JPH01286779A - Semiconductor switch device - Google Patents

Semiconductor switch device

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JPH01286779A
JPH01286779A JP63112823A JP11282388A JPH01286779A JP H01286779 A JPH01286779 A JP H01286779A JP 63112823 A JP63112823 A JP 63112823A JP 11282388 A JP11282388 A JP 11282388A JP H01286779 A JPH01286779 A JP H01286779A
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semiconductor switch
current
switch device
transistor
diode
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JP63112823A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeaki Asaeda
健明 朝枝
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To suppress an overvoltage by providing a diode, a second semiconductor switch, and a flywheel diode in a series circuit of the primary winding of a current transformer and a first semiconductor switch. CONSTITUTION:In an inverter bridge circuit using semiconductor switch devices, the semiconductor switch device 1P has main circuit terminals P, Q, and a semiconductor switch device 1N has main circuit terminals Q, N, and they are connected in series. A load 10 is connected between the terminals Q and N of the devices 1P, 1N, and a DC power source 9 is connected between the terminals P and N. Both the devices 1P, 1N have the same structure, which is composed of a bipolar transistor(Tr) 1, a power MOSFET 2, etc. further composed of a series unit of a Zener diode 14, a second MOSFET 15, and a flywheel diode 12. Both the FETs 2, 15 are cooperated to be controlled ON, OFF. Thus, a reverse recovery current between the base and the collector of the Tr 1 is prevented to bypass a circulating load current from a current transformer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体スイッチ装置に関し、更に詳述すればバ
イポーラトランジスタとMOSFETとを直列゛接続し
た半導体スイッチを用いる半導体スイッチ装置を提案す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor switch device, and more specifically, it proposes a semiconductor switch device using a semiconductor switch in which a bipolar transistor and a MOSFET are connected in series. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は例えばInternational Rect
ifier社が1982年に発行したrHEXFET 
DATABOOK JのA−113頁に示されている半
導体スイッチ装置の回路図である。バイポーラトランジ
スタ (以下トランジスタという)1のエミッタEは、
パワーMOSFET (以下MOSFETという)2の
ドレインDと接続されて半導体スイッチを構成している
。トランジスタ1のコレクタCは変流器3の1次巻線3
aの一端と接続され、1次巻線3aの他端は一方の主回
路端子Pと接続されている。MOSFET 2のソース
Sは他方の主回路端子Qと接続されている。変流器3の
2次巻線3bの両端は、ダイオード6とツェナーダイオ
ード5とを逆直列接続した直列回路の両端と接続され、
ダイオード6とツェナーダイオード5との接続中間点は
トランジスタ1のベースBと接続されている。またツェ
ナーダイオード5のアノードはMOSFET 2のソー
スSと接続されている。トランジスタ1のベースBとM
OSFET 2のソースSとの間にはコンデンサ4が接
続され、トランジスタ1のコレクタCとベースBとの間
には、アノードをコレクタC側としたダイオード7と抵
抗8との直列回路が接続されている。またトランジスタ
1のコレクタCとMOSFET 2のソースSとの間に
は、スナバコンデンサ11が接続され、これらにより半
導体スイッチ装置を構成している。
FIG. 5 shows, for example, International Rect
rHEXFET published by ifier in 1982
It is a circuit diagram of the semiconductor switch device shown on page A-113 of DATABOOK J. The emitter E of bipolar transistor (hereinafter referred to as transistor) 1 is
It is connected to the drain D of a power MOSFET (hereinafter referred to as MOSFET) 2 to form a semiconductor switch. The collector C of the transistor 1 is the primary winding 3 of the current transformer 3.
The other end of the primary winding 3a is connected to one main circuit terminal P. The source S of MOSFET 2 is connected to the other main circuit terminal Q. Both ends of the secondary winding 3b of the current transformer 3 are connected to both ends of a series circuit in which a diode 6 and a Zener diode 5 are connected in anti-series,
An intermediate point between the diode 6 and the Zener diode 5 is connected to the base B of the transistor 1. Further, the anode of the Zener diode 5 is connected to the source S of the MOSFET 2. Bases B and M of transistor 1
A capacitor 4 is connected between the source S of the OSFET 2, and a series circuit of a diode 7 and a resistor 8 with the anode on the collector C side is connected between the collector C and base B of the transistor 1. There is. Further, a snubber capacitor 11 is connected between the collector C of the transistor 1 and the source S of the MOSFET 2, and these constitute a semiconductor switch device.

