JPH0117293B2 - - Google Patents
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- JPH0117293B2 JPH0117293B2 JP56001163A JP116381A JPH0117293B2 JP H0117293 B2 JPH0117293 B2 JP H0117293B2 JP 56001163 A JP56001163 A JP 56001163A JP 116381 A JP116381 A JP 116381A JP H0117293 B2 JPH0117293 B2 JP H0117293B2
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- Japan
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- current
- transistor
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- switching
- drive
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic 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
- H03K17/60—Electronic 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 bipolar transistors
- H03K17/601—Electronic 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 bipolar transistors using transformer coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/042—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0424—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit by the use of a transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスイツチング用ドライブ回路に関し、
特に、安定化電源に用いるスイツチング用ドライ
ブ回路に関するものである。
特に、安定化電源に用いるスイツチング用ドライ
ブ回路に関するものである。
第１図は、従来のスイツチング用ドライブ回路
を示しており、トランジスタ１を介してドライブ
トランス２の一次巻線n1へ印加されたパルスは、
その二次巻線n2から主トランジスタ３へ印加さ
れ、そこで増幅されてパワートランス４を介し
て、増幅したパルスを出力するようになつてい
る。
を示しており、トランジスタ１を介してドライブ
トランス２の一次巻線n1へ印加されたパルスは、
その二次巻線n2から主トランジスタ３へ印加さ
れ、そこで増幅されてパワートランス４を介し
て、増幅したパルスを出力するようになつてい
る。
この従来の回路では、主トランジスタ３を飽和
させるためストレージ時間が長くなり、スイツチ
ングスピードが遅くなり、従つてスイツチングロ
スが発生する。即ち、第２図を参照して、トラン
ジスタ３を飽和させるために、充分大きなベース
電流IBを流さなければならない。このベース電流
IBの終了後、ドライブトランス２のフライバツク
エネルギーによつて−I′Bが流れるが、この−I′B
は極めて小さい（｜IB｜＞｜I′B｜）ため、ストレ
ージ時間tstgが長くなり、スイツチングスピード
が遅くなる。
させるためストレージ時間が長くなり、スイツチ
ングスピードが遅くなり、従つてスイツチングロ
スが発生する。即ち、第２図を参照して、トラン
ジスタ３を飽和させるために、充分大きなベース
電流IBを流さなければならない。このベース電流
IBの終了後、ドライブトランス２のフライバツク
エネルギーによつて−I′Bが流れるが、この−I′B
は極めて小さい（｜IB｜＞｜I′B｜）ため、ストレ
ージ時間tstgが長くなり、スイツチングスピード
が遅くなる。
本発明は、スイツチングスピードが早く、スイ
ツチングロスの少ないスイツチング用ドライブ回
路を提供することを目的とする。
ツチングロスの少ないスイツチング用ドライブ回
路を提供することを目的とする。
本発明は、一次巻線と二次巻線を有するドライ
ブトランスの該一次巻線へパルスを印加し、該第
二次巻線を介して主トランジスタへ駆動パルスと
して入力させ、その増幅出力をパワートランスを
介して取り出すようにしたスイツチング用ドライ
ブ回路において、上記ドライブトランスに、第三
の巻線を施すとともに、該第三の巻線を上記主ト
ランジスタの出力回路中に直列に接続したことを
特徴とするスイツチング用ドライブ回路である。
ブトランスの該一次巻線へパルスを印加し、該第
二次巻線を介して主トランジスタへ駆動パルスと
して入力させ、その増幅出力をパワートランスを
介して取り出すようにしたスイツチング用ドライ
