JP3261911B2 - 半導体装置のスナバ回路 - Google Patents
半導体装置のスナバ回路Info
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Description
チング素子として用いた電力変換装置において、この半
導体装置に加わるスパイク電圧（電圧上昇率および尖頭
値）を抑制するためのスナバ回路に関するもので、特に
ターンオフ時の安全動作領域の狭い電圧駆動形サイリス
タなどの半導体装置のスナバ回路に関する。
下単にサイリスタと称す）のスナバ回路と主回路を示
す。主回路は降圧チョッパ回路を例にとった。つぎにこ
の回路について説明をする。直流電源Ｅｄと電圧駆動形
サイリスタ１とダイオード８が逆直列に、ダイオード８
と並列にリアクトル９と抵抗３２の直列回路がそれぞれ
接続され主回路を構成している。またダイオード８１と
コンデンサ２１が直列接続され、このダイオード８１と
抵抗３１が並列接続され構成されたスナバ回路６が電圧
駆動形サイリスタ１に接続される。この降圧チョッパ回
路は電圧駆動形サイリスタ１をオンオフさせることで出
力電力（リアクトルと抵抗とで消費する電力）を調整す
る回路である。このスナバ回路６は前記コンデンサ２１
へ主電流を転流させることで、ターンオフ時に電圧駆動
形サイリスタ１に印加される電圧の上昇率および尖頭値
（跳ね上がり電圧の尖頭値）を抑制している。
前記のようなスナバ回路６では、電圧駆動形サイリスタ
１がターンオンしたとき、コンデンサ２１に蓄えられた
電荷が抵抗３１を介して放電され、このときの電流値と
抵抗値の積でジュール損失が発生する。電圧駆動形サイ
リスタ１の動作周波数が１０ｋＨｚと高くなるとジュー
ル損失は極めて大きくなり、抵抗の容量増大によるスナ
バ回路の大型化や装置効率の低下などの不都合が生じ
る。
導体装置のスナバ回路を提供することを目的とする。
成するために、回路を開閉するスイッチング手段として
の半導体装置に加わるスパイク電圧を吸収するスナバ回
路において、前記半導体装置の高電位側となるアノード
および低電位側となるカソードにそれぞれコレクタおよ
びエミッタが接続された絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタ（ＩＧＢＴ）と、このＩＧＢＴのコレクタ・ゲー
ト間に接続されたコンデンサと、ゲート・エミッタ間に
接続された抵抗とを有することである。
電圧ダイオードのカソードおよびアノードをそれぞれ接
続すると一層効果的である。またこのスナバ回路を電圧
駆動形スイッチング素子に適用すると効果的である。
電圧駆動形サイリスタに流れていた主電流はスナバ回路
に流入し、この電流でコンデンサに電荷が蓄えられ、抵
抗の両端に電圧が発生する。ターンオフ期間では流入す
る電流は一定と近似でき、そのため抵抗の両端に発生す
る電圧も一定になる。この一定電圧はＩＧＢＴのゲート
に印加され、この電圧値を適宜選ぶことでＩＧＢＴを活
性領域での動作状態にする。この活性領域のＩＧＢＴに
主電流の一部を流すことで、コンデンサに蓄えられる電
荷量を減らし、電圧駆動形サイリスタがターンオンする
ときの抵抗を介して流れる放電電流を減らし、抵抗で発
生するジュール損失を低減する。これによって、回路効
率の向上とスナバ回路の小型化が図れる。
るため、電圧駆動形サイリスタのアノード．カソード間
に印加される電圧の立上がり（電圧上昇率）が小さくな
り、安全動作領域（ターンオフ時の電圧と電流の軌跡を
示し、これが広いと高い電圧で大きい電流を流すことが
できる）の狭い電圧駆動形サイリスタでも破壊すること
なく、確実にターンオフできる。
ドを接続すると、電圧駆動形サイリスタに過電圧が印加
されることが防止でき、さらに確実にターンオフでき
る。
図４の主回路に接続した図を示す。ＩＧＢＴ４のコレク
タ４１・エミッタ４２間に、コンデンサ２と抵抗３の直
列回路が並列に接続され、コンデンサ２と抵抗３の接続
点５とＩＧＢＴ４のゲート４３が接続しているスナバ回
路６が電圧駆動形サイリスタ１のアノード１１・カソー
ド１２間に並列に接続され、主回路と接続する。主回路
は従来例の図４と同一のため説明は省略する。
動形サイリスタの動作を説明するための動作波形図であ
る。電圧駆動形サイリスタがターンオフし、主電流ＩO
が零になりスナバ回路１に主電流ＩO は移りスナバ電流
ＩS となる。実際のターンオフは極めて短時間で行われ
るため、ここではターンオフ期間の現象は省略し瞬時に
主電流ＩO が零となるものとした。スナバ電流ＩS はコ
ンデンサ２と抵抗３およびＩＧＢＴ４を通り主回路へ流
れだす。ＩＧＢＴに流れる電流（ＩＧＢＴ電流ＩIGBT）
は、抵抗電流ＩR で抵抗３に抵抗電圧ＶR が発生し、こ
の抵抗電圧ＶRがゲート電圧としてＩＧＢＴ４に印加さ
れ、ＩＧＢＴ４は活性領域に入り、スナバ電流ＩS の一
部を流すことで生ずる。そのため、スナバ電流ＩS はＩ
ＧＢＴ４とコンデンサ２に分流し、ＩＧＢＴ４がない場
合（従来のスナバ回路）と比べてコンデンサ２に流れる
電流（コンデンサ電流ＩC ）は減少し、コンデンサ２の
電圧つまり電圧駆動形サイリスタ１に印加される電圧Ｖ