そして、半導体スイッチ装置の主回路端子P。and the main circuit terminal P of the semiconductor switch device.

9間には、直流電源9と負荷10との直列回路を、直流
電源9の負極を主回路端子Q側として接続されている。
9, a series circuit of a DC power supply 9 and a load 10 is connected with the negative pole of the DC power supply 9 being connected to the main circuit terminal Q side.

この半導体スイッチ装置は第6図に示すようにスイッチ
ング動作をする。いま、トランジスタ1及びMOSFE
T 2がともにオフの場合は、コンデンサ4はダイオー
ド7及び抵抗8を介して直流電源9の電圧■、により充
電される。このコンデンサ4の電圧は例えば約10Vと
なる。さて、t0時点でMOSFET 2のゲート電圧
■、、3を負から正に反転させてMOSFET 2をタ
ーンオンさせると、コンデンサ4からトランジスタl及
びMOSFET 2を通って放電電流が流れてトランジ
スタ1は直ちにターンオンする。そうすると、直流電源
9から負荷lOを介して負荷電流であるトランジスタ1
のコレクタ電流■cが流れ始める。このとき変流器3の
2次電流I CTtはlc/n(nは変流器の巻数比)
の大きさで矢符の如くダイオード6、トランジスタ1 
、 MOSFET2を通って流れる。そして変流器3に
よる正帰還作用によりトランジスタ1にベース電流1m
を供給しトランジスタ1をオン状態に保持する。
This semiconductor switch device performs a switching operation as shown in FIG. Now, transistor 1 and MOSFE
When both T2 are off, the capacitor 4 is charged via the diode 7 and the resistor 8 by the voltage 1 of the DC power supply 9. The voltage of this capacitor 4 is, for example, about 10V. Now, at time t0, when MOSFET 2 is turned on by inverting the gate voltages of MOSFET 2 from negative to positive, a discharge current flows from capacitor 4 through transistor 1 and MOSFET 2, and transistor 1 is immediately turned on. do. Then, the load current flows from the DC power supply 9 to the transistor 1 through the load IO.
The collector current ■c begins to flow. At this time, the secondary current I CTt of the current transformer 3 is lc/n (n is the turns ratio of the current transformer)
Diode 6 and transistor 1 as shown by the arrow.
, flows through MOSFET2. Then, due to the positive feedback effect of the current transformer 3, the base current of 1 m is applied to the transistor 1.
is supplied to keep transistor 1 in the on state.

次にt2時点において、MOSFliT 2のゲート電
圧VGSを負に反転させると直ちにMOSFET 2は
ターンオフする。そのため、トランジスタ1のエミッタ
側が開路状態になりコレクタ電流I、はトランジスタ1
のコレクタCとベース8間を通ってコンデンサ4及びツ
ェナーダイオード5側へ流れる。このときコンデンサ4
はMOSFET 2のドレインDとソースSとの間のス
イッチングサージ電圧を抑制するように作用する。そし
てトランジスタ1のコレクタCとベースBとの間の電流
阻止力が回復するt3時点で、コレクタ電流■、が遮断
され、トランジスタ1とMOSFET 2との直列回路
の両端電圧V□は直流電源9の電圧v11のレベルに立
上る。このとき、スナバコンデンサ11はトランジスタ
1とMOSFET 2間の回路に存在するインダクタン
ス成分により直流電源9の電圧■2以上に過充電される
Next, at time t2, as soon as the gate voltage VGS of MOSFliT 2 is inverted to negative, MOSFET 2 is turned off. Therefore, the emitter side of transistor 1 becomes open-circuited, and the collector current I, of transistor 1 becomes
The current flows between the collector C and the base 8 to the capacitor 4 and Zener diode 5 side. At this time, capacitor 4
acts to suppress the switching surge voltage between the drain D and source S of MOSFET 2. Then, at time t3 when the current blocking force between the collector C and base B of the transistor 1 is restored, the collector current ■ is cut off, and the voltage V□ across the series circuit of the transistor 1 and the MOSFET 2 becomes The voltage rises to the level of voltage v11. At this time, the snubber capacitor 11 is overcharged to a voltage higher than the voltage 2 of the DC power supply 9 due to an inductance component existing in the circuit between the transistor 1 and the MOSFET 2.

