 of the GTO circuit and a forward ON voltage is generated. The same reference numerals as those in FIG. Omitted. Also in this case, the anode-emitter short type GTO is concerned. The internal model of the GTO 7 is as shown by b1 in FIG. 5, and a diode is parasitically connected between the anode A and the gate G in anti-parallel.
The circuit diagram model is represented as b2 in FIG. GTO7
When the voltage value of the forward ON voltage 8a of the diode 8 is VF1, the forward ON voltage value of the parasitic diode 7a of the GTO 7 is VF3, and the resistance value of the second bypass resistor 9d is R3. , Ig = (VF1-
A current determined by VF3) / R3 flows from the gate G of the GTO 7 to the anode A. This current is equal to the normal gate current Ig.
= V2 / R1, for example, about 1/100, so that the generation loss of the wide on-gate signal generation circuit 10 during this period is minimized. Accordingly, the gate-cathode voltage e until time t8 is-(VF1-
VF3) will occur.

【0142】このように、この実施の形態6において
は、例えば図14に示すようにオフゲート用スイッチ2
3aにFET等を使用した場合、その両端に寄生する容
量23bが、オフゲート信号発生回路60のオン期間中
にオフゲート電圧源29の直流電圧まで充電されていた
電圧よりダイオード8に電流が流れる際に発生する順方
向オン電圧8a分だけ減少して、再充電しないとゲート
電圧が負電圧のままになってしまうのを防止する際、実
施の形態1で用いたプルアップ抵抗9cでは、抵抗値が
高くないとオフ期間中にも損失が発生するのに対して、
第2のアンド回路46の出力でオン・オフされる第2の
バイパス用スイッチ47を設けることにより、第2のバ
イパス抵抗9dの抵抗値を低くすることを可能にし、オ
フゲート用スイッチ23aに寄生する容量23bの再充
電のための遅延を防止している。
As described above, in the sixth embodiment, for example, as shown in FIG.
When an FET or the like is used for 3a, when a current flows through the diode 8 from the voltage charged to the DC voltage of the off-gate voltage source 29 during the on-period of the off-gate signal generation circuit 60 due to the parasitic capacitance 23b at both ends thereof, The pull-up resistor 9c used in the first embodiment has a resistance value that is reduced by the generated forward ON voltage 8a to prevent the gate voltage from remaining negative unless recharged. If not high, losses will occur even during the off period,
By providing the second bypass switch 47 that is turned on / off by the output of the second AND circuit 46, it is possible to reduce the resistance value of the second bypass resistor 9d, and it is parasitic on the off-gate switch 23a. This prevents a delay for recharging the capacitor 23b.

【0143】時刻t8から時刻t9までの期間は、GT
O7をオフ動作させるためにゲート−カソード間のキャ
リアを抜く期間であり、時刻t9でGTO7のオフ動作
が完了し、以後時刻t10までの間はゲート電流Igは
GTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流しか流れ
ていない。また、このとき指令信号生成回路3aより第
2のアンド回路46に入力されている広幅オンゲート指
令信号bがHレベルとなっているので、第2のアンド回
路46の出力iはHレベルとなり、第2のバイパス用ス
イッチ47はオフとなる。
During the period from time t8 to time t9, GT
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed to turn off O7. At time t9, the off operation of GTO7 is completed, and thereafter, until time t10, the gate current Ig only maintains the off state of GTO7. Only a very small current is flowing. Also, at this time, since the wide on-gate command signal b input from the command signal generation circuit 3a to the second AND circuit 46 is at H level, the output i of the second AND circuit 46 is at H level, The second bypass switch 47 is turned off.

【0144】時刻t11においてはGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第2のバイパス抵抗9dの時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。なお、その時、第2のアンド
回路46に入力される広幅オンゲート指令信号bはLレ
ベル、第1のアンド回路の出力gはHレベルとなる。従
って、それらが入力される第2のアンド回路46の出力
iはLレベルとなって第2のバイパス用スイッチ47は
オンとなる。第2のバイパス用スイッチ47がオンする
と、GTO回路のGTO7に逆並列に接続したダイオー
ド8の順方向オン電圧8aによって、GTO7のゲート
にはゲート電流Igとして微少電流が流れる。
At time t11, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the second bypass resistor 9d and the second bypass resistor 9d, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). At this time, the wide on-gate command signal b input to the second AND circuit 46 goes low, and the output g of the first AND circuit goes high. Accordingly, the output i of the second AND circuit 46 to which they are input becomes L level, and the second bypass switch 47 is turned on. When the second bypass switch 47 is turned on, a small current flows as a gate current Ig to the gate of the GTO 7 due to the forward ON voltage 8a of the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 7 of the GTO circuit.

