JP2762651B2 - Drive circuit for power converter - Google Patents

Drive circuit for power converter

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JP2762651B2
JP2762651B2 JP2009792A JP979290A JP2762651B2 JP 2762651 B2 JP2762651 B2 JP 2762651B2 JP 2009792 A JP2009792 A JP 2009792A JP 979290 A JP979290 A JP 979290A JP 2762651 B2 JP2762651 B2 JP 2762651B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、下側アームの半導体スイッチ素子の駆動
電源を共通にしている電力変換装置の駆動回路に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit of a power converter in which a drive power supply for a semiconductor switch element of a lower arm is shared.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は下側アームの半導体スイッチ素子用駆動電源
を共通化した電力変換装置の従来例を示した回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example of a power converter in which a drive power supply for a semiconductor switch element of a lower arm is shared.

この第3図は4個の半導体スイッチ素子としての主ト
ランジスタ4,5,6,7を単相ブリッジ接続し、直流電源2
と平滑コンデンサ3とからの直流電力を交流電力に変換
して負荷8に供給するトランジスタインバータを示して
いる。なおこれら4個の主トランジスタ4,5,6,7にはそ
れぞれフリーホイールダイオードが別個に逆並列接続さ
れている。
FIG. 3 shows a DC power supply 2 in which four main transistors 4, 5, 6, 7 as semiconductor switching elements are connected in a single-phase bridge.
2 shows a transistor inverter that converts DC power from the power supply and the smoothing capacitor 3 into AC power and supplies the AC power to the load 8. Note that freewheel diodes are separately connected to these four main transistors 4, 5, 6, 7 in antiparallel.

インバータを構成しているこれらの主トランジスタの
ベースには、ベース駆動回路10から駆動信号が送られて
くる。この駆動信号に従って4個の主トランジスタ4,5,
6,7は順次オン・オフ動作することで、直流電力を交流
電力に変換するのであるが、このインバータの上側アー
ムを構成している主トランジスタ4と5の駆動回路は、
本発明とは無関係なので、その図示ならびに説明は省略
する。
A drive signal is sent from the base drive circuit 10 to the bases of these main transistors constituting the inverter. According to this drive signal, the four main transistors 4,5,
The inverters 6 and 7 sequentially perform on / off operations to convert DC power into AC power. The drive circuit of the main transistors 4 and 5 constituting the upper arm of this inverter is:
Since it has nothing to do with the present invention, its illustration and description are omitted.

下側アームを構成している主トランジスタ6と7につ
いては、両者に共通の駆動電源11を用意し、駆動トラン
ジスタ12を動作させることでこの駆動電源11から主トラ
ンジスタ6のベースへの電流を断続する。また駆動トラ
ンジスタ13の動作により主トランジスタ7のベース電流
を断続する。それ故駆動電源11は共通であっても、主ト
ランジスタ6と7とは別個にオン・オフ動作をさせるこ
とができる。なお14はベース駆動回路に存在する配線イ
ンダクタンスである。
For the main transistors 6 and 7 constituting the lower arm, a common drive power supply 11 is prepared for both, and the drive transistor 12 is operated to interrupt the current from the drive power supply 11 to the base of the main transistor 6. I do. The base current of the main transistor 7 is turned on and off by the operation of the drive transistor 13. Therefore, even if the driving power supply 11 is common, the on / off operation can be performed separately from the main transistors 6 and 7. In addition, 14 is a wiring inductance existing in the base drive circuit.

ベース駆動回路10を小形化・低価格するのに、この第
3図に示すように、下側アームの駆動電源11を共通化す
ることは大きな効果がある。
In order to reduce the size and cost of the base drive circuit 10, it is effective to use a common drive power supply 11 for the lower arm, as shown in FIG.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

第4図は第3図に示す従来例回路に電流径路を記載し
た回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path in the conventional circuit shown in FIG.