ブ回路において、上記ドライブトランスに、第三
の巻線を施すとともに、該第三の巻線を上記主ト
ランジスタの出力回路中に直列に接続したことを
特徴とするスイツチング用ドライブ回路である。
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
第３図を参照して、図示の実施例は、ドライブ
トランス２に、第三の巻線n3が施され、これが、
主トランジスタ３のエミツタ回路に直列に挿入接
続されている点を除けば、第１図の場合と同様で
ある。第１図と同様のものは、第１図と同じ参照
符号を示した。なお、第三の巻線n3は、主トラン
ジスタ３のオン電流ICが流れたとき、二次巻線n2
へ、上記一次巻線n1へ入力パルス印加時に発生す
る電流IBと逆向きの電流I′Bが生ずる向きとされて
いる。
トランス２に、第三の巻線n3が施され、これが、
主トランジスタ３のエミツタ回路に直列に挿入接
続されている点を除けば、第１図の場合と同様で
ある。第１図と同様のものは、第１図と同じ参照
符号を示した。なお、第三の巻線n3は、主トラン
ジスタ３のオン電流ICが流れたとき、二次巻線n2
へ、上記一次巻線n1へ入力パルス印加時に発生す
る電流IBと逆向きの電流I′Bが生ずる向きとされて
いる。
この回路におけるトランジスター３の動作は、
スイツチングを行わせるもので、コレクター電流
は、必ずしもベース電流に比例しない動作であ
る。第３図の回路のトランジスター３とトランス
４の結合回路の等価回路は、第４図の如くなる。
Ａ級動作の場合は第５図のトランジスター３の動
作曲線に於てＡ点から、ベース電流を増やすとＡ
１点に変わり、コレクターとエミツター間の電圧
が減り、コレクター電流が増える。つまり第６図
Rvの如く、トランジスターが抵抗の代わりをし
て、ベース電流によつてその抵抗値が変化するこ
とになる。
スイツチングを行わせるもので、コレクター電流
は、必ずしもベース電流に比例しない動作であ
る。第３図の回路のトランジスター３とトランス
４の結合回路の等価回路は、第４図の如くなる。
Ａ級動作の場合は第５図のトランジスター３の動
作曲線に於てＡ点から、ベース電流を増やすとＡ
１点に変わり、コレクターとエミツター間の電圧
が減り、コレクター電流が増える。つまり第６図
Rvの如く、トランジスターが抵抗の代わりをし
て、ベース電流によつてその抵抗値が変化するこ
とになる。
これに対してスイツチング動作では、第４図の
抵抗に流れる電流Irとインダクタンスに流れる電
流Ilとが加算された電流Icを流すために必要なベ
ース電流より、十分おおきいベース電流Ibsを流
す。
抵抗に流れる電流Irとインダクタンスに流れる電
流Ilとが加算された電流Icを流すために必要なベ
ース電流より、十分おおきいベース電流Ibsを流
す。
このスイツチング動作の場合は、ベース電流を
流し始めた瞬間のコレクター電流は抵抗Ｒ（n2／
n1）に流れる電流Irのみで、第４図のＬに流れる
電流は、時間ｔの関数で（di＝Ｅ／Ｌ×dt）とな
り、これがIrに加算され、時間と共に増加して行
く。即ち、第５図上でのトランジスターの動作点
は、最初はＢ点にあり、時間ｔとともにＢ１の方
向にIcが増加して行く。そしてベース電流Ibsに
よつて流されるコレクター電流の最大値Imを超
えると、動作点は第５図のＢ１からＢ２の方向に
向かい、前記の如きＡ級動作を行う。しかし、そ
の様なＡ級動作になる時間になる前に、ベース電
流をオフさせて、Ａ級動作をさせない様にする
（この様なトランジスターの導通状態を飽和状態
という）。
流し始めた瞬間のコレクター電流は抵抗Ｒ（n2／
n1）に流れる電流Irのみで、第４図のＬに流れる
電流は、時間ｔの関数で（di＝Ｅ／Ｌ×dt）とな
り、これがIrに加算され、時間と共に増加して行
く。即ち、第５図上でのトランジスターの動作点
は、最初はＢ点にあり、時間ｔとともにＢ１の方
向にIcが増加して行く。そしてベース電流Ibsに
よつて流されるコレクター電流の最大値Imを超
えると、動作点は第５図のＢ１からＢ２の方向に
向かい、前記の如きＡ級動作を行う。しかし、そ
の様なＡ級動作になる時間になる前に、ベース電
流をオフさせて、Ａ級動作をさせない様にする
（この様なトランジスターの導通状態を飽和状態
という）。
この様にして第６図のＤの如くベース電流によ
つてトランジスターをオンオフさせる動作とな
る。
つてトランジスターをオンオフさせる動作とな
る。
上記の如く、トランジスターを飽和させ、スイ
ツチ動作をさせる目的は、スイツチング動作によ
り損失を大幅に減らすことである。又、スイツチ
ングスピードを上げ周波数を高くすることによ
り、トランスやチヨーク、コンデンサーを小さく
する事も、大きな目標である。
ツチ動作をさせる目的は、スイツチング動作によ
り損失を大幅に減らすことである。又、スイツチ
ングスピードを上げ周波数を高くすることによ
り、トランスやチヨーク、コンデンサーを小さく
する事も、大きな目標である。
本発明は、これらのトランジスターのスイツチ
ング動作の目的の低損失化、スピードアツプ化
を、従来品より更に高めたものである。
ング動作の目的の低損失化、スピードアツプ化
を、従来品より更に高めたものである。