そして、この過充電電圧成分Δ■アは変流器3を介して
直流電源9側へ放電するため、変流器3の2次巻線3b
には、n・Δ■7のリセット電圧■□SETが逆極性で
誘起される。
Since this overcharge voltage component Δ■a is discharged to the DC power supply 9 side via the current transformer 3, the secondary winding 3b of the current transformer 3
, a reset voltage ■□SET of n·Δ■7 is induced with opposite polarity.

次にこの半導体スイッチ装置をインバータに適用した場
合の動作を第7図により説明する。第7図はインバータ
を構成するブリッジ回路の半部を示しており、このブリ
ッジ回路は第5図に示した半導体スイッチ装置と同一の
回路からなり、その回路のスナバコンデンサ11にフラ
イホイールダイオード12を並列接続した半導体スイッ
チ装置IP及びINを直列接続して構成されている。そ
して半導体スイッチ装置IP、 INの直列回路の両端
の主回路端子P、 N間には直流電源9が、その正極を
上回゛路端子P側として接続されている。
Next, the operation when this semiconductor switch device is applied to an inverter will be explained with reference to FIG. FIG. 7 shows half of a bridge circuit that constitutes an inverter, and this bridge circuit consists of the same circuit as the semiconductor switch device shown in FIG. It is constructed by connecting parallel-connected semiconductor switch devices IP and IN in series. A DC power supply 9 is connected between the main circuit terminals P and N at both ends of the series circuit of the semiconductor switch devices IP and IN, with the positive terminal on the side of the circuit terminal P.

また半導体スイッチ装置INの主回路端子Qと主回路端
子Nとの間には負荷10が接続されている。
Further, a load 10 is connected between a main circuit terminal Q and a main circuit terminal N of the semiconductor switch device IN.

いま、半導体スイッチ装置IPがオンしている場合には
、直流電源9から半導体スイッチ装置IPを介して負荷
10に電流が流れる。次に半導体スイッチ装置IPがタ
ーンオフすると、負荷10の電流は半導体スイッチ装置
INを介して環流することになる。
If the semiconductor switch device IP is currently on, current flows from the DC power supply 9 to the load 10 via the semiconductor switch device IP. Next, when the semiconductor switch device IP is turned off, the current of the load 10 will circulate through the semiconductor switch device IN.

この場合、半導体スイッチ装置INのMOSFET 2
のゲート電圧が負に保持されていると、コンデンサ4に
+、−を付した極性で充電されていたコンデンサ4の電
荷はトランジスタ1のベースBとコレクタCとを通り、
変流器3の1次巻線3aを介して放電する。その後、負
荷10の電流はフライホイールダイオード12を通り、
変流器3の1次巻線3aを介して環流する。このときの
変流器3の2次巻線3bの電流I C70の方向は矢符
と逆向きとなり、ダイオード6で阻止されて、2次巻線
3bに過電圧が発生する。続いて、再び半導体スイッチ
装flPがターンオンすると、半導体スイッチ装置IN
のフライホイールダイオード12及びトランジスタ1の
コレクタCとベースBとの間に、逆回復電流が半導体ス
イッチ装置IPを通って流れる。
In this case, MOSFET 2 of the semiconductor switch device IN
When the gate voltage of the capacitor 4 is held negative, the electric charge of the capacitor 4 that has been charged with the polarity of + and - passes through the base B and collector C of the transistor 1,
Discharge occurs through the primary winding 3a of the current transformer 3. The current in the load 10 then passes through the flywheel diode 12,
It circulates through the primary winding 3a of the current transformer 3. At this time, the direction of the current I C70 in the secondary winding 3b of the current transformer 3 is opposite to the arrow mark, and is blocked by the diode 6, causing an overvoltage to occur in the secondary winding 3b. Subsequently, when the semiconductor switch device flP is turned on again, the semiconductor switch device IN
A reverse recovery current flows through the semiconductor switch device IP between the flywheel diode 12 and the collector C and base B of the transistor 1 .

〔発明が解決しようとする課題] 前述した従来の半導体スイッチ装置は、負荷10の電流
が変流器3の1次巻線3aを通って環流するため、変流
器3の2次巻線3bに過電圧が発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional semiconductor switch device described above, the current of the load 10 circulates through the primary winding 3a of the current transformer 3, so Overvoltage occurs.

