JP2503675Y2 - ダイオ―ド並列構造体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、負荷電圧補償装置等でダイオードの順方向
電圧降下特性を利用して所定の電圧降下を得る目的で用
いられるダイオード並列構造体に関するものである。

［従来の技術］ 負荷電圧補償装置は、電源側と負荷との間に順方向極
性で直列に接続され直流電圧を降下させて、負荷電圧を
所要値に設定するものである。従来、負荷電圧補償装置
等では、電源から給電される負荷の直流電圧を所要の値
に設定するために、ダイオードの順方向電圧降下特性を
利用している。負荷電圧補償装置では、通常少なくとも
１つのダイオードを冷却体に固定したダイオードスタッ
クを数個ないし十数個直列に接続して使用する。第４図
は、ダイオードスタック１の構成の一例を示したもので
あり、同図において２はシリコンダイオード等のダイオ
ード素子であり、３は外周部に放熱フィン等の放熱手段
を備えた冷却体である。この例ではダイオード２のアノ
ードが熱冷却体３と電気的に導通して一体に形成されて
ダイオードスタックを構成している。なお、ダイオード
スタックの典型的な構成は、１個乃至数個のダイオード
が１個の冷却体に固定され、冷却体をダイオードの一方
の極性の端子として利用するものと、ダイオードと冷却
体との間を電気的に絶縁するものとがある。

通電電流容量を増加させる場合には、第６図（Ａ）に
示すように複数個のダイオードスタックにそれぞれ設け
られた複数のダイオードD11〜D16及びD21〜D26を直列接
続してなる２つのダイオード直列回路を並列接続したダ
イオード並列構造体を用いる。ダイオード並列構造体と
しては、第６図（Ｂ）に示すよう、一対のダイオードD1
1及びD21,D12及びD22…を並列接続した並列ユニットを
複数個直列に接続したものもある。従来は、複数個のダ
イオードスタックを横置きに配置した基台に、相降るダ
イオードスタックどうしを直接接触させないが相互に近
接させて固定している。

［考案が解決しようとする課題］ 半導体素子は使用温度に応じて特性が変化する。一般
的にダイオード素子として用いられるシリコンダイオー
ドの場合でも、第５図に示したようにその順方向電圧降
下特性は温度により異なってくる。第５図において、曲
線T1は温度T1のときのダイオード電流Ifと順方向電圧降
下Vfの関係を示しており、曲線T2は温度T2のときのダイ
オード電流Ifと順方向電圧降下Vfの関係を示している。
なお温度はT1＞T2の関係にある。

そして実際には、複数のダイオードスタックを温度差
のない場合に設置することは難しく、また各ダイオード
スタックのダイオードとして順方向電圧特性が同じもの
を揃えることも困難である。したがって各ダイオードス
タックの設置場所の温度差が大きくなると、温度の高い
位置に配置されたダイオードスタックのダイオードの電
圧降下が小さくなって流れる電流が小さくなる。また流
れる電流が大きくなると、発熱量が増大して更に温度差
が増大し、並列回路の電流値に不平衡が発生する。その
結果、並列回路の一方の直列回路を構成するダイオード
の温度が許容温度を超えてしまう問題があった。そのた
めに、必要以上の電流容量をもつダイオードを使用しな
ければならない等の問題があった。

本考案の目的は、ダイオードスタックを用いて構成す
るダイオード並列構造体において、ダイオードスタック
の取付位置の温度差による影響を抑制して、平衡した通
電電流を流すことができるダイオード並列構造体を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案においては、少なくとも１個のダイオードが冷
却体に固定されてなる複数個のダイオードスタックを所
定の間隔を開けて横に並べて配置して２本のダイオード
スタック列を構成する。この２本のダイオードスタック
列を上下に配置されるダイオドスタックが熱的影響を及
ぼすことができる距離をあけて上下に配置する。２本の
ダイオードスタック列から、少なくとも１個のダイオー
ドスタックを交互に順番に選択して第１及び第２のダイ
オードスタック群を構成し、第１及び第２のダイオード
スタック群の各ダイオードスタックのダイオードを電気
的に直列接続して第１及び第２のダイオード直列回路を
構成する。そして第１及び第２のダイオード直列回路を
並列接続してダイオード並列構造体を構成する。

［作用］ 上下に配置される２本のダイオードスタックのうち、
下側に配置されるダイオードスタック列を構成する各ダ
イオードスタックから放出された熱は、空気の対流や熱
放射により上側に位置するダイオードスタック列の対応
するダイオードスタックを加熱する。本考案において
は、並列接続される第１及び第２のダイオード直列回路
を形成するために選択する第１及び第２のダイオードス
タック群を、上下に配置される２本のダイオードスタッ
ク列から交互に少なくとも１個のダイオードスタックを
選択して構成する。そのため、第１及び第２のダイオー
ドスタック群を構成するダイオードスタックのうち、上
側に配置されるダイオードスタックは下側に配置される
他方のダイオードスタック群を構成するダイオードスタ
ックの放熱によって加熱されることになり、第１及び第
２のダイオードスタック群を構成するダイオードスタッ
クが相互に平衡した熱的影響を及ぼし合う。その結果、
第１及び第２のダイオード直列回路の順方向抵抗が平衡
し、流れる電流値の平衡化が図られ、第１及び第２のダ
イオード直列回路の一方だけに大きな電流が流れるよう
なことがなくなり、必要以上に電流容量の大きなダイオ
ードを用いる必要がなくなる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本実施例の実体配線図を示したもので、第２図は
第１図の実態配線図をふまえた回路図である。ダイオー
ドスタックDS11〜DS26は、第４図に示した構成を有して
おり、ここでは説明の都合上冷却体３についてだけ、第
４図と同じ符号を付してある。D11〜D26は、ダイオード
スタックDS11〜DS26の取付けられたシリンコンダイオー
ドである。、この例では、冷却体３がダイオードのアノ
ード端子を構成している。