いま主トランジスタ4と、主トランジスタ5に逆並列
接続したフリーホイールダイオードとが導通して、これ
らと負荷8との間でI0なる電流が還流している状態で主
トランジスタ7をオンにすると、この主トランジスタ7
には立上りが極めて急峻な大電流(すなわちフリーホイ
ールダイオードの逆回復電流と還流電流I0との和の電
流)が流れようとする。
Now, when the main transistor 4 and the freewheeling diode connected in anti-parallel to the main transistor 5 are conducting, and the current I 0 flows between them and the load 8, the main transistor 7 is turned on. This main transistor 7
Rise is going very sharp large current (i.e. the sum of the currents of the reverse recovery current of the freewheeling diode and the return current I 0) is to flow in.

この電流の大部分は配線インダクタンスが殆どない主
回路を経て平滑コンデンサ3に流れるのであるが、一部
の電流I1はこの主トランジスタ7のエミッタを経てベー
ス駆動回路10に流入し、配線インダクタンス14を経て破
線に示す径路を、平滑コンデンサ3に向って流れること
になる。
Although most of the current is flowing in the smoothing capacitor 3 through the main circuit wiring inductance is little, a portion of the current I 1 flows to the base drive circuit 10 via the emitter of the main transistor 7, the wiring inductance 14 , Flows through the path shown by the broken line toward the smoothing capacitor 3.

この分流電流I1により、ベース駆動回路10の配線イン
ダクタンス14には、図示のように駆動電源11とは逆方向
の電圧を誘起するので、この主トランジスタ7のベース
・エミッタ間電圧を低下させたり、振動発生などの不都
合を起こさせる。
This shunt current I 1, the wiring inductance 14 of the base drive circuit 10, since the driving power source 11 as shown to induce a reverse voltage, or reduce the base-emitter voltage of the main transistor 7 Causes inconvenience such as generation of vibration.

このような不具合現象は、電圧駆動形の高速スイッチ
ング素子たとえば電界効果トランジスタなどを使用した
ときに、ターンオン時のゲート駆動電圧が低下してター
ンオン時間が長くなり、ターンオン損失が増加するとい
うかたちで顕著にあらわれてくる。
Such a defect phenomenon is remarkable in that when a voltage-driven high-speed switching element such as a field-effect transistor is used, the gate drive voltage at turn-on decreases, the turn-on time increases, and the turn-on loss increases. Appears.

そこでこの発明の目的は、電力変換装置の下側アーム
用半導体スイッチ素子の駆動電源を共通化している場合
に、主回路電流がこの駆動回路に分流するのを防ぐこと
にある。
Therefore, an object of the present invention is to prevent a main circuit current from shunting to a drive circuit when a drive power supply for a lower arm semiconductor switch element of a power converter is shared.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するために、この発明の駆動回路
は、半導体スイッチ素子とダイオードとを逆並列接続し
たものをブリッジ接続して構成した電力変換装置におけ
る下側アームの半導体スイッチ素子の駆動電源を各下側
アームに共通に備えている電力変換装置において、前記
駆動電源から下側アームの半導体スイッチ素子へ駆動信
号を送出する線と、この駆動信号の帰線とを共通にして
貫通させている鉄心を、前記下側アームの半導体スイッ
チ素子のそれぞれに別個に備えるものとする。
In order to achieve the above object, a drive circuit of the present invention provides a drive power supply for a semiconductor switch element of a lower arm in a power converter configured by bridge-connecting a semiconductor switch element and a diode in anti-parallel connection. In a power converter commonly provided for each lower arm, a line for transmitting a drive signal from the drive power supply to the semiconductor switch element of the lower arm and a return line of the drive signal are commonly penetrated. An iron core is provided separately for each of the semiconductor switch elements of the lower arm.