そのため2次巻線3bに過電圧抑制手段を付加する必要
がある。またターンオンする半導体スイッチ装置側のタ
ーンオン電流は負荷電流が環流している半導体スイッチ
装置のフライホイールダイオードの逆回復電流及びトラ
ンジスタのコレクタC。
Therefore, it is necessary to add overvoltage suppressing means to the secondary winding 3b. Further, the turn-on current on the side of the semiconductor switch device that turns on is the reverse recovery current of the flywheel diode of the semiconductor switch device through which the load current flows and the collector C of the transistor.

ベース8間の逆回復電流が負荷電流に重畳して増大する
。そのためターンオンする半導体スイッチ装置のMOS
FET 2のドレインD1ソースS間の電圧降下が大き
くなって、ツェナーダイオード5のツェナー電圧以上に
なると、変流器3の2次巻線電流I、?2はツェナーダ
イオード5に流れて、トランジスタ1のベースBに供給
されず、トランジスタ1のターンオン損失が増大すると
いう問題がある。
The reverse recovery current between the bases 8 is superimposed on the load current and increases. Therefore, the MOS of the semiconductor switch device turns on.
When the voltage drop between the drain D1 and the source S of FET 2 becomes large and exceeds the Zener voltage of Zener diode 5, the secondary winding current I of current transformer 3, ? 2 flows to the Zener diode 5 and is not supplied to the base B of the transistor 1, causing a problem in that the turn-on loss of the transistor 1 increases.

本発明は斯かる問題に鑑み、負荷の電流が環流すること
によって発生する過電圧を抑制するとともに、半導体ス
イッチ装置のターンオン損失を低減し得る半導体スイッ
チ装置を提供することを目的とする。
In view of such problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor switch device that can suppress overvoltage caused by circulation of load current and reduce turn-on loss of the semiconductor switch device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係る半導体スイッチ装置は、変流器の1次巻線
と、バイポーラトランジスタ及びMOSFETを直列接
続している第1の半導体スイッチとの直列回路に、第1
の半導体スイッチの順方向に設けているダイオードと、
前記バイポーラトランジスタにベース電流を供給すべく
設けている第2の半導体スイッチと、前記1次巻線、前
記ダイオード及び第1の半導体スイッチの直列回路に逆
並列接続したフライホイールダイオードとを備える。
The semiconductor switch device according to the present invention includes a first semiconductor switch in a series circuit of a primary winding of a current transformer and a first semiconductor switch in which a bipolar transistor and a MOSFET are connected in series.
A diode provided in the forward direction of the semiconductor switch,
The bipolar transistor includes a second semiconductor switch provided to supply a base current to the bipolar transistor, and a flywheel diode connected in antiparallel to the series circuit of the primary winding, the diode, and the first semiconductor switch.

〔作用〕[Effect]

ダイオードは、バイポーラトランジスタのベース、コレ
クタ間を流れる逆回復電流を阻止する。
The diode blocks reverse recovery current flowing between the base and collector of the bipolar transistor.

第2の半導体スイッチはバイポーラトランジスタをター
ンオンさせるベース電流を供給する。フライホイールダ
イオードは、環流する負荷の電流を変流器からバイパス
する。
A second semiconductor switch provides a base current that turns on the bipolar transistor. The flywheel diode bypasses the circulating load current from the current transformer.

これにより、環流する負荷の電流は変流器を流れない。As a result, the circulating load current does not flow through the current transformer.

またバイポーラトランジスタのベース電流は第2の半導
体スイッチにより供給される。
Further, the base current of the bipolar transistor is supplied by the second semiconductor switch.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明をその実施例を示す図面によって詳述する
。第1図は本発明に係る半導体スイッチ装置を適用した
インバータのブリッジ回路の半部を示す回路図である。
The present invention will be explained in detail below with reference to drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a circuit diagram showing half of an inverter bridge circuit to which a semiconductor switch device according to the present invention is applied.

半導体スイッチ装置IPは主回路端子P、Qを、半導体
スイッチ装置11Nは主回路端子Q、 Nを備えており
、夫々の主回路端子Q。
The semiconductor switch device IP has main circuit terminals P and Q, and the semiconductor switch device 11N has main circuit terminals Q and N, respectively.

Qを接続して半導体スイッチ装置IPとINとが直列接
続されている。
Semiconductor switch devices IP and IN are connected in series by connecting Q.

