JP5034729B2 - 半導体スイッチング素子駆動用電源回路 - Google Patents
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Description
図9の回路構成において、IGBT4がオン状態からオフになると、スナバコンデンサ103はダイオード101を介して充電され、これに伴い、コンデンサ104、105も充電される。この充電動作によりコンデンサ105の電圧が電源用コンデンサ8の電圧より高くなるとダイオード106が導通して、電源用コンデンサ8が充電されることになる。次にIGBT4がオンすると、コンデンサ103、104、105に蓄えられていた電荷はスナバ抵抗102、IGBT4を介して放電される。図5の回路の詳細な動作については、特許文献1に開示されている。
第2の発明においては、前述の直列コンデンサと直列に、抵抗とダイオードの並列回路を接続する。
第3の発明においては、前述のハーフブリッジ形ダイオード整流器により整流して得られた直流中間点を持つ正負のいずれか一方又は両方の直流電圧と別の駆動用電源の電圧とをダイオードを介して並列接続する。
また、本発明の第2の要点は、上下アーム対の半導体スイッチング素子が交互にオンオフ動作することにより、上アーム側スイッチング素子駆動回路と、下アーム側スイッチング素子駆動回路との間に生じる電位差変動により充放電を繰り返すバイパスコンデンサを備え、前記バイパスコンデンサの充放電電流を前記上アーム側スイッチング素子駆動回路と前記下アーム側スイッチング素子駆動回路の各々の電源部に設けた整流回路で整流して得られた直流中間点を持つ正負の直流電圧のうち、正側直流電圧を前記半導体スイッチング素子をオン駆動するための駆動回路の順バイアス側電源として供給し、負側直流電圧を前記半導体スイッチング素子をオフ駆動するための駆動回路の逆バイアス側電源として供給することである。
このような回路構成において、IGBT4がオン状態からオフすると、直流電源1→負荷2→コンデンサ5→ダイオード6→電源用コンデンサ8→直流電源1の経路で電流が流れ、コンデンサ5と同時に電源用コンデンサ8を充電する。次にIGBT4がオンすると、コンデンサ5に充電されていたエネルギーにより、コンデンサ5→IGBT4→電源コンデンサ9→ダイオード7→コンデンサ5の経路で電流が流れ、電源コンデンサ9を充電する。
このIGBT4のスイッチングによるオンオフの一連の動作により、IGBT4を駆動するための電源となる電源用コンデンサ8、9の充電が低損失で可能となる。
図4にゲート駆動回路3の詳細例を示す。電源用コンデンサ8と9の直列回路と並列にトランジスタ301とトランジスタ302からなるコンプリメンタリ回路が接続され、さらにこのコンプリメンタリ回路の出力は抵抗303を介してIGBT4のゲートに、電源用コンデンサ8と9の直列接続点はIGBTのエミッタに、各々接続される。トランジスタ301がオンすると、電源用コンデンサ8でIGBT4のゲート容量が充電され、IGBTはオン状態となる。トランジスタ302がオンすると、電源用コンデンサ9でIGBTのゲート容量は放電後逆バイアスされ、IGBTはオフ状態となる。
各々のハーフブリッジ形ダイオード整流回路200a、200bのダイオード側交流入力点はコンデンサ5cを介して直列接続され、電源用コンデンサ8a、9aの中間接続点は直接IGBT4aのエミッタに、また電源用コンデンサ8b、9bの中間接続点は直接IGBT4bのエミッタに各々接続された構成である。
このような回路構成において、IGBT4aがオフ状態からオンし、IGBT4bがオン状態からオフすると、直流電源1b、1a→IGBT4a→電源用コンデンサ9a→ダイオード7a→コンデンサ5c→ダイオード6b→電源用コンデンサ8b→直流電源1b、1aの経路で電流が流れ、コンデンサ5cと同時に電源用コンデンサ8b、9aを充電する。次にIGBT4aがオフし4bがオンすると、コンデンサ5cに充電されていたエネルギーにより、コンデンサ5c→ダイオード6a→電源用コンデンサ8a→IGBT4b→電源コンデンサ9b→ダイオード7b→コンデンサ5cの経路で電流が流れ、電源コンデンサ9b、8aを充電する。
