JPH01114115A - 電圧駆動形パワー素子のドライブ回路 - Google Patents

電圧駆動形パワー素子のドライブ回路

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JPH01114115A
JPH01114115A JP62272853A JP27285387A JPH01114115A JP H01114115 A JPH01114115 A JP H01114115A JP 62272853 A JP62272853 A JP 62272853A JP 27285387 A JP27285387 A JP 27285387A JP H01114115 A JPH01114115 A JP H01114115A
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JP
Japan
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drive
voltage
circuit
pulse transformer
power element
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Pending
Application number
JP62272853A
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English (en)
Inventor
Ikuo Nagai
長井 郁夫
Tsuneo Kume
常生 久米
Toshihiro Sawa
俊裕 沢
Masanobu Miyasato
宮里 政信
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH01114115A publication Critical patent/JPH01114115A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導電動機駆動用インバータ等に用いられる
電圧駆動形パワー素子のドライブ回路に関し、特に、従
来のバイポーラトランジスタのような電流駆動形パワー
素子に代わって、パワーFET等の電圧駆動形パワー素
子を用いた場合のドライブ回路に関するものである。
〔従来の技術〕
誘導電動機駆動用インバータ等の駆動電源においては、
第7図に示すように、直流電源7を、誘導電動機8を駆
動するための三相交流に変換するスイッチング素子とし
て、一般的にトランジスタ1〜6が用いられている。そ
して、これらのトランジスタは第8図に示すような構成
のドライブ回路で駆動される。
この第8図の回路の動作について説明すると、制御信号
10がフォトカプラ12を介して電気的に絶縁されてベ
ースドライブ用ICl3に伝達され、その出力信号であ
るドライブ信号9によってトランジスタ11がドライブ
される。このとき、ベースドライブ用I C15には制
御信号10と電気的に絶縁されたドライブ電源13.1
4が必要となる。すなわち、第7図において、トランジ
スタ2,4.6をドライブする場合、これらのトランジ
スタのエミッタ電位は等しいため、ドライブ電源の零電
位は共通でよい。一方、トランジスタ1.3.5をドラ
イブする場合、各トランジスタのエミッタ電位が異なる
ため、ドライブ電源の零電位を分ける必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、前記のトランジスタ1〜6のエミッタ電位
は個々において異なるため、各トランジスタ1〜6のベ
ースドライブ回路に零電位の異なる電源、すなわち電気
的に絶縁された電源が必要となる。
一方、従来においてインバータに一般的に用いられてい
るバイポーラトランジスタは電流駆動であるため、個々
のベースドライブ面路に、ある程度の電源容量をもった
個々のドライブ回路が必要であるという難点がある。
このようなバイポーラトランジスタ等の電流駆動形パワ
ー素子に対し、FET等の電圧駆動形パワー素子は、そ
の個々のドライブ回路にドライブ電源を設ける程の電力
は必要でないという利点がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、パワーFET等の電圧駆動形パワー素子の利
点を利用して、個々のドライブ回路にドライブ電源が不
要なドライブ回路を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的を達成するため、本発明の電圧駆動形パワー素
子のドライブ回路は、インバータドライブ装置等のパワ
ー素子のドライブ回路において、前記パワー素子を形成
するFET等の電圧駆動形パワー素子と、正゛のパルス
列と負のパルス列とが、前記パワー素子のオンオフ間隔
に等しい間隔で交互に切り替わるパルス信号を生成する
制御回路と、該制御回路と前記パワー素子のドライブ回
路との間の信号伝送に用いられるパルストランスと、該
パルストランスの二次側に出力されるパルス状の電圧を
平滑して前記パワー素子のベース又はゲートにドライブ
電圧を与える平滑手段とを有することを特徴とする。
〔作用〕
第1図に本発明の基本構成を示す。本発明においては、
電圧型動形素子17のゲート−ソース間容量20又は外
付コンデンサ16に高周波の正及び負のパルス列18を
印加する。これにより、外付コンデンサ16又はゲート
−ソース間容量20は正及び負に交互に充電され、電圧
型動形素子17のゲート−ソース間に連続した順バイア
ス及び逆バイアス信号19を与え、電圧型動形素子17
がドライブされる。
〔実施例〕
第2図に本発明の基本回路例を示す。この回路は、第1
図に示した回路を実用に則して具体化したものであり、