【0145】時刻t12から時刻t13までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t13でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後時刻t14までの間はゲート電流
IgはGTO7のオフ状態を維持するだけの微少電流し
か流れていない。またこの期間では、第2のアンド回路
46に入力される広幅オンゲート指令信号bがHレベル
となるので、第2のアンド回路46の出力iはHレベル
となり、第2のバイパス用スイッチ47はオフする。
The period from time t12 to time t13 is
This is a period during which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7. At time t13, the turning off of the GTO 7 is completed. Only a very small current is flowing. Also, during this period, the wide on-gate command signal b input to the second AND circuit 46 goes high, so that the output i of the second AND circuit 46 goes high, and the second bypass switch 47 is turned off. I do.

【0146】時刻t14においてもGTO回路の電流a
が負方向であるが、ゲート−カソード間電圧レベル判別
回路41による電圧判別を、例えばオフゲート用スイッ
チ23aにFET等を使用した場合に、当該スイッチの
両端に寄生する容量23bにより発生する、抵抗16と
第2のバイパス抵抗9dの時定数分の動作遅延されない
ように行うためには、GTO7のオーバードライブ指令
信号cをLレベルにしてオーバードライブ信号発生回路
50をオンさせ、ゲート−カソード間電圧eを−(VF
1−VF3)にしておく。また、その時、第2のアンド
回路46に入力される広幅オンゲート指令信号bがLレ
ベル、第1のアンド回路42の出力がHレベルとなるの
で、第2のアンド回路46の出力iはLレベルとなり、
第2のバイパス用スイッチ47はオンして、GTO7の
ゲートにはゲート電流Igとして微少電流が流れる。
At time t14, the current a of the GTO circuit
Is in the negative direction, the voltage discrimination by the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 is performed by, for example, when a FET or the like is used for the off-gate switch 23a, a resistor 16b generated by a capacitor 23b parasitic at both ends of the switch. In order not to delay the operation by the time constant of the second bypass resistor 9d and the second bypass resistor 9d, the overdrive command signal c of the GTO 7 is set to L level to turn on the overdrive signal generation circuit 50, and the gate-cathode voltage e To-(VF
1-VF3). Also, at this time, the wide on-gate command signal b input to the second AND circuit 46 goes low, and the output of the first AND circuit 42 goes high, so that the output i of the second AND circuit 46 goes low. Becomes
The second bypass switch 47 is turned on, and a minute current flows through the gate of the GTO 7 as the gate current Ig.

【0147】時刻t16はGTO回路の電流aの方向が
負から正に切り替わるときであり、ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路41のスレッシュホールド電圧hを
マイナスにしておくことにより、ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路41の出力fに、ダイオード8に電流
が流れ終わる前にわずかな時間差をもたせることがで
き、時刻t16でゲート−カソード間電圧レベル判別回
路41の出力f、および第1のアンド回路42の出力g
をLレベルにし、広幅オンゲート信号発生回路10はオ
ン動作にして、GTO7の正方向電流を流すためのオン
定常ゲート信号として待機するようになり、例えばオフ
ゲート用スイッチ23aにFET等を使用した場合の、
当該スイッチの両端に寄生する容量23bを急速に充電
する。これによって時刻t16から時刻t17までの期
間、GTO7はオン動作をすることになる。また、その
時、第2のアンド回路46に入力される広幅オンゲート
指令信号bがLレベル、第1のアンド回路42の出力g
がLレベルとなるので、第2のアンド回路46の出力i
はHレベルとなり、第2のバイパス用スイッチ47はオ
フする。
At time t16, the direction of the current a of the GTO circuit is switched from negative to positive. By setting the threshold voltage h of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 to a minus value, the gate-cathode voltage is reduced. The output f of the level discriminating circuit 41 can be made to have a slight time difference before the current stops flowing through the diode 8, and the output f of the gate-cathode voltage level discriminating circuit 41 and the first AND circuit 42 at time t16. Output g
Is set to the L level, the wide on-gate signal generation circuit 10 is turned on, and waits as an on-state gate signal for flowing the positive current of the GTO 7. For example, when the FET or the like is used for the off-gate switch 23a, ,
The capacitor 23b parasitic at both ends of the switch is rapidly charged. As a result, the GTO 7 is turned on during the period from time t16 to time t17. At this time, the wide ON gate command signal b input to the second AND circuit 46 is at L level, and the output g of the first AND circuit 42 is
Becomes L level, the output i of the second AND circuit 46
Is at H level, and the second bypass switch 47 is turned off.

