JPH01194344A - パワートランジスタの並列接続方法 - Google Patents

パワートランジスタの並列接続方法

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JPH01194344A
JPH01194344A JP63018360A JP1836088A JPH01194344A JP H01194344 A JPH01194344 A JP H01194344A JP 63018360 A JP63018360 A JP 63018360A JP 1836088 A JP1836088 A JP 1836088A JP H01194344 A JPH01194344 A JP H01194344A
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Masaaki Fujii
藤井 正昭
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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〕 この発明はモジュール構造をなす電力用半導体素子、特
にパワートランジスタ等を多数並列接続して構成する高
周波大電流大容量インバータにおける電力用半導体素子
の並列接続方法に関する。
〔従来の技術〕
従来のこの種の並列接続方法によるモジュール構造パワ
ートランジスタ複数個の接続構成図の例としては第7図
に示すものが知られている。第7図の(イ)は平面図、
(ロ)は側面図であり、第3図の外形図に示すパワート
ランジスタモジュール1を4個並列に接続してlアーム
を構成した場合を示すものである。第7図において4個
の前記モジュールの各コレクタ端子Cはコレクタ引出導
帯12のL字形接続導帯12aに共通に接続された後に
前記引出導帯12により一括して外部引出しされる。同
様に前記モジュールの各エミッタ端子Eはエミッタ引出
導帯13のL字形接続導帯13aに共通に接続された後
に前記引出導帯13により一括して外部引出しされる。
従来方法においては上記の如きモジュール間接続により
各パワートランジスタのスイッチング動作時の過渡的な
電流平衡を計っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら前記従来方法による複数パワートランジス
タの並列接続においては、前記コレクタ引出導帯12と
エミッタ引出導帯13とがら外部接続対象回路又は素子
への配線経路如何によっては配線インダクタンスの増大
とその不平衡を来たし、前記各トランジスタによる高周
波スイッチング時には、該各トランジスタの過電圧抑制
用スナツパの所要容量の増大とそれに伴なうスナツパ損
失の増大によるインバータ効率の低下を招(と共に前記
両引出導帯12と13とがそれぞれ接続される外部母線
群との相互誘導による前記各トランジスタ間の電流不平
衡の発生成いは前記各外部母線周囲の金属物に対する誘
導加熱の招来等の可能性を有していた。これに鑑み本発
明は電路各部における合成磁束の極小化を計ることによ
り前記諸問題点を回避する方法を提供することを目的と
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
並列接続される複数のパワートランジスタのコレクタ電
流とエミッタ電流とを近接配置された一対の導帯に通電
し、該両導帯上の前記両型流ができるだけ大きさが等し
く方向が反対の対をなす電流となるように前記両溝帯の
組合せによる電路構成を行なうものである。すなわち其
の1は複数のパワートランジスタの並列接続において、
各トランジスタそれぞれのコレクタとエミッタとを、大
きさが等しく方向が反対の対をなす電流に対し電路リア
クタンス極小の往復電路を形成するように相互に近接配
置された一対の導帯のそれぞれに同種端子どうし共通に
接続することを特徴とするものであり、其の2は並列接
続される複数のパワートランジスタから成る上下アーム
を有するシングルエンドプッシュプルインバータ又はハ
ーフブリッジインバータにおいて、上アームを構成する