そして半導体スイッチ装置IP及びINの主回路端子Q
と半導体スイッチ装置INの主回路端子Nとの間には負
荷10が接続されており、半導体スイッチ装置IPの主
回路端子Pと半導体スイッチ装flNの主回路端子Nと
の間に直流電源9が、その正極を主回路端子P側として
接続されている。
and the main circuit terminals Q of the semiconductor switch devices IP and IN.
A load 10 is connected between the main circuit terminal N of the semiconductor switch device IN and the main circuit terminal P of the semiconductor switch device IP, and a DC power supply 9 is connected between the main circuit terminal P of the semiconductor switch device IP and the main circuit terminal N of the semiconductor switch device flN. , and are connected with the positive terminal thereof as the main circuit terminal P side.

これらの半導体スイッチ装置IP、 INはともに同一
構造となっており、以下に説明する如く構成されている
。バイポーラトランジスタ (以下トランジスタという
)1のエミッタEは、パワーMO5FET(以下MOS
Ft!Tという)2のドレインDと接続されて第1の半
導体スイッチを構成している。トランジスタ1のコレク
タCは、そのコレクタCにカソードを接続しているダイ
オード13を介して変流器3の1次巻線3aの一端と接
続されており、1次巻線3aの他端は一方の主回路端子
Pと接続されている。MOSFET 2のソースSは主
回路端子Qと接続されている。
These semiconductor switch devices IP and IN both have the same structure and are constructed as described below. The emitter E of bipolar transistor (hereinafter referred to as transistor) 1 is a power MO5FET (hereinafter referred to as MOS).
Ft! T) is connected to the drain D of 2 to form a first semiconductor switch. The collector C of the transistor 1 is connected to one end of the primary winding 3a of the current transformer 3 via a diode 13 whose cathode is connected to the collector C, and the other end of the primary winding 3a is connected to one end of the primary winding 3a. It is connected to the main circuit terminal P of. The source S of MOSFET 2 is connected to the main circuit terminal Q.

変流器3の2次巻線3bの両端は、ダイオード6とツェ
ナーダイオード5とを逆直列接続した直列回路の両端と
接続され、ダイオード6と第1のツェナーダイオード5
との接続中間点はトランジスタ1のベースBと接続され
ている。またツェナーダイオード5のアノードはMOS
FET 2のソースSと接続されている。トランジスタ
1のベースBとMOSFET 2のソースSとの間には
コンデンサ4が接続され、トランジスタ1のコレクタC
、ベース8間には、アノードをコレクタC側としたダイ
オード7と抵抗8との直列回路が接続されている。また
変流器3の1次巻線3aの他端と問5FET 2のソー
スSとの間にはスナバコンデンサ11が接続されており
、このスナバコンデンサ11にはフライホイールダイオ
ード12を、そのアノードをMOSFET 2のソース
S側として並列接続されている。更に、変流器3の1次
巻線3aの他端はツェナーダイオード14のカソードと
接続されており、そのツェナーダイオード14のアノー
ドは第2の半導体スイッチたる間5FET15のドレイ
ンD2と接続され、そのソースS2はトランジスタ1の
ベースBと接続されて、これらにより半導体スイッチ装
置が構成されている。
Both ends of the secondary winding 3b of the current transformer 3 are connected to both ends of a series circuit in which a diode 6 and a Zener diode 5 are connected in reverse series.
The intermediate point between the two terminals is connected to the base B of the transistor 1. Also, the anode of Zener diode 5 is a MOS
Connected to source S of FET 2. A capacitor 4 is connected between the base B of transistor 1 and the source S of MOSFET 2, and the collector C of transistor 1 is
, and the base 8, a series circuit of a diode 7 and a resistor 8 with an anode on the collector C side is connected. Further, a snubber capacitor 11 is connected between the other end of the primary winding 3a of the current transformer 3 and the source S of the FET 2, and a flywheel diode 12 is connected to the snubber capacitor 11, and its anode is connected to the snubber capacitor 11. It is connected in parallel as the source S side of MOSFET 2. Further, the other end of the primary winding 3a of the current transformer 3 is connected to the cathode of a Zener diode 14, and the anode of the Zener diode 14 is connected to the drain D2 of the 5FET 15, which is a second semiconductor switch. The source S2 is connected to the base B of the transistor 1, and these constitute a semiconductor switch device.

なお、半導体スイッチ装置IP、 INにおけるMOS
FET2及び15は連動してオン1オフ制御されるよう
になっている。
Note that the MOS in the semiconductor switch devices IP and IN
FETs 2 and 15 are controlled to be on/off in conjunction.