【0148】時刻t17から時刻t18までの期間は、
GTO7をオフ動作させるためにゲート−カソード間の
キャリアを抜く期間であり、時刻t18でGTO7のオ
フ動作が完了し、以後、ゲート電流IgはGTO7のオ
フ状態を維持するだけの微少電流しか流れていない。
The period from time t17 to time t18 is
This is a period in which the carrier between the gate and the cathode is removed in order to turn off the GTO 7, and the turning off of the GTO 7 is completed at time t <b> 18, and thereafter, the gate current Ig flows only a small current enough to maintain the off state of the GTO 7. Absent.

【0149】以上のように、この実施の形態5において
も、GTO回路に流れる電流が負方向の場合、つまりG
TO7に逆並列接続されたダイオード8に電流が流れる
期間は、広幅オンゲート信号発生回路10で発生する損
失をなくすことができるようになるため、図15に示し
た従来のGTOのパルストランス方式のオンゲート制御
装置における、インバータ出力の半サイクル期間連続す
る広幅オンゲート信号をGTO7に加えるようになって
いるため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート制御
装置が大型で高価になるという課題を解消することが可
能となり、同様に、図17に示す従来のオンゲート制御
装置についても、インバータ出力の半サイクル期間連続
する広幅のオンゲート信号をGTO7に加えるようにな
っているため、ゲート回路の消費電力が大きく、ゲート
制御装置が大型で高価になるという課題を解消すること
が可能となり、また、図18に示す従来の狭幅パルス信
号制御方式トランス方式ゲート制御装置による電圧レベ
ル判別回路における、アノード−カソード間電圧を監視
するためにGTOオフ期間にはインバータの直流電圧に
対する耐圧が必要になり、特に判別回路1内のダイオー
ド1gが耐圧を必要とするという課題を解消することが
可能となるなどの効果が得られ、また広幅式広幅オンゲ
ート信号発生回路の安定性をもつ理想的な回路が実現で
きる。
As described above, also in the fifth embodiment, when the current flowing through the GTO circuit is in the negative direction,
During the period in which the current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the TO 7, the loss generated in the wide on-gate signal generation circuit 10 can be eliminated, so that the conventional GTO pulse transformer type on-gate shown in FIG. Since a wide on-gate signal that is continuous for half a cycle of the inverter output in the control device is applied to the GTO 7, the problem that the power consumption of the gate circuit is large and the gate control device becomes large and expensive can be solved. Similarly, the conventional on-gate control device shown in FIG. 17 also applies a wide on-gate signal to the GTO 7 that is continuous for a half cycle of the inverter output. It is possible to solve the problem that the control device is large and expensive. In order to monitor the voltage between the anode and the cathode in the voltage level discriminating circuit of the conventional narrow pulse signal control type transformer type gate control device shown in FIG. 18, a withstand voltage against the DC voltage of the inverter is required during the GTO off period. In particular, it is possible to solve the problem that the problem that the diode 1g in the discrimination circuit 1 requires a withstand voltage can be solved, and an ideal circuit having the stability of the wide-type wide-on-gate signal generation circuit can be obtained. realizable.

【0150】[0150]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、GT
Oのゲートとカソードの間にプルアップ抵抗を接続する
ように構成したので、GTO回路に流れる電流の負方向
期間が終了する際、GTOのゲート−カソード間の電位
差がなくなるため、GTO回路に流れる電流が負方向の
場合、つまりGTOに逆並列接続されたダイオードに電
流が流れている期間は、オンゲート信号が出力されなく
なってゲート電流値が減少し、オンゲート用スイッチで
発生する損失をなくすことが可能になる効果がある。
As described above, according to the present invention, the GT
Since the pull-up resistor is connected between the gate and the cathode of O, when the negative direction period of the current flowing through the GTO circuit ends, the potential difference between the gate and the cathode of the GTO disappears, so that the current flows through the GTO circuit. When the current is in the negative direction, that is, during the period when the current is flowing through the diode connected in anti-parallel to the GTO, the on-gate signal is not output and the gate current value is reduced, thereby eliminating the loss that occurs in the on-gate switch. There is an effect that becomes possible.