このIGBT4a、4bのスイッチングによるオンオフの一連の動作により、IGBT4a、4bを駆動するための電源となる電源用コンデンサ8a、8b、9a、9bの充電が低損失で可能となる。
このような回路構成において、IGBT4aがオフ状態からオンし、IGBT4bがオン状態からオフすると、直流電源1b、1a→IGBT4a→電源用コンデンサ9a→ダイオード7a→コンデンサ5c→ダイオード6b→リアクトル11b→電源用コンデンサ8b→直流電源1b、1aの経路で電流が流れ、コンデンサ5cと同時に電源用コンデンサ8b、9aを充電し、さらにリアクトル11bにもエネルギーが蓄積される。コンデンサ5cの電圧が直流電源1a、1bの合計と同じになりその充電が完了したあとも、リアクトル11bに蓄えられたエネルギーにより、リアクトル11b→電源コンデンサ8b→電源コンデンサ9b→ダイオード7b→ダイオード6b→リアクトル11bの経路で電流が還流し、このリアクトル11bのエネルギーにより電源コンデンサ8b、9bのさらなる充電が可能になる。
次にIGBT4aがオフし4bがオンすると、コンデンサ5cに充電されていたエネルギーにより、コンデンサ5c→ダイオード6a→リアクトル11a→電源用コンデンサ8a→IGBT4b→電源コンデンサ9b→ダイオード7b→コンデンサ5cの経路で電流が流れ、電源コンデンサ9b、8aを充電し、さらにリアクトル11aにエネルギーが蓄積される。コンデンサ5cの電圧がゼロとなりその放電が完了した後も、リアクトル11aに蓄積されたエネルギーは、リアクトル11a→電源コンデンサ8a→電源コンデンサ9a→ダイオード7a→ダイオード6a→リアクトル11aの経路で還流し、このリアクトル11aのエネルギーで電源コンデンサ8a、9aのさらなる充電が可能となる。このため、リアクトル11a、11bの追加により、図5の回路に対し、コンデンサ5cのピーク電流を下げるだけでなく、電源コンデンサ8a、8b、9a、9bの充電効率を高める効果があり、一層の小形化が可能となる。
3、3a、3b、30・・・ゲート駆動回路 4、4a、4b・・・IGBT
5、5a、5b、5c、104、105・・・コンデンサ
103・・・スナバコンデンサ
6、7、6a、7a、6b、7b、101、106、107、202、401、402・・・ダイオード 直流電源・・・300
8、9、8a、9a、8b、9b・・・電源用コンデンサ
11、11a、11b・・・リアクトル
102、201、303・・・抵抗
200、200a、200b・・・ハーフブリッジ形ダイオード整流回路
301、302・・・トランジスタ
Claims (3)
- 半導体スイッチング素子の両端電圧を直列コンデンサを介し、ダイオード直列回路とコンデンサ直列回路とを並列接続して構成したハーフブリッジ形ダイオード整流器により整流して得られた直流中間点を持つ正負の直流電圧のうち、正側直流電圧を前記半導体スイッチング素子をオン駆動するための順バイアス側電源として供給し、負側直流電圧を前記半導体スイッチング素子をオフ駆動するための逆バイアス側電源として供給することを特徴とする半導体スイッチング素子駆動用電源回路。
- 前述の直列コンデンサと直列に、抵抗とダイオードの並列回路を接続することを特徴とする請求項1に記載の半導体スイッチング素子駆動用電源回路。
- 前述のハーフブリッジ形ダイオード整流器により整流して得られた直流中間点を持つ正負いずれか一方又は両方の直流電圧と別の駆動用電源の電圧とをダイオードを介して並列接続することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体スイッチング素子駆動用電源回路。
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