複数のパワートランジスタそれぞれのコレクタを共通に
接続する第1の導帯と、下アームを構成する複数のパワ
ートランジスタそれぞれのエミッタを共通に接続する第
2の導帯と、前記上アームの各トランジスタのエミッタ
と前記下アームの各トランジスタのコレクタとを共通に
接続する第3の導帯とを設け、前記各導帯の相互配列を
第1と第3と第2の導帯の順に薄い電気的絶縁物を介し
て近接配置すると共に該3種の導帯を前記複数のパワー
トランジスタの配列方向に平行に一括して外部引出しす
ることを特徴とするものであり、其の3は並列接続され
る複数のパワートランジスタから成る上下アームを有す
るフルブリッジインバータにおいて、2組の上アームを
構成する複数のパヮ−トランジスタそれぞれのコレクタ
を共通に接続する第1の導帯と、2組の下アームを構成
する複数のパワートランジスタそれぞれのエミッタを共
通に接続する第2の導帯と、前記上アーム2組中の1組
の各トランジスタのエミッタと前記下アーム2組中の1
組の各トランジスタのコレクタとを共通に接続する第3
の導帯と、前記各2組の上下アーム中それぞれの残り1
組のアームについて上アームの各トランジスタのエミッ
タと下アームの各トランジスタのコレクタとを共通に接
続する第4の導帯とを設け、前記各導帯の相互配列を第
1と第3と第4と第2の導帯の順或いは第1と第4と第
3と第2の導帯の順に薄い電気的絶縁物を介して近接配
置すると共に該4種の導帯を前記複数のパワートランジ
スタの配列方向に平行に一括して外部引出しすることを
特徴とするものであり、以上3種の方法を以って問題点
解決の手段とするものである。
〔作用〕
一般に電路におけるインダクタンスは該電路の通電電流
により発生する磁束の前記通電電流に対する変化率で与
えられる。従って前記磁束を前記電路電流の変動にかか
わらず常に零又は零に近い値に抑制できるなら前記電路
のインダクタンスもまた零又は零に近い値となし得る。
パワートランジスタの電路に関し、対をなす電流である
コレクタとエミッタとの両電流の電路を近接配置した一
対の導体で構成すれば、該一対の導体を通過する前記ト
ランジスタの両電流は互に大きさが等しく方向が反対で
ある往復電流となり、該往復電流による2組の磁束もま
た互に大きさが等しく方向は反対となる。従って前記電
路の一対の導体を構成する2組の導体を該両導体の周囲
に発生する磁束が完全に文楽するような構造と配置とに
すれば、前記往復電流による前記電路周囲の合成磁束は
零となり、従って前記電路インダクタンスもまた零とな
る。本発明においては、トランジスタの単体電流又は複
数個並列接続時の合成電流に対する電路の基本をなす前
記一対の導体として、近接配置時に相互の磁束文楽度の
高い平板状の導帯の組合せを用い該一対の導体をなす2
組の導帯を薄い電気的な絶縁物を介して近接配置し且つ
該両導帯への前記各トランジスタ電流の流出入位置をで
きるだけ対称となすように前記両導帯と前記各トランジ
スタ端子との接続位置を決定することにより、前記各ト
ランジスタ電流による前記電路周囲の2組の磁束の発生
状態をできるだけ対称となすと共に該両磁束の文楽を密
にし、前記電路上の各点における合成磁束の極小化を計
り、その結果として前記電路上の各点におけるインダク
タンスの平衡化と極小化を計っている。なお上記の一対
の導帯における合成磁束極小化の関係は、該一対の導帯
を基本として相互に近接配置された複数対の導帯群にお
いても該各対導帯への電流通電時期が異なる場合にはほ
ぼ同様に成立する。
〔実施例〕
以下この発明の実施例を図面により説明する。
第1図と第2図とはこの発明の実施例を示し、第3図の
外形図に示すモジュール構造のパワートランジスタ複数
個の並列接続構成図であり、第1図は第4図に示すシン
グルエンドプッシュプルインバータと第5図に示すハー
フブリッジインバータとのそれぞれの基本回路構成図に
対応し、第2図は第6図に示すフルブリッジインバータ
の基本回路構成図に対応する。まづ第4図の基本回路構
成図につき説明する。第4図において、交流電源ACか
ら供給された交流電圧は整流器2によって直流に変換さ
れた後に平滑コンデンサ3によって平滑される。該コン