【0151】この発明によれば、オンゲート用スイッチ
に第1のバイパス抵抗を並列に接続するように構成した
ので、オンゲート用スイッチがオフした後、広幅オンゲ
ート信号発生回路の抵抗とこのバイパス抵抗の直流接続
体によって微少電流が流れ、GTO回路に流れる電流が
負方向の場合、つまりGTOに逆並列接続されたダイオ
ードに電流が流れている期間は、ゲート電流値が減少
し、オンゲート用スイッチで発生する損失を少なくする
ことが可能となる効果がある。
According to the present invention, since the first bypass resistor is connected in parallel to the on-gate switch, after the on-gate switch is turned off, the resistance of the wide on-gate signal generating circuit and the DC of the bypass resistor are reduced. When the minute current flows through the connection body and the current flowing in the GTO circuit is in the negative direction, that is, during the period when the current flows through the diode connected in anti-parallel to the GTO, the gate current value decreases and is generated by the on-gate switch. There is an effect that the loss can be reduced.

【0152】この発明によれば、オンゲート用スイッチ
に第1のバイパス抵抗を並列に接続するとともに、広幅
オンゲート信号発生回路とGTOのゲートの間にゲート
電流遮断用スイッチを直列に接続するように構成したの
で、オンゲート用スイッチで発生する損失を少なくする
ことが可能となるばかりか、GTOがオフしている期間
にオフゲート用スイッチがオンするため、オンゲート信
号発生回路からオフゲート電圧源に向かって流れる電流
を遮断することによって、当該電流によって発生する広
幅オンゲート信号発生回路の抵抗と第1のバイパス抵抗
による損失を抑えることが可能になるなどの効果があ
る。
According to the present invention, the first bypass resistor is connected in parallel to the on-gate switch, and the gate current cutoff switch is connected in series between the wide on-gate signal generation circuit and the gate of the GTO. As a result, not only can the loss generated in the on-gate switch be reduced, but also because the off-gate switch is turned on while the GTO is off, the current flowing from the on-gate signal generation circuit to the off-gate voltage source is reduced. And blocking the resistance of the wide on-gate signal generation circuit generated by the current and the loss by the first bypass resistance.

【0153】この発明によれば、オンゲート用スイッチ
に第1のバイパス抵抗を並列に接続するとともに、この
第1のバイパス抵抗に直列に第1のバイパス用スイッチ
を接続するように構成したので、オンゲート用スイッチ
で発生する損失を少なくすることが可能となるばかり
か、オンゲート用スイッチがGTOのゲートに直接接続
されるため、スイッチ素子としてFETスイッチ等を利
用してもそのオン抵抗の影響はなくなり、通常のオンゲ
ート信号電流によってこのFETスイッチ等のオン抵抗
による損失をなくすことが可能になるなどの効果があ
る。
According to the present invention, the first bypass resistor is connected in parallel to the on-gate switch, and the first bypass switch is connected in series to the first bypass resistor. In addition to reducing the loss that occurs in the switch for ON, the ON-gate switch is directly connected to the gate of the GTO, so even if an FET switch or the like is used as a switch element, the influence of the ON resistance is eliminated, There is an effect that the loss due to the on-resistance of the FET switch or the like can be eliminated by the normal on-gate signal current.

【0154】この発明によれば、第1のバイパス抵抗と
第1のバイパス用スイッチの直列接続体をオンゲート用
スイッチと並列に接続するとともに、この第1のバイパ
ス用スイッチを第2のアンド回路の出力で制御するよう
に構成したので、オンゲート用スイッチで発生する損失
を少なくすることが可能となり、FETスイッチ等のオ
ン抵抗による損失をなくすことが可能になるばかりか、
第1のバイパス用スイッチの電流容量に余裕を持たせる
必要がなくなり、小さな電流容量のスイッチ素子を選択
することが可能となるなどの効果がある。
According to the present invention, the series connection of the first bypass resistor and the first bypass switch is connected in parallel with the on-gate switch, and the first bypass switch is connected to the second AND circuit. Since it is configured to be controlled by the output, it is possible to reduce the loss generated by the on-gate switch, and it is possible to eliminate the loss due to the on-resistance of the FET switch, etc.
It is not necessary to provide a margin for the current capacity of the first bypass switch, and it is possible to select a switch element having a small current capacity.