第７図に、トランジスター３がオンしている時
の、トランジスターのコレクタ・エミツター間の
電圧と電流の関係を示した。損失は、電圧と電流
の積であるからトランジスターがオンの時の全損
失Plは、次式で現される。
の、トランジスターのコレクタ・エミツター間の
電圧と電流の関係を示した。損失は、電圧と電流
の積であるからトランジスターがオンの時の全損
失Plは、次式で現される。
Pl＝１／T∫t2 0vt×itdt
＋１／T∫t2 t1vt×itdt
＋１／T∫t3 t2vt×itdt
本発明は、この損失の内、通常1/2以上の量を
占める、第三項のオンからオフへ切り替わるとき
の損失を減少させたものである。第７図、t3の部
分、つまりトランジスターのオフの時の拡大図を
第８図に示す、第８図において、taはベース電流
が流れて完全にオンしている時間で、tbはベース
電流がオフとなつているのに、コレクター電流が
流れている時間で、tcはコレクター電流が急激に
オフとなるための時間である。このtbが蓄積時間
と言われているものでベース電流をオフにしても
直には、コレクター電流がオフとならない現象で
あり、ベース・エミツター間の容量成分にtaの時
間内に、電荷が蓄積されその電荷によつてベース
電流が存在しているように、動作をする物と説明
されて居り、スイツチング用のトランジスターの
カタログの中などに、通常Tstg等と表現されて
特性値が記入されている例が多い。
占める、第三項のオンからオフへ切り替わるとき
の損失を減少させたものである。第７図、t3の部
分、つまりトランジスターのオフの時の拡大図を
第８図に示す、第８図において、taはベース電流
が流れて完全にオンしている時間で、tbはベース
電流がオフとなつているのに、コレクター電流が
流れている時間で、tcはコレクター電流が急激に
オフとなるための時間である。このtbが蓄積時間
と言われているものでベース電流をオフにしても
直には、コレクター電流がオフとならない現象で
あり、ベース・エミツター間の容量成分にtaの時
間内に、電荷が蓄積されその電荷によつてベース
電流が存在しているように、動作をする物と説明
されて居り、スイツチング用のトランジスターの
カタログの中などに、通常Tstg等と表現されて
特性値が記入されている例が多い。
また、このtb時間では、第４図のＬに流れる電
流は上記の如く、電流は増加を続ける。（di＝
Ｅ／Ldt）このTstgを減らすためには、スイツチ
ング動作が終了したら、直にベース・エミツター
間をシヨートしたり、負電圧をかけるとtbを減ら
す事が出来る。
流は上記の如く、電流は増加を続ける。（di＝
Ｅ／Ldt）このTstgを減らすためには、スイツチ
ング動作が終了したら、直にベース・エミツター
間をシヨートしたり、負電圧をかけるとtbを減ら
す事が出来る。
本発明は、このtb時間に増加を続けるコレクタ
ー電流を使つて、ベース電流を流すドライブトラ
ンス２内で強制的に発生する方法である。
ー電流を使つて、ベース電流を流すドライブトラ
ンス２内で強制的に発生する方法である。
即ち、前述のとおり、トランジスタ３のコレク
ター電流Icが増えると、ベース電流を減じる方向
に電流が流れるようにしておく。ベース電流を流
し始めたり、トランジスターをオンさせている期
間、つまり上記の第７図のt1とt2の間は、ｎ１か
ら供給されるIbとIcから供給される“−Ib”の差
がIcを流す事のできるベース電流より十分おおき
い電流となるようにしておく（第５図のＢ点の様
にトランジスターを飽和させて使用できる様にす
る）。この様にしておくと、トランジスターをオ
フさせようとしてIbを“０”とすると、前記した
如きIcによつて生じる“−Ib”のみとなり、トラ
ンス２のフライバツクエネルギーによつて生じる
−Ibのみよりおおきな負電流をベース・エミツタ
ー間に流すことが出来るので、第９図の如く
Tstgを小さくして損失を減らすことができた。
ター電流Icが増えると、ベース電流を減じる方向
に電流が流れるようにしておく。ベース電流を流
し始めたり、トランジスターをオンさせている期
間、つまり上記の第７図のt1とt2の間は、ｎ１か
ら供給されるIbとIcから供給される“−Ib”の差
がIcを流す事のできるベース電流より十分おおき
い電流となるようにしておく（第５図のＢ点の様
にトランジスターを飽和させて使用できる様にす
る）。この様にしておくと、トランジスターをオ
フさせようとしてIbを“０”とすると、前記した
如きIcによつて生じる“−Ib”のみとなり、トラ
ンス２のフライバツクエネルギーによつて生じる
−Ibのみよりおおきな負電流をベース・エミツタ
ー間に流すことが出来るので、第９図の如く
Tstgを小さくして損失を減らすことができた。
例として、第１図の従来例の回路において、第
８図での値が、Vc′＝300V，Vc1＝8V，Ic1＝
2.2A，Ic2＝2.7A，tb＝3μs，tc＝1.0μSであつた
ものが、本発明の第３図の如くすると、Vc′＝
260V，Vc1＝3.7V，Ic1＝2.2A，Ic2＝2.4A，tb
＝1.2μS，tc＝0.7μSとなつた。
８図での値が、Vc′＝300V，Vc1＝8V，Ic1＝
2.2A，Ic2＝2.7A，tb＝3μs，tc＝1.0μSであつた