〔作用〕[Action]

この発明は、駆動電源から下側アームの半導体スイッ
チ素子へ与える駆動信号を送出する線に生じる磁束と、
この駆動信号の帰線に生じる磁束とが互いに打消し合う
ようにして、半導体スイッチ素子を駆動する電流は支障
なく流すけれども、主回路電流はこの駆動回路に分流す
るのを防止しようとするものであって、具体的には、駆
動信号の送出線と帰線とを一括にして環状鉄心の中央穴
を貫通させる構成のものを、各半導体スイッチ素子ごと
に別個に設けるものである。
The present invention relates to a magnetic flux generated in a line for sending a drive signal to be applied to a semiconductor switch element of a lower arm from a drive power supply,
The magnetic flux generated in the retrace of the drive signal cancels each other, so that the current for driving the semiconductor switch element flows without any trouble, but the main circuit current is prevented from being shunted to this drive circuit. Specifically, a configuration in which the transmission line and the return line of the drive signal are collectively passed through the center hole of the annular core is separately provided for each semiconductor switch element.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例をあらわした回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

この第1図は第3図の従来例回路と同様にトランジス
タインバータの場合であって、直流電源2、平滑コンデ
ンサ3、半導体スイッチ素子としての4個の主トランジ
スタ4,5,6,7,負荷8、ベース駆動回路10、駆動電源11、
駆動トランジスタ12と13、ならびに配線インダクタンス
14は、第3図の従来例回路で既述したものと、その名称
・用途・機能は同じであるから、これらの説明は省略す
る。
FIG. 1 shows a case of a transistor inverter as in the conventional circuit of FIG. 3, in which a DC power supply 2, a smoothing capacitor 3, four main transistors 4, 5, 6, 7, as semiconductor switching elements, a load, 8, base drive circuit 10, drive power supply 11,
Driving transistors 12 and 13, and wiring inductance
14 has the same names, uses, and functions as those already described for the conventional circuit of FIG. 3, and therefore description thereof is omitted.

本発明においては、駆動トランジスタ12と主トランジ
スタ6との間に鉄心21を、また駆動トランジスタ13と主
トランジスタ7との間に鉄心22を設け、それぞれの主ト
ランジスタのベースに与える駆動電流と、その帰りの電
流とが、それぞれの鉄心の貫通穴を通過するようにして
いる。
In the present invention, an iron core 21 is provided between the drive transistor 12 and the main transistor 6, and an iron core 22 is provided between the drive transistor 13 and the main transistor 7. The return current is made to pass through the through-hole of each iron core.

その結果、主トランジスタ7のベース駆動電流(すな
わち破線で示す径路の電流)は鉄心22の貫通穴を往復
する。このとき往路の電流で鉄心22に生じる磁束と、復
路の電流で鉄心22に生じる磁束とは、互いに打消し合う
ので、このベース駆動電流は支障なく鉄心22を通過して
流れることができる。
As a result, the base drive current of the main transistor 7 (that is, the current in the path indicated by the broken line) reciprocates through the through hole of the iron core 22. At this time, the magnetic flux generated in the iron core 22 by the current in the forward path and the magnetic flux generated in the iron core 22 by the current in the return path cancel each other, so that the base drive current can flow through the iron core 22 without any trouble.

しかしながら、前述した現象により主トランジスタ7
から配線インダクタンス14を経て、主回路から分流して
いる電流(すなわち破線で示す径路の電流)は、鉄心
22と鉄心21とを通過する際に発生する磁束が打消されな
いため、この破線で示す径路には殆ど電流は流れるこ
とができなくなる。
However, the main transistor 7
The current shunted from the main circuit through the wiring inductance 14 (ie, the current in the path indicated by the broken line)
Since the magnetic flux generated when passing through the core 22 and the iron core 21 is not canceled out, almost no current can flow through the path indicated by the broken line.

第2図は第1図の実施例回路に使用している鉄心の構
造を示した構造図である。
FIG. 2 is a structural diagram showing the structure of an iron core used in the circuit of the embodiment shown in FIG.