本実施例では、ダイオードスタックD11〜D16により上
側に配置されるダイオードスタック列が構成され、ダイ
オードスタックD21〜D26により下側に配置されるダイオ
ードスタック列が構成される。そして第１のダイオード
直列回路を形成するために、上下のダイオードスタック
列から交互にダイオードスタック（DS11,DS22,DS13、DS
24,DS15,DS26）が選択されて第１のダイオードスタック
群が構成される。第１のダイオードスタック群を構成す
るダイオードスタックのダイオード（D11,D22,D13,D24,
D15,D26）がリード線L1によって直列に接続されて、第
１のダイオード直列回路が構成されている。同様にし
て、ダイオードスタック（DS21,DS12,DS23、DS14,DS25,
DS16）のダイオード（D21,D12,D23,D14,D25,D16）が、
リード線L2によって直列に接続されて第２のダイオード
直列回路が構成されている。L3及びL4は、第１及び第２
のダイオード直列回路を並列接続するためのリード線で
ある。

第１図には図示していないが、ダイオードスタックDS
11〜DS26は、フレームに固定されている。フレームが導
電性を有する場合には、適宜の絶縁物を介してダイオー
ドスタックDS11〜DS26はフレームに固定される。

本実施例では各ダイオードスタックDS11〜DS26の間の
上下方向の間隔及び左右方向の間隔をほぼ等しくしてい
るが、上下方向の間隔は、下に配置されるダイオードス
タックの熱的影響が上に配置されるダイオードスタック
に密になるようにできるだけ接近させることが好まし
い。

上記実施例においては、ダイオードスタックを上下１
個づつ交互に接続して第１及び第２のダイオード直列回
路を構成しているため、熱影響が比較的均等になる利点
がある。また上下のダイオードスタック間で熱的影響を
及ぼし合うために、各ダイオードスタックが近接配置さ
れるので、ダイオード並列構造体の小形化が可能であ
る。

第３図（Ａ）及び（Ｂ）は、本考案の他の実施例を示
している。これらの図は、ダイオードスタックの位置関
係を含めて記載してあり、紙面の上下関係は物理的な上
下関係に一致している。第３図（Ａ）の実施例では、上
下のダイオードスタック列から２個づつダイオードスタ
ックを選択してそのダイオード（D11,D12,D23,D24,D15,
D16）を直列接続して第１のダイオード直列回路を構成
し、同様に上下のダイオードスタック列から２個づつダ
イオードスタックを選択してそのダイオード（D21,D22,
D13,D14,D25,D26）を直列接続して第２のダイオード直
列回路を構成している。なおダイオードD11及びD12のよ
うに一方の側で直列接続される２つのダイオードを１つ
の冷却体に固定して、１つのダイオードスタックとして
もよいのは勿論である。

また第３図（Ｂ）の実施例では、３個づつダイオード
スタッドを選択して、第１及び第２のダイオード直列回
路を構成している。この場合にもダイオードD11、D12、
D13のように一方の側で直列接続される３つのダイオー
ドを１つの冷却体に固定して、１つのダイオードスタッ
クとしてもよいのは勿論である。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案によれば、上下に配置されて
第１及び第２のダイオード直列回路を構成するダイオー
ドを備えたダイオードスタックが相互に平衡した熱的影
響を及ぼし合うため、第１及び第２のダイオード直列回
路の順方向抵抗を平衡させることができ、その結果ダイ
オード直列回路を流れる電流値の平衡化が図られ、第１
及び第２のダイオード直列回路の一方だけに大きな電流
が流れるようなことがなくなって、必要以上に電流容量
の大きなダイオードを用いる必要がなくなって装置の価
格を安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す実体配線図、第２図は同
実施例の接続図、第３図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本考
案の異なる実施例を示す接続図、第４図はダイオードス
タックの構成例を示す説明図、第５図はシリコンダイオ
ードの順方向電圧降下と電通及び接合部温度の関係を示
す特性曲線図、第６図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ従来の
ダイオード並列構造体の接続例を示す接続図である。 １……ダイオードスタック、２……シリコンダイオー
ド、３……冷却体、D11〜D26……ダイオード、DS11〜DS
26……ダイオードスタック。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個のダイオードが冷却体に固
   定されてなる複数個のダイオードスタックが所定の間隔
   を開けて横に並べて配置されて２本のダイオードスタッ
   ク列が構成され、 前記２本のダイオードスタック列は上下に配置されるダ
   イオドスタックが熱的影響を及ぼすことができる距離を
   あけて上下に配置され、 前記２本のダイオードスタック列から少なくとも１個の
   ダイオードスタックが交互に順番に選択されて第１及び
   第２のダイオードスタック群が構成され、 前記第１及び第２のダイオードスタック群の各ダイオー
   ドスタックのダイオードを電気的に直列接続して第１及
   び第２のダイオード直列回路が構成され、前記第１及び
   第２のダイオード直列回路が並列接続されてなるダイオ
   ード並列構造体。