JPH01144367A

JPH01144367A - Ｍｏｓドライブ回路

Info

Publication number: JPH01144367A
Application number: JP62300107A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Ogami; 正勝大上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-06

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］この発明はＭＯＳドライブ回路、特にインバータに用い
られる高速オフを可能にしたものに関する。

［従来の技術］第２図は従来のＭＯＳドライブ回路を示す図である。Ｍ
ＯＳドライブ回路は負荷駆動制御回路とベース駆動回路
とから構成されている。

まず、負荷駆動制御回路について説明する。

図において、（１）−は負荷駆動用の直流電源、（２）
は直流電源（１）に接続された負荷、（３）は負荷（２
）に並列に接続されたサージ電圧を吸収するためのダイ
オード、（４）はスイッチングトランジスタで、そのコ
レクタは負荷（２）を介して直流電源（１）のプラス側
に接続され、そのエミッタは直流電源（１）のマイナス
側に接続されている。（５）はスイッチングトランジス
タ（４）をオン・オフ動作させるためのＭＯＳ　ＰＥＴ
で、そのドレインはスイッチングトランジスタ（４）の
コレクタに接続され、そのソースはスイッチングトラン
ジスタ（４）のベースに接続されている。（１３）はス
イッチングトランジスタ（４）のセルフバイアス抵抗、
（７）はＭＯＳ　ＰＥＴ　（５）のゲートに逆バイアス
電流を流すためのダイオードで、その正極側はスイッチ
ングトランジスタ（４）のベースに接続され、その負極
側はＭＯＳ　ＰＥＴ　（５）のゲートに接続されている
。

上記のように構成された負荷駆動制御回路はスイッチン
グトランジスタ（４）　、ＭＯＳ　ＰＥＴ　（５）　、
ダイオード（７）及びセルフバイアス抵抗（６）で構成
されており、ＭＯＳ　ＰＥＴ　（５）のゲートとスイッ
チングトランジスタ（４）のエミッタ間に正の電圧が印
加されると、ＭＯＳ　ＰＥＴ　（５）がオン動作する。

その結果、スイッチングトランジスタ（４）にベース電
流が供給されてスイッチングトランジスタ（４）がオン
動作して、直流電源（１）から負荷（２）に電力が供給
される。この負荷駆動制御回路はダーリントントランジ
スタのようにトランジスタ２段となっておらず、ドライ
ブのためにＭＯＳ　ＰＥＴ（５）を使用しているため、
オン時にはＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲートとスイッチン
グトランジスタ（４）のエミッタ間に電圧を印加するだ
けでよく、電流をゲートに流す必要かない。また、オフ
はドライブ段がＭＯＳ　ＰＥＴ（５）で構成されている
ため、シングルトランジスタ並のスピードでオフをする
ことができる。

次に、ベース駆動回路について説明する。

（■０）はホトカプラーで、発光ダイオード（１１）と
ホトトランジスタ（１２）とからなる。（１３）はオン
用直流電源、（１４）はオフ用直流電源で、オン用直流
７［［（１３）と直列に接続されている。そして、ホト
トランジスタク１２）のコレクタは抵抗（１５）を介し
て二つの直流電源（１３）、（１４）の接続点に接続さ
れ、ホトトランジスタ（１２）のエミッタはオフ用直流
電源（１４）のマイナス側に接続されている。（１６）
はホトトランジスタ（１２）のベースと、二つの直流電
源（１３）　、　（１４）の接続点に接続されたダイオ
ードである。（１７）は入力用トランジスタで、そのベ
ースはホトトランジスタ（１２）のコレクタに接続され
、そのコレクタは抵抗（１８）を介してオン用直流電源
（１３）のプラス側に接続され、そのエミッタはオフ用
の直流電源（１４）のマイナス側に接読されている。

（１９）は駆動トランジスタで、そのベースは入力用ト
ランジスタ（１７）のコレクタに接続され、そのコレク
タは抵抗（２０）を介してオン用直流電源（１３）のプ
ラス側に接続されている。（２１）は反転用トランジス
タで、そのベースは駆動トランジスタ（１９）のベース
に接続され、そのエミッタは駆動トランジスタ（１９）
のエミッタに接続され、そのコレクタは入力用トランジ
スタ（１７）のエミッタに接続され゛ている。そして、
駆動トランジスタ（１９）のエミッタと反転用トランジ
スタ（２１）のエミッタは配線（２２）によって負荷駆
動制御回路のＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲートに接続され
ている。また、二つの直流電源（１３）。