デンサ3の充電電圧はP側配線8とN側配線10とを経
由して逆変換回路6に加えられ規定周波数の交流に変換
された後に誘導性抵抗とコンデンサとから成る負荷回路
7に前記両配線8とlOと更にv0出力配線9とを経由
して加えられる。なお前記v0出力配線9の通過電流は
前記規定周波数に応じてその通電方向を反転する。
また前記逆変換回、路6は、パワートランジスタと転流
ダイオードとの並列接続から成り第3図の外形図に示す
パワートランジスタモジュール1を基本構成素子とし、
それぞれ該素子3個の並列接続から成る上アーム4と下
アーム5との直列接続により構成され、該両アームの直
列接続点が前記V。
出力配線9の引出点となる。次に第4図に対応する第1
図について説明する。なお第1図においては前記上下ア
ーム4と5との前記モジュール1の並列個数はそれぞれ
4であり、従って前記逆変換回路6は8個の前記モジュ
ール1により構成されている。第1図において(イ)は
平面図、(ロ)と(ハ)とは側面図であり、図中CとE
とBとは第3図に示す如くそれぞれパワートランジスタ
のコレクタとエミッタとベースの引出端子であり、制御
信号に関する前記端子Bの配線については以後特に言及
しない。また11は薄い電気的な絶縁フィルムであり、
前記配線8と9と10とは図示の如く板状の導帯となし
ており該善導帯の外部向は共通引出部は前記絶縁フィル
ム11を介して平行に密着配置されている。該各導帯共
通引出部から前記各モジュールへの接続については次の
如く行なわれる。まづ上アーム4の各エミッタ端子Eと
下アーム5の各コレクタ端子Cとの全端子は一枚の導帯
(板)に共通に接続され更に該導帯(板)と前記導帯9
の共通引出部の下部をL字状に曲げて設けた腕部とをそ
れぞれ接続することにより行なう。次に前記上アーム4
の各コレクタ端子Cと前記導帯8の共通引出部との接続
は、前記各コレクタ端子Cの共通接続部が一枚の平板状
をなす導帯と前記導帯8の共通引出部の下部とを第1図
(ハ)に示す如き2重り字形多脚状の腕により結んだ形
状の導帯に対して前記各コレクタ端子を共通に接続する
ことにより行なう。また前記下アーム5の各エミッタ端
子Eの接続に関しても前記上アーム4の各コレクタ端子
接続の場合と全く同様に行なわれる。上記配線状態にお
いて、前記導帯8と9及び9とlOとは通電電流に関し
てそれぞれ一対の往復電路を形成し、該両電路通電電流
の導通時期が交互に異なることから前記導帯8と9と1
0との周囲における通電電流による合成磁束の極小化従
って電路インダクタンスの極小化が可能となる。次に第
5図の基本回路構成図は第4図の場合と平滑コンデンサ
部3aと負荷部7aが異なるのみで逆変換回路6からの
配線引出状態は第4図の場合と全く同様であり、従って
並列接続構成図については第1図に示す通りとなる。次
に第6図に示すフルブリッジインバータの基本回路図は
第4図の場合と逆変換回路6aが異なり、これに従って
前記■。出力配線(導帯)9がU0出力配線(導帯)9
aとW0出力配′4!A<導帯)9bとに分割されてい
るが、これは前記上アーム4が上アーム4aと4bとに
分割され更に下アーム5が下アーム5aと5bとに分割
されたことによるものである。なお第6図に対応する並
列接続構成図の第2図においては各アームそれぞれ3個
のトランジスタモジュールを有し合計12個のモジュー
ル構成の並列接続構成図となっている。第2図において
(イ)は平面図、(ロ)と(ハ)とは側面図であり、前
記導帯8と9a及び9bと10とをそれぞれ一対の往復
電路として第2図(イ)と(ハ)とに示す如く近接配置
することにより第1図の場合と同様の電路インダクタン
スの極小化が可能となる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、並列接続される複数のパワートラン
ジスタの電路を、電気的絶縁物を介して近接配置した一
対の導帯を基本として構成することにより該電路上洛位
置におけるインダクタンスの平衡化と極小化とが可能と
なり、前記各トランジスタの電流平衡化によるトランジ
スタ電流容量の有効利用が可能となり、更に各トランジ