【0155】この発明によれば、GTOのゲートとカソ
ードの間に第2のバイパス抵抗と第2のバイパス用スイ
ッチの直列接続体を接続するように構成したので、GT
O回路に流れる電流の負方向期間が終了する際、GTO
のゲート−カソード間の電位差がなくなって、オンゲー
ト用スイッチで発生する損失をなくすことが可能とな
り、また、オフゲート用スイッチにFET等使用した場
合でも、そのスイッチ両端に寄生する容量の影響を防止
するため、高抵抗値が要求されていたプルアップ抵抗の
位置に、低抵抗値の第2のバイパス抵抗を挿入すればよ
くなり、オフゲート用スイッチの寄生容量を再充電する
ための遅延がなくなるなどの効果がある。
According to the present invention, the series connection of the second bypass resistor and the second bypass switch is connected between the gate and the cathode of the GTO.
When the negative direction period of the current flowing through the O circuit ends, GTO
The potential difference between the gate and the cathode is eliminated, and the loss generated in the on-gate switch can be eliminated. Even when an FET or the like is used for the off-gate switch, the effect of the parasitic capacitance on both ends of the switch is prevented. Therefore, it is sufficient to insert the second bypass resistor having a low resistance value at the position of the pull-up resistor for which a high resistance value was required, and the delay for recharging the parasitic capacitance of the off-gate switch is eliminated. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による半導体素子駆
動回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施の形態1の半導体素子駆動回路の動作を
説明するための波形図である。
FIG. 2 is a waveform chart for explaining an operation of the semiconductor element drive circuit according to the first embodiment;

【図3】 この発明の実施の形態2による半導体素子駆
動回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 実施の形態2,3および4の半導体素子駆動
回路の動作を説明するための波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart for explaining operations of the semiconductor element drive circuits according to the second, third, and fourth embodiments.

【図5】 GTOの内部モデルと回路モデルを示す説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an internal model and a circuit model of a GTO.

【図6】 実施の形態2のGTO回路のダイオードに電
流が流れて、順方向オン電圧が発生したときの回路図で
ある。
FIG. 6 is a circuit diagram when a current flows through a diode of the GTO circuit according to the second embodiment to generate a forward ON voltage.

【図7】 この発明の実施の形態3による半導体素子駆
動回路を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 実施の形態3のGTO回路のダイオードに電
流が流れて、順方向オン電圧が発生したときの回路図で
ある。
FIG. 8 is a circuit diagram when a current flows through a diode of the GTO circuit according to the third embodiment to generate a forward ON voltage.

【図9】 この発明の実施の形態4による半導体素子駆
動回路を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 実施の形態4および5のGTO回路のダイ
オードに電流が流れて、順方向オン電圧が発生したとき
の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram when a current flows through the diodes of the GTO circuits according to the fourth and fifth embodiments and a forward ON voltage is generated.

【図11】 この発明の実施の形態5による半導体素子
駆動回路を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 実施の形態5および6の半導体素子駆動回
路の動作を説明するための波形図である。
FIG. 12 is a waveform chart for explaining the operation of the semiconductor element drive circuits according to the fifth and sixth embodiments.

【図13】 この発明の実施の形態6による半導体素子
駆動回路を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a semiconductor element drive circuit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】 実施の形態6のGTO回路のダイオードに
電流が流れて、順方向オン電圧が発生したときの回路図
である。
FIG. 14 is a circuit diagram when a current flows through a diode of the GTO circuit according to the sixth embodiment to generate a forward ON voltage.

【図15】 従来のパルストランスを用いた広幅パルス
信号制御方式のオンゲート制御装置を示す回路図であ
る。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a conventional on-gate control device of a wide pulse signal control method using a pulse transformer.

【図16】 上記従来のパルストランスを用いた広幅パ
ルス信号制御方式のオンゲート制御装置の信号波形図で
ある。
FIG. 16 is a signal waveform diagram of an on-gate control device of the wide pulse signal control method using the conventional pulse transformer.