次にこのように構成した半導体スイッチ装置の動作を第
1図により説明する。半導体スイッチ装置IP、 IN
をターンオンさせる場合には、MOSFET 2及びM
OSFET15のゲートG及びGtに正の電圧を同時に
印加する。そうすると、それまで充電されていたコンデ
ンサ4と、MOSFET15とからトランジスタ1にベ
ース電流I、が流れる。そして、トランジスタ1のコレ
クタC,エミッタE間電圧が、ツェナーダイオード14
のツェナー電圧より低下すれば?’l05FET15か
らのベース電流I、の供給が停止する。しかるに、トラ
ンジスタ1のコレクタ電流I。
Next, the operation of the semiconductor switch device configured as described above will be explained with reference to FIG. Semiconductor switch device IP, IN
When turning on MOSFET 2 and M
A positive voltage is applied to the gates G and Gt of the OSFET 15 at the same time. Then, a base current I flows into the transistor 1 from the capacitor 4, which had been charged up to that point, and the MOSFET 15. Then, the voltage between the collector C and emitter E of the transistor 1 is the voltage across the Zener diode 14.
What if the Zener voltage drops below the zener voltage? The supply of base current I from 'l05FET15 is stopped. However, the collector current I of transistor 1.

が流れ始めると、変流器3の2次巻線3bの2次巻線電
流I CTtがベース電流■、となってベースBに流れ
る。
When begins to flow, the secondary winding current ICTt of the secondary winding 3b of the current transformer 3 becomes the base current {circle around (2)} and flows to the base B.

したがって、MOSFET15はトランジスタ1のコレ
クタ電流■。が立上るまでの短い期間中、ベース電流l
、を供給する。
Therefore, the collector current of MOSFET 15 of transistor 1 is ■. During the short period until the rise of the base current l
, supply.

さて、半導体スイッチ装置fIPがターンオフして、半
導体スイッチ装置INのコンデンサ4が放電して負荷1
0に電流が環流する場合、トランジスタ1のベースBか
らコレクタCを通って流れようとするコンデンサ4の放
電電流はダイオード13によって阻止される。そのため
その放電電流はMOSFET15及びツェナーダイオー
ド14を通って放電することになる。その後、負荷10
の電流はフライホイールダイオード12を通って環流す
ることになり、変流器3の1次巻線3aに負荷10の電
流は環流しない。その結果、変流器3の2次巻線3bに
は過電圧が発生しない。
Now, the semiconductor switch device fIP is turned off, the capacitor 4 of the semiconductor switch device IN is discharged, and the load 1
When the current flows back to zero, the discharge current of the capacitor 4 which attempts to flow from the base B of the transistor 1 through the collector C is blocked by the diode 13. Therefore, the discharge current will be discharged through the MOSFET 15 and the Zener diode 14. Then load 10
The current flows back through the flywheel diode 12, and the current of the load 10 does not flow back through the primary winding 3a of the current transformer 3. As a result, no overvoltage occurs in the secondary winding 3b of the current transformer 3.

その後、再度、半導体スイッチ装置IPがターンオンす
る場合には、そのターンオン電流は、負荷10に流れる
電流に半導体スイッチ装置INのフライホイールダイオ
ード12の逆回復電流が重畳された電流となり、従来生
じていたトランジスタ1のコレクタC,ベースB間の逆
回復電流分が消滅してトランジスタ1のターンオン損失
が低減する。
After that, when the semiconductor switch device IP is turned on again, the turn-on current is a current in which the reverse recovery current of the flywheel diode 12 of the semiconductor switch device IN is superimposed on the current flowing through the load 10, which is different from the conventional one. The reverse recovery current between the collector C and base B of the transistor 1 disappears, and the turn-on loss of the transistor 1 is reduced.

そしてMOSFET15は、例えば半導体スイッチ装置
INにおいて、負荷10の電流が環流している期間に、
負荷10の電流方向が反転した場合に、コンデンサ4が
放電していれば、MOSFET 2をオンさせてもトラ
ンジスタ1にベース電流が流れないため、半導体スイッ
チ装置INはターンオンせず半導体スイッチ装置IP側
へ電流を環流させる機能をも有する。
For example, in the semiconductor switch device IN, the MOSFET 15 operates during a period when the current of the load 10 is circulating.
When the current direction of the load 10 is reversed, if the capacitor 4 is discharged, the base current will not flow to the transistor 1 even if the MOSFET 2 is turned on, so the semiconductor switch device IN will not be turned on and the semiconductor switch device IP side will not turn on. It also has the function of circulating current to.