スタスナツパ回路の損失低減による高効率大容量高周波
インバータの構成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図とはこの発明の実施例を示す複数パワー
トランジスタの並列接続構成図であり、該両図の(イ)
は共に平面図であり(ロ)と(ハ)とは共に側面図であ
る。第3図はモジュール構造のパワートランジスタ素子
の外形図例であり、(イ)は平面図、(ロ)は側面図で
ある。第4図と第5図と第6図とはそれぞれシングルエ
ンドプッシュプルインバータとハーフブリッジインバー
タとフルブリッジインバータとの基本回路構成図であり
、前記接続構成図との対応は第1図が第4図と第5図と
に対応し、第2図と第6図とが対応する。第7図は従来
技術による複数パワートランジスタの並列接続構成図で
あり(イ)は平面図、(ロ)は側面図である。 1・・・トランジスタモジュール、2・・・整流器、3
゜3a・・・平滑コンデンサ、4.4a、4b・・・上
アーム、5,5a、5b=下アーム、6.62・・・逆
変換回路、7,7a・・・負荷回路、8・・・P側配線
(導帯)、9・・・v0出力配線(導帯)、9a・・・
U0出力配線(導帯)、9b・・・W0出力配線(導帯
)、10・・・N側出力配!(導帯)、11・・・絶縁
フィルム、12.12a・・・コレクタ引出導帯、13
゜13a・・・エミッタ引出導帯、AC・・・交流電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のパワートランジスタの並列接続において、
    各トランジスタそれぞれのコレクタとエミッタとを、大
    きさが等しく方向が反対の対をなす電流に対し電路リア
    クタンス極小の往復電路を形成するように相互に近接配
    置された一対の導帯のそれぞれに同種端子どうし共通に
    接続することを特徴とするパワートランジスタの並列接
    続方法。
  2. (2)並列接続される複数のパワートランジスタから成
    る上下アームを有するシングルエンドプッシュプルイン
    バータ又はハーフブリッジインバータにおいて、上アー
    ムを構成する複数のパワートランジスタそれぞれのコレ
    クタを共通に接続する第1の導帯と、下アームを構成す
    る複数のパワートランジスタそれぞれのエミッタを共通
    に接続する第2の導帯と、前記上アームの各トランジス
    タのエミッタと前記下アームの各トランジスタのコレク
    タとを共通に接続する第3の導帯とを設け、前記各導帯
    の相互配列を第1と第3と第2の導帯の順に薄い電気的
    絶縁物を介して近接配置すると共に該3種の導帯を前記
    複数のパワートランジスタの配列方向に平行に一括して
    外部引出しすることを特徴とするパワートランジスタの
    並列接続方法。
  3. (3)並列接続される複数のパワートランジスタから成
    る上下アームを有するフルブリッジインバータにおいて
    、2組の上アームを構成する複数のパワートランジスタ
    それぞれのコレクタを共通に接続する第1の導帯と、2
    組の下アームを構成する複数のパワートランジスタそれ
    ぞれのエミッタを共通に接続する第2の導帯と、前記上
    アーム2組中の1組の各トランジスタのエミッタと前記
    下アーム2組中の1組の各トランジスタのコレクタとを
    共通に接続する第3の導帯と、前記各2組の上下アーム
    中それぞれの残り1組のアームについて上アームの各ト
    ランジスタのエミッタと下アームの各トランジスタのコ
    レクタとを共通に接続する第4の導帯とを設け、前記各
    導帯の相互配列を第1と第3と第4と第2の導帯の順或
    いは第1と第4と第3と第2の導帯の順に薄い電気的絶
    縁物を介して近接配置すると共に該4種の導帯を前記複
    数のパワートランジスタの配列方向に平行に一括して外
    部引出しすることを特徴とするパワートランジスタの並
    列接続方法。
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