【図17】 従来の他の広幅パルス信号制御方式のオン
ゲート制御装置を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing another conventional on-gate control device using a wide pulse signal control method.

【図18】 従来のパルストランスを用いた狭幅パルス
信号制御方式のオンゲート制御装置を示す回路図であ
る。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a conventional narrow-pulse signal control type on-gate control device using a pulse transformer.

【図19】 上記従来のパルストランスを用いた狭幅パ
ルス信号制御方式のオンゲート制御装置の動作を説明す
るための波形図である。
FIG. 19 is a waveform chart for explaining the operation of the above-described on-gate control device using a narrow pulse signal control method using a pulse transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3a 指令信号生成回路、7 GTO、8 ダイオー
ド、9c プルアップ抵抗、9d 第2のバイパス抵
抗、10 広幅オンゲート信号発生回路、20 単一パ
ルスゲート信号発生回路、41 ゲート−カソード間電
圧レベル判別回路、42 第1のアンド回路、43 第
1のバイパス抵抗、44 ゲート電流遮断用スイッチ、
45 第1のバイパス用スイッチ、46 第2のアンド
回路、47第2のバイパス用スイッチ。
3a command signal generation circuit, 7 GTO, 8 diode, 9c pull-up resistor, 9d second bypass resistor, 10 wide on-gate signal generation circuit, 20 single pulse gate signal generation circuit, 41 gate-cathode voltage level determination circuit, 42 first AND circuit, 43 first bypass resistor, 44 gate current cutoff switch,
45 First bypass switch, 46 Second AND circuit, 47 Second bypass switch.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アノード・エミッタショート型のゲート
ターンオフ・サイリスタを駆動するための、前記ゲート
ターンオフ・サイリスタのゲート−カソード間に印加す
る広幅オンゲート信号を発生する広幅オンゲート信号発
生回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間に印加する単一パルスのオーバードライブ信号、およ
びオフゲート信号を発生する単一パルスゲート信号発生
回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間電圧レベルが所定のレベルより高いか低いかを判別し
て、ハイまたはロウレベルの判別信号を出力するゲート
−カソード間電圧レベル判別回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのオン・オフ指令に
従って、前記広幅オンゲート信号発生回路と単一パルス
ゲート信号発生回路を制御するための指令信号を生成す
る指令信号生成回路と、 前記指令信号生成回路が生成した広幅オンゲート指令信
号と前記ゲート−カソード間電圧レベル判別回路の出力
とを入力とし、前記広幅オンゲート指令信号がオン時で
かつ、前記ゲートターンオフ・サイリスタに逆並列接続
されてゲートターンオフ・サイリスタ回路を形成するダ
イオードに電流が流れるのを、前記ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路が判別したときに、その出力が前記
広幅オンゲート信号発生回路をオフさせる信号となるア
ンド機能を持った第1のアンド回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間に並列接続され、前記ゲートターンオフ・サイリスタ
回路に流れる電流の負方向期間が終了する際、ゲート−
カソード間の電圧差をなくすためのプルアップ抵抗とを
備えた半導体素子駆動回路。
A wide on-gate signal generating circuit for generating a wide on-gate signal applied between a gate and a cathode of the gate turn-off thyristor for driving an anode-emitter short type gate turn-off thyristor; A single pulse overdrive signal applied between the gate and the cathode of the thyristor and a single pulse gate signal generating circuit for generating an off-gate signal; and a gate turn-off thyristor having a gate-cathode voltage level higher than a predetermined level. A gate-cathode voltage level discriminating circuit for discriminating whether it is high or low and outputting a high or low level discrimination signal; a wide on-gate signal generating circuit and a single pulse according to an on / off command of the gate turn-off thyristor Gate signal generation A command signal generation circuit for generating a command signal for controlling a circuit; and a wide on-gate command signal generated by the command signal generation circuit and an output of the gate-cathode voltage level discrimination circuit. When the signal is on, and when the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines that a current flows through a diode which is connected in anti-parallel to the gate turn-off thyristor and forms a gate turn-off thyristor circuit, A first AND circuit having an AND function whose output is a signal for turning off the wide ON-gate signal generating circuit; When the negative period of