制御回路60とドライブ回路61との絶縁にパルストラ
ンス25を用いている。
ここで、第8図の従来の回路において、フォトカブラ1
20人力段までを制御回路、出力段以降をドライブ回路
とし、第8図にならって書くと、第2図の回路構成は第
5図のようになる。第8図において、制御回路からフォ
トカブラ12に人力される制御信号が第5図においては
パルストランス人力信号発生回路に人力され、これから
出力されるパルストランス入力信号が第2図の回路に入
力され、パワーFETのドライブ信号に変換される。
ドライブ回路は、第5図においては破線で示される範囲
と考えることができる。
なお、第2図は本発明の基本概念を例示したものであり
、制御信号35のような、正・負のパルス列が入力され
さえすれば、パルストランス2501次側の回路はどの
ようなものでもよい。
次に、第2図の回路の動作を説明する。まず、パワーF
ETスイッチングパターン発生器58から出力されたパ
ワーFETスイッチングパターン信号64が、制御信号
発生回路59を経て正負のパルス列からなる制御信号3
5に変換され、パルストランス25に入力される。
パルストランス25の1次側に正のパルス列が入力され
ている期間で、スイッチ27をオンさせる。
このとき、スイッチ26はオフさせておく。すると、パ
ルストランス25の2次側一スイツチ27〜ダイオード
29〜抵抗30〜コンデンサ31〜パルストランス25
の2次側という経路でコンデンサ31に正に充電された
電荷はパルストランスの2次側電圧υ3がv3=0とな
ってもダイオード29に逆バイアスがかかるため放電す
ることはなく、コンデンサ31の両端の電圧は一定の値
を保つ。
パルストランス25の1次側に負のパルス、列が人力さ
れている期間は、逆にスイッチ26をオンさせ、スイッ
チ27をオフさせる。このときも同様にコンデンサ31
に負に充電された電荷はv、=0となってもダイオード
28に逆バイアスが掛かるため、放電することはなく、
コンデンサ31の両端の電圧は一定の値を保つ。したが
って、コンデンサ3Iの両端の電圧はドライブ信号36
のようになり、パワーF E T32をドライブするこ
とができ゛る。
ここで、パルストランス2501次側に連続した正及び
負のパルス列を与えている理由は、ダイオード28.2
9の漏れ電流及びスイッチ26.27を半導体スイッチ
に置き換えた場合の漏れ電流によるコンデンサ31の充
電電荷の放電あるいはノイズによる誤動作によるコンデ
ンサ31の充電電荷の放電を考慮してのものであり、原
理的には数回圧及び負のパルスを与えればコンデンサ3
1は正及び負に充電される。
第3図に本発明の一実施例を示す。第3図の回路は第2
図の回路のスイッチ26.27をトランジスタ47.4
8で置き換え、さらに第2図の回路のパルストランス2
5の1次側に印加するパルス列35を直流電源41及び
スイッチ37〜40をオンオフさせることにより発生さ
せている。
第4図に第3図の回路の動作の概要を示す。その動作と
して、まずスイッチ37及び40がスイッチング動作し
ている期間を与える(第4図の期間B参照)。スイッチ
37.40共にオンの期間はパルストランス4201次
側にはパルストランス42の2次側誘起電圧υ、の矢印
と同方向(以下正方向とする)の電圧が印加される。そ
して、パルストランス4202次側に正方向に誘起され
た電圧υ5により、トランジスタ48が抵抗46.53
を介して順バイアス状態となり、パルストランス42の
2次側〜トランジスタ48のエミッタ〜コレクタ〜ダイ
オード50〜抵抗54〜コンデンサ56〜パルストラン
ス42の2次側という経路を通って電流が流れ、コンデ
ンサ56が正方向に充電される。次に、スイッチ40が
オンのままでスイッチ37をオフさせるとυ、=0とな
る。このときダイオード50は、トランジスタ48のコ
レクタ・ベース間がコンデンサ56の充電電圧により順
バイアスされてオン状態となり、コンデンサ56の充電
電荷が充電時と逆方向となるように電流が流れることに
より放電するのを防ぐ働きをする。
スイッチ38及び39がスイッチング動作している期間
(第4図期間A参照)も同様に考えることができる。す
なわちスイッチ38.39共にオンの期間はパルストラ
ンス42の2次側誘起電圧V、には負方向の電圧が誘起
され、トランジスタ47が順バイアスされる。これによ
り、パルストランス42の2次側〜コンデンサ56〜抵
抗54〜ダイオード49〜トランジスタ47のコレクタ
〜エミッタ〜パルストランス42の2次側という経路で
電流が流れ、これによりコンデンサ56は負に充電され
る。ダイオード49はコンデンサ56が正方向に充電さ
れるときと同様、υ5=0のときにコンデンサ56の放
電を防ぐためのものである。
次に、ダイオード43.44、抵抗45、ツェナーダイ
オード51.52の動作について述べる。
スイッチ37.40が共にオンしていて、その後、スイ
ッチ37がオフした時を考える。このとき、パルストラ
ンス42には逆起電力が発生するが、そのサージ電圧は
本来オンしてはならないトランジスタ47をオンさせる
可能性があるが、ダイオード43を付加することにより
、パルストランス42の1次側一スイツチ40〜ダイオ
ード43〜パルストランス42の1次側という短絡回路
ができるため、抑制される。ダイオード44もスイッチ
38.39がオンしていて、スイッチ38がオフした時
に同様の働きをする。またパルストランス42の2次側
の負荷抵抗45により逆起電力分はある程度まで消費さ
れる。ここで、磁束飽和の可能性を解消するため、スイ
ッチ37及び38のオンの期間をオフの期間より充分短
(しておく。
ツェナーダイオード51.52は、前述のように発生す
るパルストランス42の逆起電力分がある程度存在して
も、本来オンしてはならないトランジスタ47あるいは
48が誤点弧することを防ぐため、トランジスタ47.