またこのとき半導体スイッチ装置INのトランジスタ1
のコレクタC,エミッタE間の電圧が上昇し、ツェナー
ダイオード14のツェナー電圧を超えると、MOSFE
T15及びMOSFET 2がターンオンし、トランジ
スタ1にベース電流が流れて半導体スイッチ装置INが
ターンオンする。
Also, at this time, transistor 1 of the semiconductor switch device IN
When the voltage between the collector C and emitter E of the MOSFE increases and exceeds the Zener voltage of the Zener diode 14, the MOSFE
T15 and MOSFET 2 are turned on, base current flows through transistor 1, and semiconductor switch device IN is turned on.

なお、本実施例では、コンデンサ4の初期充電用の抵抗
8及びダイオード7を設けたが、MOSFET15によ
りトランジスタ1のベース電流が供給可能なため、それ
らを省いてもよい。またコンデンサ4を小容量にするこ
とができ、スイッチングサージ電圧を抑制するスナバコ
ンデンサ11の機能のみ□を考慮してコンデンサ4の容
量を選定してもよい。
In this embodiment, a resistor 8 and a diode 7 for initial charging of the capacitor 4 are provided, but since the base current of the transistor 1 can be supplied by the MOSFET 15, they may be omitted. Further, the capacitor 4 can have a small capacitance, and the capacitance of the capacitor 4 may be selected by considering only the function of the snubber capacitor 11 that suppresses the switching surge voltage.

また第2の半導体スイッチとして第1図では間5FET
15を使用したが、例えば第2図(a)、 (b)に示
すようにMOSFET15に替えてトランジスタ20又
はIGBT21を用いてもよい。そしてこれらの場合も
MOSFET15である場合と同様に逆回復電流阻止用
のダイオード16をトランジスタ20又はIGBT 2
1の順方向と同じ向きとして直列接続してもよい。
In addition, as the second semiconductor switch, in FIG.
Although the MOSFET 15 is used, a transistor 20 or an IGBT 21 may be used instead of the MOSFET 15, for example, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b). In these cases as well, the diode 16 for blocking reverse recovery current is replaced with the transistor 20 or IGBT 2 as in the case of the MOSFET 15.
They may be connected in series in the same direction as the forward direction of No. 1.

更に、本実施例では、スナバコンデンサ11をフライホ
イールダイオード12に並列接続したが、トランジスタ
1とMOSFET 2との直列回路に並列接続してもよ
く、またトランジスタ1のコレクタC。
Further, in this embodiment, the snubber capacitor 11 is connected in parallel to the flywheel diode 12, but it may be connected in parallel to the series circuit of the transistor 1 and the MOSFET 2.

エミンタE間に接続してもよい。It may also be connected between eminters E.

第3図及び第4図は本発明の他の実施例を示したもので
ある。第3図に示した半導体スイッチ装置IPは、変流
器3をMOSFET 2のソースS側に設けており、ま
たMOSFET15と2次巻線3bとの間にアノードを
2次巻線3b側としたダイオード16を介装させており
、その他の構成は第1図に示したものと同様となってい
る。
FIGS. 3 and 4 show other embodiments of the present invention. In the semiconductor switch device IP shown in FIG. 3, a current transformer 3 is provided on the source S side of the MOSFET 2, and an anode is placed on the secondary winding 3b side between the MOSFET 15 and the secondary winding 3b. A diode 16 is interposed, and the other configuration is the same as that shown in FIG.

また第4図に示した半導体スイッチ装置は、ツェナーダ
イオード14とMOSFET15との直列回路を、ダイ
オード13とトランジスタ1のコレクタCとの接続中間
点と、トランジスタ1のベースとの間に介装させており
、その他の構成は第1図に示したものと同様となってい
る。そしてこの場合には第3図の半導体スイッチ装置1
Pに示している逆回復゛電流阻止用のダイオード16を
省いてダイオード13にその機能を兼ねさせることがで
きる。
Further, the semiconductor switch device shown in FIG. 4 has a series circuit of a Zener diode 14 and a MOSFET 15 interposed between the connection intermediate point between the diode 13 and the collector C of the transistor 1 and the base of the transistor 1. The rest of the configuration is the same as that shown in FIG. In this case, the semiconductor switch device 1 shown in FIG.
The diode 16 for blocking reverse recovery current shown in P can be omitted, and the diode 13 can also have this function.