A semiconductor element drive circuit comprising a pull-up resistor for eliminating a voltage difference between cathodes.
【請求項2】 アノード・エミッタショート型のゲート
ターンオフ・サイリスタを駆動するための、前記ゲート
ターンオフ・サイリスタのゲート−カソード間に印加す
る広幅オンゲート信号を発生する広幅オンゲート信号発
生回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間に印加する単一パルスのオーバードライブ信号、およ
びオフゲート信号を発生する単一パルスゲート信号発生
回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間電圧レベルが所定のレベルより高いか低いかを判別し
て、ハイまたはロウレベルの判別信号を出力するゲート
−カソード間電圧レベル判別回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのオン・オフ指令に
従って、前記広幅オンゲート信号発生回路と単一パルス
ゲート信号発生回路を制御するための指令信号を生成す
る指令信号生成回路と、 前記指令信号生成回路が生成した広幅オンゲート指令信
号と前記ゲート−カソード間電圧レベル判別回路の出力
とを入力とし、前記広幅オンゲート指令信号がオン時で
かつ、前記ゲートターンオフ・サイリスタに逆並列接続
されてゲートターンオフ・サイリスタ回路を形成するダ
イオードに電流が流れるのを、前記ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路が判別したときに、その出力が前記
広幅オンゲート信号発生回路をオフさせる信号となるア
ンド機能を持った第1のアンド回路と、 前記広幅オンゲート信号発生回路のオンゲート用スイッ
チに並列接続され、前記オンゲート用スイッチに流れる
電流をバイパスさせる第1のバイパス抵抗とを備えた半
導体素子駆動回路。
2. A wide on-gate signal generating circuit for generating a wide on-gate signal applied between a gate and a cathode of the gate turn-off thyristor for driving an anode-emitter short type gate turn-off thyristor; A single pulse overdrive signal applied between the gate and the cathode of the thyristor and a single pulse gate signal generating circuit for generating an off-gate signal; and a gate turn-off thyristor having a gate-cathode voltage level higher than a predetermined level. A gate-cathode voltage level determining circuit that determines whether the signal is high or low and outputs a high or low level determination signal; Gate signal generation A command signal generation circuit for generating a command signal for controlling a circuit; and a wide on-gate command signal generated by the command signal generation circuit and an output of the gate-cathode voltage level discrimination circuit. When the signal is on, and when the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines that a current flows through a diode which is connected in anti-parallel to the gate turn-off thyristor and forms a gate turn-off thyristor circuit, A first AND circuit having an AND function whose output is a signal for turning off the wide on-gate signal generation circuit; and a parallel connection to an on-gate switch of the wide on-gate signal generation circuit, bypassing a current flowing through the on-gate switch. And a first bypass resistor.
【請求項3】 広幅オンゲート信号発生回路とゲートタ
ーンオフ・サイリスタのゲートとの間に、指令信号生成
回路より出力される広幅オンゲート指令信号と同期して
オン・オフするゲート電流遮断用スイッチを直列に接続
したことを特徴とする請求項2記載の半導体素子駆動回
路。
3. A gate current cutoff switch that is turned on / off in synchronization with a wide on-gate command signal output from a command signal generating circuit is connected in series between a wide on-gate signal generating circuit and a gate of a gate turn-off thyristor. 3. The semiconductor device drive circuit according to claim 2, wherein the circuit is connected.
【請求項4】 広幅オンゲート信号発生回路のオンゲー
ト用スイッチに並列に接続されている第1のバイパス抵
抗に、指令信号生成回路より出力される広幅オンゲート
指令信号と同期してオン・オフする第1のバイパス用ス
イッチを直列に接続したことを特徴とする請求項2記載
の半導体素子駆動回路。
4. A first bypass resistor connected in parallel to an on-gate switch of a wide on-gate signal generation circuit, a first bypass resistor which is turned on / off in synchronization with a wide on-gate command signal output from a command signal generation circuit. 3. The semiconductor element drive circuit according to claim 2, wherein said bypass switches are connected in series.
【請求項5】 一方の入力を指令信号生成回路からの広
幅オンゲート指令信号とし、もう一方の入力を第1のア
ンド回路の出力とする第2のアンド回路を有し、 前記広幅オンゲート指令信号がオンでかつ、前記第1の
アンド回路の出力が広幅オンゲート信号発生回路のオン
ゲート用スイッチをオフさせるものであった場合に、前
記第2のアンド回路の出力で第1のバイパス用スイッチ
をオンにすることを特徴とする請求項4記載の半導体素
子駆動回路。