（１４）の接続点と負荷駆動制御回路のスイッチングト
ランジスタ（４）のエミッタとが接続されている。

上記のように構成されたベース駆動回路は、ホトカプラ
ー（１０）の発光ダイオード（１１）にベース駆動用の
オン入力信号である電流が流されると、ホトトランジス
タ（１２）がオン動作する。そうすると、いままで入力
用トランジスタ（１７）のベース−エミッタ間にオフ用
直流電源（１４）の電圧Ｖ２が印加されていたのか印加
されなくなって、入力用トランジスタ（１７）はオンか
らオフに動作する。入力用トランジスタ（１７）がオフ
となると、駆動トランジスタ（１９）にはオン用直流電
源（１３）から抵抗（１８）、駆動トランジスタ（１９
）のベース及びエミッタへと駆動トランジスタ（１９）
にベース電流が流れて駆動トランジスタ（１９）がオン
となる。また、反転用トランジスタ（２１）は、逆バイ
アスされてオフとなる。

従って、ＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲートとスイッチング
トランジスタ（４）のエミ・Ｙ夕闇にオン用直流電源（
１３）の電圧が印加されて正電位になり、ＭＯＳ　ＰＥ
Ｔ（５）がオンとなるのに伴ってスイッチングトランジ
スタ（４）がオンになる。

かかる動作を第３図に示すタイムチャートで説明すると
、第３図（ａ）に示すようにホトカプラー（１０）にオ
ンの入力信号が入ってから、第３図（ｂ）に示すように
ホトカプラー（１０）及び入力用トランジスタ（１７）
の遅れ時間Ｔ１後に駆動トランジスタ（１９）がオンし
、ＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲート−ソース間容量Ｃｉｓ
ｓと抵抗（２０）との時定数でＭＯＳ　ＰＥＴ（５）の
ゲートとスイッチングトランジスタ（４）のエミッタ間
の電圧がＶ２からＶｌに上昇する。このとき、第３図（
ｃ）に示すようにＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲート電流Ｉ
ＧはＣｉｓｓの充電区間Ｔ２のみ流れる。また、スイッ
チングトランジスタ（４）のコレクタ電流■　も）ＩＯ
３ＰＥＴ（５）がオンした時から流れ始める。

次に、ホトカプラー（１０）の発光ダイオード（１１）
にベース駆動用のオン入力信号である電流が流れなくな
った時には、入力用トランジスタ（１７）のベース−エ
ミッタ間にオフ用直流電源（１４）の電圧■２が印加さ
れてベース電流が流れ、入力用トランジスタ（１７）が
オンに動作する。入力用トランジスタ（１７）がオンす
ると、オフ用直流電源（１４）からスイッチングトラン
ジスタ（４）のエミッタ及びベース、ダイオード（７）
、反転用トランジスタ（２１）のエミッタ及びベース、
入力用トランジスタ（１７）のコレクタ及びエミッタへ
と逆バイアス電流が流れて反転用トランジスタ（２１）
がオンする。その時、駆動トランジスタ（１９）は逆バ
イアス電圧ｖ２が印加されてオフとなる。従って、ＭＯ
Ｓ　ＰＥＴ（５）のゲートと、スイッチングトランジス
タ（４）のエミッタ間は逆バイアスされてオフとなり、
これに伴いスイッチングトランジスタ（４）もオフとな
る。

かかる動作を第３図に示すタイムチャートで説明すると
、第３図（ａ）に示すように、ホトカプラー　（１０）
にオフ入力信号が入ると、ホトカプラー（１０）及び入
力用トランジスタ（１７）の信号遅れＴ３の後、駆動ト
ランジスタ（１９）がオフ、反転用トランジスタ（２１
）がオンする。反転用トランジスタ（２１）がオンする
と、ＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲートと駆動トランジスタ
（１９）及び反転用トランジスタ（２１）のエミッタを
結ぶ配線（２２）のインダクタンスｇと逆バイアス電圧
Ｖ２による電流の勾配ｄｉ／ｄｔ−−Ｖ　２／１で電流
が負方向にふえる。この期間で、スイッチングトランジ
スタ（４）のベース−エミッタ間の蓄積キャリアを引き
抜いており、スイッチングトランジスタ（４）のベース
−エミッタ間電圧は零となる。この時の蓄積キャリアＱ
はＱ−１／２　Ｔ２　Ｉ、（クーロン）である。この電
荷Ｑはスイッチングトランジスタ（４）のコレクタ電流
Ｉ。に比例して増大し、電流勾配ｄｉ／ｄｉが変化して
も略一定となる。蓄積キャリアの引き抜きを完了した時
点で電流ピーク値はＩ　となり、スイッチングトランジ
スタ（４）がオフしてコレクタ電流Ｉ。が減少する。ま
た、この時点で、スイッチングトランジスタ（４）のベ
ース−エミッタ間のインピーダンスが急激に増加し、ｇ
にたまっているエネルギー／２４７１　　　ノため、Ｍ
ＯＳ　ｒ’ＥＴ（５）のゲートとスイッチングトランジ
スタ（４）のエミッタ間の電圧Ｖ。Ｅはスイッチングト
ランジスタ（４）のベース−エミッタ間のブレークダウ
ン電圧まで負に増大し、ゲート電流Ｉ。が減少する。