なお、これらの他の実施例も前述した実施例と同様の効
果が得られる。
Note that these other embodiments can also provide the same effects as the above-described embodiments.

[発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば、負荷の電流が環流
した場合に、変流器の2次巻線に生じる過電圧を防止で
きる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent overvoltage occurring in the secondary winding of a current transformer when a load current circulates.

また、バイポーラトランジスタのスイッチング時のター
ンオン損失を低減できるとともに、確実にターンオン動
作する半導体スイッチ装置を提供できる優れた効果を奏
する。
Moreover, it is possible to reduce the turn-on loss during switching of the bipolar transistor, and to provide an excellent effect of providing a semiconductor switch device that reliably turns on.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る半導体スイッチ装置を適用したイ
ンバータのブリッジ回路の半部を示す回路図、第2図は
第2の半導体スイッチを含む回路の他の実施例を示す回
路図、第3図及び第4図は本発明の他の実施例を示す半
導体スイッチ装置の回路図、第5図は従来の半導体スイ
ッチ装置の回路図、第6図はそのオン、オフ動作のタイ
ムチャート、第7図は従来の半導体スイッチ装置を適用
したインバータのブリッジ回路の半部の回路図である。 1・・・バイポーラトランジスタ 2・・・パワーMO
SFET3・・・変流器 4・・・コンデンサ 6・・
・ダイオード9・・・直流電源 10・・・負荷 11
・・・スナバコンデンサ12・・・フライホイールダイ
オード 15・・・第2の半導体スイッチ IP、 I
N・・・半導体スイッチ装置なお、図中、同一符号は同
一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a half part of a bridge circuit of an inverter to which a semiconductor switch device according to the present invention is applied, FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of a circuit including a second semiconductor switch, and FIG. 4 and 4 are circuit diagrams of a semiconductor switch device showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional semiconductor switch device, FIG. 6 is a time chart of its on and off operations, and FIG. The figure is a circuit diagram of a half part of an inverter bridge circuit to which a conventional semiconductor switch device is applied. 1... Bipolar transistor 2... Power MO
SFET3... Current transformer 4... Capacitor 6...
・Diode 9...DC power supply 10...Load 11
... Snubber capacitor 12 ... Flywheel diode 15 ... Second semiconductor switch IP, I
N: Semiconductor switch device In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、バイポーラトランジスタ及びMOSFETを直列接
続してなる第1の半導体スイッチと、該第1の半導体ス
イッチにその1次巻線を直列接続している変流器とを備
え、該変流器の2次巻線の電流を、前記バイポーラトラ
ンジスタのベースに供給しており、前記第1の半導体ス
イッチのオン、オフ動作に関連して、前記変流器の1次
巻線と第1の半導体スイッチとの直列回路に並列接続し
てある負荷に電流を供給すべく構成してある半導体スイ
ッチ装置において、 前記変流器の1次巻線と前記第1の半導体 スイッチとの直列回路に第1の半導体スイッチの順方向
に設けているダイオードと、前記バイポーラトランジス
タにベース電流を供給すべく設けている第2の半導体ス
イッチと、前記1次巻線、ダイオード及び第1の半導体
スイッチの直列回路に逆並列接続しているフライホィー
ルダイオードとを備えていることを特徴とする半導体ス
イッチ装置。
[Claims] 1. A first semiconductor switch formed by connecting a bipolar transistor and a MOSFET in series, and a current transformer having its primary winding connected in series to the first semiconductor switch, The current in the secondary winding of the current transformer is supplied to the base of the bipolar transistor, and in connection with the on/off operation of the first semiconductor switch, the current in the primary winding of the current transformer is supplied to the base of the bipolar transistor. In a semiconductor switch device configured to supply current to a load connected in parallel in a series circuit with a first semiconductor switch, the primary winding of the current transformer is connected in series with the first semiconductor switch. a diode provided in the circuit in the forward direction of the first semiconductor switch; a second semiconductor switch provided to supply base current to the bipolar transistor; and the primary winding, the diode, and the first semiconductor switch. and a flywheel diode connected in antiparallel to the series circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008193839A (en) * 2007-02-06 2008-08-21 Toshiba Corp Semiconductor switch and power conversion apparatus applying same

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