ものが、本発明の第３図の如くすると、Vc′＝
260V，Vc1＝3.7V，Ic1＝2.2A，Ic2＝2.4A，tb
＝1.2μS，tc＝0.7μSとなつた。
この時、周期Ｔは20μSであつたので損失は、
8.6Wから4.0Wへ減少したことになる。
8.6Wから4.0Wへ減少したことになる。
第１０図は、ドライブトランス２に設けた、第
三の巻線を、主トランジスタ３のエミツタ側では
なく、コレクタ側に設けた例で、動作は第３図の
実施例の場合と同様である。即ち、主トランジス
タ３のオン電流ICによつて、第３の巻線n3から二
次巻線n2へ、I″B＝IC・n3／n2なる電流が、IBとは
逆向きに誘起され、IBを部分的に相殺するととも
に、IB終了後、大きなI″Bが残り、ストレージ時間
tstgが短くなる。従つて、スイツチング時間を早
くし、スイツチングロスを減少することができ
る。
三の巻線を、主トランジスタ３のエミツタ側では
なく、コレクタ側に設けた例で、動作は第３図の
実施例の場合と同様である。即ち、主トランジス
タ３のオン電流ICによつて、第３の巻線n3から二
次巻線n2へ、I″B＝IC・n3／n2なる電流が、IBとは
逆向きに誘起され、IBを部分的に相殺するととも
に、IB終了後、大きなI″Bが残り、ストレージ時間
tstgが短くなる。従つて、スイツチング時間を早
くし、スイツチングロスを減少することができ
る。
第１図は、従来のスイツチング用ドライブ回路
の例を示す図、第２図ａ，ｂは、その動作を説明
するための電流波形図で、ａは主トランジスタの
ベース電流を、ｂはその出力電流を示す。第３図
は、本発明の一実施例を示す回路図で、第４図
は、第３図のトランス４とトランジスタ３の部分
の等価回路図、第５図は、トランジスタ３の動作
を説明するためのコレクタ電圧―電流特性図、第
６図は、トランジスタ３のＡ級動作の場合とスイ
ツチング動作の場合を示す等価回路図、第７図
は、コレクタ電圧変化に対するコレクタ電流の変
化を示す図、第８図は第７図の部分拡大図、第９
図は、ベース電流Ibに対するコレクタ電流Icの変
化を示す図、第１０図は他の実施例の回路を示す
図である。 ２…ドライブトランス、３…主トランジスタ、
４…パワートランス、n1…一次巻線、n2…二次巻
線、n3…第三の巻線。
の例を示す図、第２図ａ，ｂは、その動作を説明
するための電流波形図で、ａは主トランジスタの
ベース電流を、ｂはその出力電流を示す。第３図
は、本発明の一実施例を示す回路図で、第４図
は、第３図のトランス４とトランジスタ３の部分
の等価回路図、第５図は、トランジスタ３の動作
を説明するためのコレクタ電圧―電流特性図、第
６図は、トランジスタ３のＡ級動作の場合とスイ
ツチング動作の場合を示す等価回路図、第７図
は、コレクタ電圧変化に対するコレクタ電流の変
化を示す図、第８図は第７図の部分拡大図、第９
図は、ベース電流Ibに対するコレクタ電流Icの変
化を示す図、第１０図は他の実施例の回路を示す
図である。 ２…ドライブトランス、３…主トランジスタ、
４…パワートランス、n1…一次巻線、n2…二次巻
線、n3…第三の巻線。
Claims (1)
- １ 一次巻線と二次巻線を有するドライブトラン
スの該一次巻線へパルスを印加し、該二次巻線を
介して主トランジスタのベースへ駆動パルスとし
て入力させ、その増幅出力をパワートランスを介
して取り出すようにしたスイツチング用ドライブ
回路において、上記ドライブトランスに、第三の
巻線を施すとともに、該第三の巻線を上記主トラ
ンジスタの出力回路中に直列に、しかも該主トラ
ンジスタ導通時の電流によつて該第三の巻線から
上記二次巻線へ、上記一次巻線へのパルス印加に
もとづく上記駆動パルス電流とは逆向きの電流を
誘起するように接続したことを特徴とするスイツ
チング用ドライブ回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001163A JPS57115029A (en) | 1981-01-09 | 1981-01-09 | Driving circuit for switching |
| US06/601,735 US4481431A (en) | 1981-01-09 | 1984-04-19 | Circuit for driving a switching transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001163A JPS57115029A (en) | 1981-01-09 | 1981-01-09 | Driving circuit for switching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57115029A JPS57115029A (en) | 1982-07-17 |
| JPH0117293B2 true JPH0117293B2 (ja) | 1989-03-29 |
Family