5. A second AND circuit having one input as a wide on-gate command signal from a command signal generation circuit and the other input as an output of a first AND circuit, wherein the wide on-gate command signal is When it is ON and the output of the first AND circuit turns off the ON gate switch of the wide ON gate signal generation circuit, the output of the second AND circuit turns ON the first bypass switch. 5. The semiconductor device drive circuit according to claim 4, wherein:
【請求項6】 アノード・エミッタショート型のゲート
ターンオフ・サイリスタを駆動するための、前記ゲート
ターンオフ・サイリスタのゲート−カソード間に印加す
る広幅オンゲート信号を発生する広幅オンゲート信号発
生回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間に印加する単一パルスのオーバードライブ信号、およ
びオフゲート信号を発生する単一パルスゲート信号発生
回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲート−カソード
間電圧レベルが所定のレベルより高いか低いかを判別し
て、ハイまたはロウレベルの判別信号を出力するゲート
−カソード間電圧レベル判別回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのオン・オフ指令に
従って、前記広幅オンゲート信号発生回路と単一パルス
ゲート信号発生回路を制御するための指令信号を生成す
る指令信号生成回路と、 前記指令信号生成回路が生成した広幅オンゲート指令信
号と前記ゲート−カソード間電圧レベル判別回路の出力
とを入力とし、前記広幅オンゲート指令信号がオン時で
かつ、前記ゲートターンオフ・サイリスタに逆並列接続
されてゲートターンオフ・サイリスタ回路を形成するダ
イオードに電流が流れるのを、前記ゲート−カソード間
電圧レベル判別回路が判別したときに、その出力が前記
広幅オンゲート信号発生回路をオフさせる信号となるア
ンド機能を持った第1のアンド回路と、 前記ゲートターンオフ・サイリスタのゲートとカソード
の間に並列に接続される、前記ゲートターンオフ・サイ
リスタのカソードからゲートに流れる電流をバイパスさ
せるための第2のバイパス抵抗と、 前記第2のバイパス抵抗の前記ゲートターンオフ・サイ
リスタのゲート−カソード間への並列接続をオン・オフ
する第2のバイパス用スイッチと、 一方の入力である前記広幅オンゲート指令信号がオンで
かつ、もう一方の入力である前記第1のアンド回路の出
力が前記広幅オンゲート信号発生回路をオフさせる信号
であった場合に、前記第2のバイパス用スイッチにオン
信号を出力するアンド機能を持った第2のアンド回路と
を備えた半導体素子駆動回路。
6. A wide on-gate signal generating circuit for generating a wide on-gate signal applied between a gate and a cathode of the gate turn-off thyristor for driving an anode-emitter short type gate turn-off thyristor; A single pulse overdrive signal applied between the gate and the cathode of the thyristor and a single pulse gate signal generating circuit for generating an off-gate signal; and a gate turn-off thyristor having a gate-cathode voltage level higher than a predetermined level. A gate-cathode voltage level discriminating circuit for discriminating whether it is high or low and outputting a high or low level discrimination signal; a wide on-gate signal generating circuit and a single pulse according to an on / off command of the gate turn-off thyristor Gate signal generation A command signal generation circuit for generating a command signal for controlling a circuit; and a wide on-gate command signal generated by the command signal generation circuit and an output of the gate-cathode voltage level discrimination circuit. When the signal is on, and when the gate-cathode voltage level discriminating circuit determines that a current flows through a diode which is connected in anti-parallel to the gate turn-off thyristor and forms a gate turn-off thyristor circuit, A first AND circuit having an AND function whose output is a signal for turning off the wide ON-gate signal generating circuit; and a gate of the gate turn-off thyristor, which is connected in parallel between a gate and a cathode of the gate turn-off thyristor. A second bypass for bypassing the current flowing from the cathode to the gate. A second bypass switch for turning on / off a parallel connection of the second bypass resistor between the gate and the cathode of the gate turn-off thyristor; and a wide on-gate command signal which is one input is turned on. And, when the output of the first AND circuit, which is the other input, is a signal for turning off the wide ON gate signal generation circuit, an AND function of outputting an ON signal to the second bypass switch is provided. And a second AND circuit having the same.
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