この第2図に示すように、駆動電源11から主トランジ
スタのベースへの接続線31と、この主トランジスタから
駆動電源11へのエミッタ接続線32とを撚り会わせて鉄心
21の貫通穴を貫通させる。
As shown in FIG. 2, a connection line 31 from the drive power supply 11 to the base of the main transistor and an emitter connection line 32 from the main transistor to the drive power supply 11 are twisted to form an iron core.
Pass through 21 through holes.

この鉄心21を角形飽和特性の良好な材料で構成すれ
ば、前述した分流電流はほぼ完全に阻止することができ
る。
If the iron core 21 is made of a material having good square saturation characteristics, the above-mentioned shunt current can be almost completely blocked.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によれば、電力変換装置を構成している半導
体スイッチ素子に与える駆動電流の往路の線と復路の線
とを一括して、貫通穴を有する鉄心を貫通させることに
より、この電力変換装置の下側アームを構成している半
導体スイッチ素子の駆動電源を共通化した場合に、この
駆動回路に分流する電流を阻止できるので、駆動電源共
通化による駆動回路の小形化と低価格化とを推進できる
効果が得られるし、高速動作の半導体スイッチ素子を支
障無く動作させることができる。
According to the present invention, the power conversion device is provided by collectively passing a forward line and a return line of a drive current to be supplied to the semiconductor switch element constituting the power conversion device through an iron core having a through hole. When the drive power supply for the semiconductor switch element constituting the lower arm is made common, the current shunted to this drive circuit can be prevented, so that the drive circuit can be made smaller and less expensive by sharing the drive power supply. A propelling effect can be obtained, and a high-speed semiconductor switch element can be operated without any trouble.

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

第1図は本発明の実施例をあらわした回路図、第2図は
第1図の実施例回路に使用している鉄心の構造を示した
構造図、第3図は下側アームの半導体スイッチ素子用駆
動電源を共通化した電力変換装置の従来例を示した回路
図、第4図は第3図に示す従来例回路に電流径路を記載
した回路図である。 2……直流電源、3……平滑コンデンサ、4,5,6,7……
半導体スイッチ素子としての主トランジスタ、8……負
荷、10……ベース駆動回路、11……駆動電源、12,13…
…駆動トランジスタ、14……配線インダクタンス、21,2
2……鉄心、31……主トランジスタのベース接続線、32
……主トランジスタのエミッタ接続線。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a structural diagram showing the structure of an iron core used in the circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a semiconductor switch of a lower arm. FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a power conversion device using a common element driving power supply, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path in the conventional circuit shown in FIG. 2 ... DC power supply, 3 ... Smoothing capacitor, 4,5,6,7 ...
Main transistor as semiconductor switch element, 8 Load, 10 Base drive circuit, 11 Drive power supply, 12, 13
... Driving transistor, 14 ... Wiring inductance, 21,2
2 ... iron core, 31 ... base connection line of main transistor, 32
…… Emitter connection line of the main transistor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体スイッチ素子とダイオードとを逆並
列接続したものをブリッジ接続して構成した電力変換装
置における下側アームの半導体スイッチ素子の駆動電源
を各下側アームに共通に備えている電力変換装置におい
て、前記駆動電源から下側アームの半導体スイッチ素子
へ駆動信号を送出する線と、この駆動信号の帰線とを共
通にして貫通させている鉄心を、前記下側アームの半導
体スイッチ素子のそれぞれに別個に備えていることを特
徴とする電力変換装置の駆動回路。
1. An electric power converter in which a drive power supply for a semiconductor switch element of a lower arm is provided in common for each lower arm in a power converter configured by connecting a semiconductor switch element and a diode in anti-parallel connection in a bridge connection. In the conversion device, a wire for transmitting a drive signal from the drive power supply to the semiconductor switch element of the lower arm and a return wire of the drive signal are passed in common, and an iron core is passed through the semiconductor switch element of the lower arm. A driving circuit for a power converter, wherein the driving circuit is provided separately for each of the above.
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