48のバイアス電圧にある程度の閾値を持たせるための
ものである。
これらの動作を周期的に繰り返すことにより、パワーF
ET等の電圧駆動形パワー素子のドライブ信号を第4図
(f)のv6 に示すように発生させることが可能とな
る。
ここで第6図に第3図の回路のスイッチ37〜40にス
イッチングパターン信号を発生させるための周辺回路を
示す。パワーFETスイッチングパターン発生器58か
ら出力されるパワーFETスイッチングパターン信号6
4が、スイッチ37〜40のスイッチングパターン発生
回路62を経て、スイッチ37〜40のスイッチングパ
ターン信号65に変換され、第3図の回路63のスイッ
チ37〜40をスイッチングする。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、電圧駆動層
素子のゲート−ソース間容量又は外付コンデンサに高周
波の正及び負のパルス列を印加するようにしている。こ
れにより、外付コンデンサ又はゲート−ソース間容量は
正及び負に交互に充電され、電圧駆翳形素子のゲート−
ソース間に連続した順バイアス及び逆バイアス信号が与
えられて電圧駆動層素子がドライブされることになる。
したがって、従来のバイポーラトランジスタ等の電流駆
動形パワー素子の駆動の際は必要であった個々のドライ
ブ電源が不要となる。ざらに、パワーFET等の電圧駆
動形パワー素子の利点である電圧信号による駆動のため
のパワーFETの定格値によってゲート−ソース間容量
が異なるため、多少の依存性はあるものの、トランジス
タはど定格値による電源容量の依存性は大きくない。し
たがって、ドライブ回路の共通化、標準化が容易である
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、第2図は本発明の基本回路例
を示す回路図、第3図は本発明の実施例を示す回路図、
第4図は第3図の各部の波形図、第5図は本発明の概略
構成図、第6図は第3図の回路のスイッチ37〜40に
スイッチングパターン信号を発生させるための周辺回路
を示す図、第7図は一般的なトランジスタインバータの
概略図、第8図は従来のトランジスタドライブ回路の動
作を説明する回路図である。 1〜6,11.47,48 : )ランジスタフ、4に
直流電源     8:誘導電動機9ニドライブ信号 
   1o:制御信号12:フォトカプラ    13
.14ニドライブ電源I5:ベースドライブ用rc 16、31.56 :コンデンサ 17、32.57 :電圧駆動層素子 18、19.35 :信号 20:ゲートーソース間容看 25.42:パルストランス 26、27.37〜40:スイッチ 28、29.43.44.49.50:ダイオード30
、45.46.53.54.55:抵抗51.52:ツ
ェナーダイオード 58:パワーFETスイッチングパターン発生器59:
制御信号発生回路 60:制御回路 61ニドライブ回路 62:スイッチ37〜40のスイッチングパターン発生
回路 63:第3図の回路部分 64:パワーFETスイッチングパターン信号65:ス
イッチ37〜40のスイッチングパターン信号。 特許出願人   株式会社 安用電機製作所代  理 
 人     小  堀   益 (ほか2名)第5図 第7図 f回路 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、インバータドライブ装置等のパワー素子のドライブ
    回路において、前記パワー素子を形成するFET等の電
    圧駆動形パワー素子と、正のパルス列と負のパルス列と
    が、前記パワー素子のオンオフ間隔に等しい間隔で交互
    に切り替わるパルス信号を生成する制御回路と、該制御
    回路と前記パワー素子のドライブ回路との間の信号伝送
    に用いられるパルストランスと、該パルストランスの二
    次側に出力されるパルス状の電圧を平滑して前記パワー
    素子のベース又はゲートにドライブ電圧を与える平滑手
    段とを有することを特徴とする電圧駆動形パワー素子の
    ドライブ回路。
JP62272853A 1987-10-27 1987-10-27 電圧駆動形パワー素子のドライブ回路 Pending JPH01114115A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2669477A1 (fr) * 1990-11-16 1992-05-22 Gen Electric Cgr Circuit de commande de commutation basse frequence de transistors a effet de champ et de transistors bipolaires a grille isolee.
JP2007021547A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Asano:Kk パイプ加工装置

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