［発明が解決しようとする問題点］上記のような従来のＭＯＳドライブ回路では入力用トラ
ンジスタ（１７）がオフ信号によってオンされた時にス
イッチングトランジスタ（４）のエミッタ及びベース、
ダイオード（７）、反転用トランジスタ（２１）のエミ
ッタ及びベース、入力用トランジスタ（１７）のコレク
タ及びエミッタに逆バイアス電流を流して反転用トラン
ジスタ（２１）をオンし、駆動トランジスタ（１９）に
逆バイアス電圧を印加してオフし、ＭＯＳ　ＰＥＴ（５
）のゲートとスイッチングトランジスタ（４）のエミッ
タ間を逆バイアスして、ＭＯＳ　ＰＥＴ（５）を高速に
オフするようにしているが、スイッチングトランジスタ
（４）の蓄積キャリアＱを引き抜く時間が必要とされ、
Ｎ０８ＰＥＴ（５）を高速にオフするためにはスイッチ
ングトランジスタ（４）の蓄積キャリアＱを引き抜く時
間を少なくする必要がある。しかし、Ｑは略一定である
ために配線（２２）のインダクタンスｇを小さくするが
、或いは逆バイアス電圧Ｖ２を大きくとればよいが、逆
バイアス電圧ｖ２を大きくとると、Ｑが一定であるから
、逆バイアス電流の電流ピーク値Ｉ　が大きくなり、入
力用トランジスタ（１７）として電流容量が大きなもの
が必要となるが、電流容量が大きいトランジスタは高価
となるという問題点かあった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、安価なＭＯＳドライブ回路得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るＭＯＳドライブ回路はオン入力信号によ
りオフ動作して駆動トランジスタをオン動作させる入力
用ＭＯＳＦＥＴのドレインに反転用ダイオードの負極側
を接続し、駆動トランジスタのエミッタに反転用ダイオ
ードの正極側を接続し、入力用１４０８　ＦＥＴのソー
スと駆動トランジスタのエミッタとの間に逆バイアス電
流を流すためのオフ用直流電源を接続するように構成し
たものである。

［作　用コこの発明においては、オン入力信号によって入力用ＭＯ
３ＰＥＴがオフ動作すると、駆動トランジスタはオン動
作し、駆動トランジスタのゲート信号によってＭＯＳ　
ＰＥＴがオン動作すると、負荷に電流を流すスイッチン
グトランジスタがオン動作する。

また、オフ入力信号によって入力用ＭＯ３ＰＥＴがオン
動作すると、オフ用直流電源からスイッチングトランジ
スタのエミッタ、ダイオード、ＭＯＳ　ＰＥＴのゲート
、ダイオード、入力用ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソー
スへと逆バイアス電流が流れ、駆動トランジスタは逆バ
イアス電圧が付加されてオフとなり、ＭＯＳ　ＰＥＴの
ゲートとスイッチングトランジスタのエミッタ間は逆バ
イアスされて、ＭＯＳ　ＰＥＴはオフとなる。このとき
入力用ＭＯＳＦＥＴは電流容量が大きいから大きな逆バ
イアス電流を流すことができる。

［実施例］第１図はこの発明の一実施例を示す回路図である。

図において、従来例と同一の構成は同一符号を付して重
複した構成の説明を省略する。（２７）は従来例の入力
用トランジスタ（１７）の代わりに用いられた入力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ　、　（２８）は従来例の反転用トランジス
タ（２１）の代わりに用いられた反転用ダイオードで、
その負極伸）が入力用ＭＯＳＦＥＴ　（２７）のドレイ
ンに接続され、その正極側が駆動トランジスタ（１９）
のエミッタに接続されている。

上記のように構成されたＭＯＳドライブ回路においては
、ベース駆動用の入力信号によってホトカプラー（１０
）のホトトランジスタ（１２）がオン動作すると、入力
用ＭＯ８Ｉ’ＥＴ　（２７）のゲート−エミッタ間にオ
フ用直流電源（１４）の電圧ｖ２が印加されなくなって
入力用ＭＯ３ＦＥＴ　（２７）はオフとなる。入力用ト
ランジスタ（２７）がオフとなると、駆動トランジスタ
（１９）にはオン用直流電源（１３）から抵抗（１８）
、駆動トランジスタフ１９）のベース及びエミッタへと
駆動トランジスタ（１９）にベース電流が流れて駆動ト
ランジスタ（１９）がオンとなり、ＭＯＳ　ＦＥＴ（５
）のゲートとスイッチングトランジスタ（４）のエミッ
タ間にオン用直流電源（１３）の電圧が印加されてＭＯ
Ｓ　ＰＥＴ（５）がオンとなり、これに伴ってスイッチ
ングトランジスタ（４）がオンになる。

