JPH0119473Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はサイリスタの様な自己保持機能を有す
る半導体スイツチの駆動回路に関する。

〔従来の技術及び考案が解決しようとする課題〕

比較的高い直流電圧を扱う回路に用いられる自
己保持機能を有する半導体スイツチ（以下単に半
導体スイツチと記す。）の従来の代表的な駆動回
路としては第１図に示す様なものがある。

この回路について説明すると、先ず直流高電圧
を与える直流高圧電源１と直列に半導体スイツチ
２及び負荷３が接続されており、半導体スイツチ
２は例えば直列接続されたサイリスタS₁〜S₅、及
びこれらサイリスタS₁〜S₅に跨つて互いに直列接
続され且つ互いの接続点がサイリスタS₁〜S₅のゲ
ートに接続された抵抗とコンデンサとの直列接続
体R₁−C₁，R₂−C₂……R₅−C₅とからなり、そし
て半導体スイツチ２の最もカソード側に位置する
サイリスタS₁のゲートとカソードには整流器４を
介して高圧パルストランス５の２次巻線N₂が接
続され、その１次巻線N₁には駆動パルス発生器
６が接続された構成となつている。斯かる従来の
回路にあつては高圧パルストランス５の２次巻線
N₂が整流器４を介して高電位の点Ｊに接続され、
その１次巻線N₁は低電位にある駆動パルス発生
器６に接続されているので、高圧パルストランス
５はほぼ点Ｊにおける直流高電圧よりも大きい絶
縁耐圧を有しなければならない。従つて直流出力
電圧が高くなるにつれて高圧パルストランスの製
作が難しくなり、その大型重量化及びコスト高を
招来せざるを得ない。更にまた負荷が静電塗装機
の様に放電現象を利用するものの場合には出力側
に高周波リツプルが生じ、この高周波リツプル電
流が高圧パルストランス５の２次側回路における
ストレイキヤパシタンスを介して高圧パルストラ
ンス５に流れたり、或いはサージ電流が同様に流
れることにより、半導体スイツチ２が誤点弧され
る場合があつた。

本考案は従来の欠点をすべて除去し、しかも直
流高圧出力電圧を平滑する機能をも有する半導体
スイツチの駆動回路を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は以上述べた課題を解決するため、直流
高電圧が印加される自己保持機能を有する半導体
スイツチを駆動する回路において、直流高電圧が
与えられるセンタタツプを備えた第１の巻線とそ
の半導体スイツチに駆動パルスを与える第２の巻
線とを備えた第１の変成器、そしてその第１の変
成器の第１の巻線の夫々の端子に直列接続された
前記直流高電圧と同等以上の耐圧を夫々有するコ
ンデンサ、及びこれらコンデンサの他端に夫々接
続された第１の巻線を設け、そのセンタタツプを
接地した第２の変成器とその第２の巻線に駆動パ
ルスを与えるパルス発生回路とからなることを特
徴とする半導体スイツチの駆動回路を提案するも
のである。

〔実施例〕

先ず第２図により本考案に係る半導体スイツチ
の駆動回路の基本的な一実施例を述べると、第１
図のと同じ記号は対応する回路部材を示し、７は
半導体スイツチ２を流れる電流を制限する電流制
限抵抗、８は巻数の等しい２つの１次巻線N₁，
N₁′、これら巻線の結合点から導出されたセンタ
タツプＴ、及び整流器４を介して半導体スイツチ
２のゲート・カソード間に結合された２次巻線
N₂などを備えた第１の変成器、９は変成器８の
１次巻線N₁，N₁′の夫々に直列接続された容量の
等しい一組のコンデンサＣ，C′からなるコンデン
サバンク、１０は駆動パルス発生器６に接続され
た１次巻線n₁、巻数の等しい２つの２次巻線n₂，
n₂′及びこれら２次巻線の結合点から導出された
センタタツプｔなどからなる第２の変成器、１１
は限流インピーダンスである。ここで第１の変成
器８のセンタタツプＴは直流高電位点Ｊに接続さ
れ、第２の変成器１０のセンタタツプｔは低電圧
の基準電位点に接続されている。