T の電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ＝ＩC ／Ｃ，Ｃ：コンデン
サ容量）が減少する。またコンデンサ２に蓄積する電荷
Ｑが減少するためコンデンサの電圧（ＶC ＝Ｑ／Ｃ）つ
まり電圧駆動形サイリスタ１に印加される電圧ＶT も低
下する。また抵抗電流ＩR も少なくなり、抵抗３で発生
するジュール損失（Ｅ＝ＲＩR ／２，ＩR ：抵抗電流）
は減少する。コンデンサ電圧ＶC は数１００Ｖないし千
数百Ｖ、抵抗電圧ＶR は数Ｖないし十数であり、コンデ
ンサ電圧ＶC が２桁程度大きいので電圧駆動形サイリス
タに印加される電圧ＶT はコンデンサ電圧ＶC とほぼ等
しい。
圧ＶT は電源電圧Ｅｄになると、電圧上昇率ｄＶ／ｄｔ
は急激に小さくなりスナバ電流ＩS （ＩC ＋ＩIGBT）が
零の時点で電源電圧Ｅｄになる。図３はこの発明の第２
実施例のスナバ回路を示す。図１のスナバ回路と異なる
点はコンデンサに並列に定電圧ダイオードを接続したこ
とである。定電圧ダイオードを接続することで電圧駆動
形サイリスタのターンオフ時にスナバ回路６のコンデン
サ２が過電圧になることを防ぎ、電圧駆動形サイリスタ
に過電圧が印加されることを防止する。
分ないしそれ以上の電流をターンオフ期間（数μｓ）に
流すことで、安全動作領域が狭い、別の言い方をすると
許容電圧上昇率が小さい電圧駆動形サイリスタ１でも、
このスナバ回路４を接続することで許容電圧上昇率ｄＶ
／ｄｔを従来の１／２以下に低減でき、確実にターンオ
フできる。またターンオフ時にスナバ回路６で発生する
ジュール損失を１／４以下に低減することで、スナバ回
路４の大きさを従来の１／２以下に小型化できる。
を接続することで、ターンオフ時に電源電圧より跳ね上
がる電圧をカットでき、電圧駆動形サイリスタをより一
層確実にターンオフできる。
るスナバ回路とすることで、半導体装置のスイッチオフ
時に発生する電圧の上昇率（ｄＶ／ｄｔ）を抑制でき、
安全動作領域の狭い電圧駆動形サイリスタでも確実にタ
ーンオフできる。またスナバ回路の発生損失を低減出来
るため、スナバ回路の小型化ができる。さらにコンデン
サと並列に定電圧ダイオードを接続することで、電圧駆
動形サイリスタに印加される過電圧を防止でき、より一
層確実にターンオフできる。
Claims (3)
- 【請求項１】回路を開閉するスイッチング手段としての
半導体装置に加わるスパイク電圧を吸収するスナバ回路
であって、前記半導体装置の高電位側となるアノードお
よび低電位側となるカソードにそれぞれコレクタおよび
エミッタが接続された絶縁ゲート型バイポーラトランジ
スタ（ＩＧＢＴ）と、このＩＧＢＴのコレクタ・ゲート
間に接続されるコンデンサと、ゲート・エミッタ間に接
続される抵抗とを有することを特徴とする半導体装置の
スナバ回路。 - 【請求項２】ＩＧＢＴのエミッタおよびゲートに定電圧
ダイオードのカソードおよびアノードがそれぞれ接続さ
れることを特徴とする請求項１記載の半導体装置のスナ
バ回路。 - 【請求項３】半導体装置が電圧駆動形スイッチング素子
であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体
装置のスナバ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00535095A JP3261911B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 半導体装置のスナバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00535095A JP3261911B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 半導体装置のスナバ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195664A JPH08195664A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3261911B2 true JP3261911B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=11608755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00535095A Expired - Lifetime JP3261911B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 半導体装置のスナバ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1995
- 1995-01-18 JP JP00535095A patent/JP3261911B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08195664A (ja) | 1996-07-30 |
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