次に、ベース駆動用のオン入力信号が入らず、ホトカプ
ラー（１０）のホトトランジスタ（１２）がオフ動作す
ると、入力用ＭＯ８ＦＥＴ　（２７）のゲート−エミッ
タ間にオフ用直流電源（１４）の電圧ｖ２が印加されて
ベース電流が流れ、入力用ＭＯＳＦＥＴ　（２７）がオ
ンに動作する。入力用ＭＯＳＦＥＴ　（２７）がオンす
ると、オフ用直流電源（１４）からスイッチングトラン
ジスタ（４）のエミッタ及びベース、ダイオード（７）
、反転用ダイオード（２８）、入力用ＭＯＳＦＥＴ　（
２８）のドレイン及びソースへと逆バイアス電流が流れ
、駆動トランジスタ（１９）は反転用ダイオード（２８
）のオン電圧で逆バイアスされてオフとなる。従って、
ＭＯＳ　ＰＥＴ（５）のゲートとスイッチングトランジ
スタ（４）のエミッタ間は逆バイアスされてオフとなり
、これに伴い、スイッチングトランジスタ（４）もオフ
となる。

この実施例では従来の入力用トランジスタ（１７）の代
わりに入力用ＭＯＳＦＥＴ　（２７）が用いられており
、入力用ＭＯＳＦＥＴ　（２７）は電流容量が大きく、
耐圧５０Ｖ程度では価格的にもトランジスタに比べて安
価である。そこで、負荷駆動制御回路のＭＯＳ　ＰＥＴ
（５）を高速にオフするためにスイッチングトランジス
タ（４）の蓄積キャリアＱを引き抜く時間を少なくする
必要があり、そのためには逆バイアス電圧Ｖ２を大きく
とり、逆バイアス電流の電流ピーク値Ｉ　を大きくとる
ことが必要とされるが、そうすることが電流容量の大き
い入力用ＭＯＳＦＥＴ（２７）を使用することで可能と
なり、しかも安価で済むこととなった。更に、従来の反
転用トランジスタ（２１）の代わりに反転用ダイオード
（２８）が用いられているから、トランジスタの個数も
一つ少なくなり、より経済的となっている。

［発明の効果コこの発明は以上説明したとおり、負荷駆動制御回路のＭ
ＯＳ　ＰＥＴを駆動する駆動トランジスタのゲート電流
の制御を行うスイッチング素子として電流容量の大きい
反転用ＭＯＳＦＥＴを使用したので、駆動トランジスタ
をオンからオフに動作させるためにＦＥＴと反転用ＭＯ
ＳＦＥＴピーク値の大きな逆バイアス電流を流すことが
可能となり、負荷駆動制御回路のＭＯＳ　ＰＥＴを高速
にオフさせることができる安価なＭＯＳドライブ回路が
得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来のＭＯＳドライブ回路を示す図、第３図（ａ）〜（ｄ
）は回路動作を示すタイムチャートである。図において、（２）は負荷、（４）はスイッチング−ト
ランジスタ、（５）はＭＯＳ　ＰＥＴ　、　（１４）は
オフ用の直流電源、（１９）は駆動トランジスタ、（２
７）は入力用ＭＯ３ＰＥＴ　、　（２８）は反転用ダイ
オードである。なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

オン入力信号によるオン動作時にゲート信号を出力する
駆動トランジスタと、駆動トランジスタのゲート信号に
よりオン動作するＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴのオン
動作によりオン動作し、負荷に電流を流すスイッチング
トランジスタと、駆動トランジスタがオフ入力信号を受
けたときにスイッチングトランジスタのエミッタからベ
ースを介してＭＯＳＦＥＴのゲート及び駆動トランジス
タのベースに逆バイアス電流を流し、駆動トランジスタ
のオフ動作によってＭＯＳＦＥＴをオフ動作させるダイ
オードとからなるＭＯＳドライブ回路において、オン入
力信号によりオフ動作して駆動トランジスタをオン動作
させる入力用ＭＯＳＦＥＴのドレインに反転用ダイオー
ドの負極側を接続し、駆動トランジスタのエミッタに反
転用ダイオードの正極側を接続し、入力用ＭＯＳＦＥＴ
のソースと駆動トランジスタのエミッタとの間に逆バイ
アス電流を流すためのオフ用直流電源を接続したことを
特徴とするＭＯＳドライブ回路。