斯かる構成の回路においては、通常、半導体ス
イツチ２は非導通状態にあり、直流高圧電源１か
ら負荷３に直流高電圧が給電されている。この状
態ではコンデンサＣ，C′が直流高圧電源１の直流
出力電圧とほぼ等しい電圧に充電されており、直
流高圧電源１からのリツプル電流は第２の変成器
１０のセンタタツプｔから２次巻線n₂，n₂′の
夫々にほぼ等しく分流され、分流された夫々の電
流はコンデンサＣ及び第１の変成器８の一方の１
次巻線N₁、又はコンデンサC′及び他方の１次巻
線N₁′を介してそのセンタタツプＴに流れる。従
つて第１、第２の変成器８，１０における巻線
N₁とN₁′、n₂とn₂′を介して流れる電流により発生
する磁束は互いに逆極性で大きさがほぼ等しいの
で、第１の変成器８、第２の変成器１０は励磁さ
れない。よつてリツプル電流、サージ電流によつ
て半導体スイツチ２が誤点弧されることはなく、
またコンデンサバンク９がフイルタコンデンサと
しても作用するので、負荷３にリツプルの小さい
直流出力電圧を与えることが出来る。

次に負荷３などの保護のために直流高電位点Ｊ
の電圧を瞬間的に低電位に降下させるには、下記
の様にして半導体スイツチ２が駆動される。

先ず駆動パルス発生器６が駆動パルスを発生す
ると、その駆動パルスは第２の変成器１０の２次
巻線ｎ２、コンデンサＣ、第１の変成器８の１次
巻線Ｎ１，Ｎ１′、コンデンサC′及び第２の変成
器１０の２次巻線ｎ２′よりなる閉回路をいずれ
かの方向に電流を流し、第１の変成器８の２次巻
線Ｎ２に伝達される。そして第１の変成器８の２
次巻線N₂に現出せる駆動パルスは整流器４を介
して半導体スイツチ２のゲートに印加され、これ
をターンオンさせる。従つて直流高電圧点Ｊは半
導体スイツチ２及び電流制限抵抗７を介して低電
位点に結合されるので、瞬時に低電圧に降下す
る。

斯かる構成の駆動回路では、コンデンサバンク
９が直流高電圧電源１の電圧にほぼ等しい電圧を
負うので、第１の変成器８、第２の変成器１０は
双方共低電圧用のもので良い。

次に第３により本考案に係る半導体スイツチの
駆動回路の具体的な一実施例を説明すると、１は
高周波インバータなどからなる交流電源１Ａ、昇
圧トランス1B及び複数のダイオードｄとコンデ
ンサｃとを多段倍電圧回路に接続してなる直流高
電圧発生部１Ｃなどからなる直流高圧電源、２は
直列接続された複数のサイリスタS₁，S₂，…S_oと
これらに跨つて互いに直列接続され且つ相互の結
合点がサイリスタS₂，S₃…S_oのゲートに接続され
たコンデンサの様な充放電素子２C₁，２C₂，２
C₃……２C_oと抵抗２R₁，２R₂，２R₃……２R_oと
の直列接続体とからなる半導体スイツチ、３は塗
装機３Ａと接地された被塗装物品３Ｂとで示され
た負荷、４はダイオード４Ａとコンデンサ４Ｂと
からなる整流器、６は第２の変成器１０の１次巻
線n₁と直列に接続された直流電源６Ａ、トランジ
スタスイツチ６Ｂ及び抵抗６Ｃからなる駆動パル
ス発生器であり、これは第２の変成器１０を含む
場合がある。９は夫々直列接続された容量の等し
い一組のコンデンサ９C₁〜９C₆と９C₁′と９C₆′と
からなるコンデンサバンク、１２は電流制限用抵
抗、１３は電流検出抵抗、１４は火花放電発生予
知機能を備えた制御回路であり、８及び１０は
夫々第２図の実施例で述べた変成器と同様な構成
の変成器である。

斯かる構成の回路において、通常の動作時には
半導体スイツチ２は非導通状態にあり、コンデン
サバンク９が点Ｊにおける直流高電圧にほぼ等し
い電圧を負つているのは前記実施例と同様であ
る。そしてこのコンデンサバンク９がフイルタと
しても作用し、第１の変成器８と第２の変成器１
０と共働してリツプル電流やサージ電流などによ
り半導体スイツチ２が誤点弧されない様に作用す
ることも前記実施例で述べた通りである。