ID=11493766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56001163A Granted JPS57115029A (en) | 1981-01-09 | 1981-01-09 | Driving circuit for switching |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4481431A (ja) |
| JP (1) | JPS57115029A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825719A (ja) * | 1981-08-07 | 1983-02-16 | Fanuc Ltd | スイツチングトランジスタのドライブ回路 |
| DE3621692A1 (de) * | 1985-06-28 | 1987-01-02 | Anglo Amer Corp South Africa | Basis-ansteuerschaltung fuer einen transistor |
| US4638240A (en) * | 1985-12-05 | 1987-01-20 | Tandem Computers Incorporated | Base drive circuit for high-power switching transistor |
| GB9206012D0 (en) * | 1992-03-19 | 1992-04-29 | Astec Int Ltd | Mosfet gate drive circuit |
| GB2493562B (en) * | 2011-08-12 | 2018-10-17 | E2V Tech Uk Limited | Drive circuit and method for a gated semiconductor switching device |
| KR102220899B1 (ko) * | 2014-12-12 | 2021-02-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 게이트 구동부 및 그의 구동방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5386558A (en) * | 1977-01-10 | 1978-07-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Driving circuit for switching transistor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT946985B (it) * | 1972-01-28 | 1973-05-21 | Honeywell Inf Systems | Circuito di pilotaggio a trasforma tore per transistore interruttore |
| US3852620A (en) * | 1972-07-31 | 1974-12-03 | Westinghouse Electric Corp | Electrical pulse generating circuit and method |
| SE373470B (ja) * | 1973-09-21 | 1975-02-03 | Ericsson Telefon Ab L M | |
| US3983418A (en) * | 1975-05-29 | 1976-09-28 | North Electric Company | Drive circuit for power switching device |
| US3986052A (en) * | 1975-05-29 | 1976-10-12 | North Electric Company | Power switching control circuit with enhanced turn-off drive |
| US4453089A (en) * | 1982-04-16 | 1984-06-05 | Westinghouse Electric Corp. | Transistor base drive circuit |
-
1981
- 1981-01-09 JP JP56001163A patent/JPS57115029A/ja active Granted
-
1984
- 1984-04-19 US US06/601,735 patent/US4481431A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5386558A (en) * | 1977-01-10 | 1978-07-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Driving circuit for switching transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57115029A (en) | 1982-07-17 |
| US4481431A (en) | 1984-11-06 |
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