次に電流検出抵抗１３を介して流れる出力電流
に関連する検出信号が設定レベルを越えると、制
御回路１４がこれを火花放電が確実に発生する前
兆として判定し、矩形波の出力信号を駆動パルス
発生器６のトランジスタスイツチ６Ｂのベースに
与える。このトランジスタ６Ｂがオンすると、直
流電源６Ａから第２の変成器１０の１次巻線n₁、
抵抗６Ｃ及びトランジスタスイツチ６Ｂを介して
矩形状の電流が流れ、これによつて駆動パルスが
第２の変成器１０、コンデンサバンク９、第１の
変成器８及び整流器４を介して伝達されて、半導
体スイツチ２の最もカソード側に位置するサイリ
スタS₁のゲートに印加される。これに伴いサイリ
スタS₁が点弧されると、充放電素子２C₁に充電
されていたエネルギがサイリスタS₂のゲートーカ
ソード間、サイリスタS₁のアノードーカソード間
及び抵抗２R₁を介して放電されるので、サイリ
スタS₂が点弧される。

次にこのサイリスタS₂が点弧されると、充放電
素子２C₂に充電されていたエネルギがサイリス
タS₃のゲートカソード間を介して放電されるので
サイリスタS₃が点弧される。以下同様にして順次
サイリスタS₄，S₅……S_oが従属的に点弧され、そ
の結果半導体スイツチ２が導通する。この半導体
スイツチ２の導通によつて高電位点Ｊの電圧は瞬
時に低電位に降下し、この際半導体スイツチ２を
流れる電流は電流制限抵抗７により制限されるの
で、半導体スイツチ２が焼損することはない。

前述の実施例では半導体スイツチを直流高圧電
源と負荷とに対し並列に設けたが、勿論これら両
者に直列接続して用いても良く、また駆動パルス
発生器６において、トランジスタスイツチを通常
導通状態にしておき、このトランジスタスイツチ
をターンオフさせることにより第２の変成器１０
のインダクタンスを利用してパルスを発生させて
も良い。

〔考案の効果〕

以上述べた様に本考案によれば半導体スイツチ
を駆動するためのパルストランスとしては、低い
耐電圧ですむので、小型軽量化及びコストの低減
が行え、しかも駆動回路における駆動パルス伝達
用のコンデンサがフイルタとしても作用するので
リツプルの小さい直流高出力電圧を得ることが出
来、またノイズやリツプル電圧などによつて半導
体スイツチが誤点弧されることがないなど、多大
の効果を奏する。尚、半導体スイツチとしてトラ
イアツクを用いる場合には整流器４を除去でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体スイツチの駆動回路を示
す図、第２図及び第３図は夫々本考案に係る半導
体スイツチの駆動回路の異なる一実施例を示す図
である。 １……直流高圧電源、２……半導体スイツチ、
３……負荷、４……整流器、６……駆動パルス発
生器、８……第１の変成器、１０……第２の変成
器、９……コンデンサバンク、１４……制御回
路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 直流高電圧が印加される自己保持機能を有す
   る半導体スイツチを駆動する回路において、前
   記直流高電圧が与えられるセンタタツプを備え
   た第１の巻線と前記半導体スイツチに駆動パル
   スを与える第２の巻線とを備えた第１の変成
   器、該第１の変成器の前記第１の巻線の夫々の
   端子に直列接続された前記直流高電圧と同等以
   上の耐圧を夫々有するコンデンサ、これらコン
   デンサの他端に夫々接続された第１の巻線を有
   し、該巻線のセンタタツプを接地した第２の変
   成器、及び該第２の変成器の第２の巻線に駆動
   パルスを与えるパルス発生回路とからなること
   を特徴とする半導体スイツチの駆動回路。 (2) 前記半導体スイツチが複数の直列接続された
   半導体スイツチと複数の直列接続された充放電
   素子とからなり、これら半導体スイツチの内の
   カソード側に位置する一部の半導体スイツチが
   前記駆動パルスにより点弧されるに伴い相隣る
   アノード側に位置する半導体スイツチのゲート
   に夫々充放電素子が充電エネルギを与えてこれ
   ら残りの半導体スイツチを従属点弧する様に前
   記半導体スイツチを構成したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の半導体ス
   イツチの駆動回路。 (3) 前記コンデンサが夫々複数の直列接続された
   ２組のコンデンサからなることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の半導体スイ
   ツチの駆動回路。