JPH02299315A - トランジスタのダーリントン接続回路 - Google Patents

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〕 本発明は電力変換装置などにおいて、スイッチング素子
として使用されるトランジスタのダーリントン接続回路
に関するものである。

〔従来の技術〕

トランジスタをスイッチングさせて使用するインバータ
などの電力変換装置などにおいては、トランジスタの電
流増幅率を増加させ、駆動電力を低減するために、第５
図に示すようにトランジスタをダーリントン接続するこ
とが一般に行われる。

図中８は第１のトランジスタ、９は第２のトランジスタ
で、第１のトランジスタ８と第２のトランジスタ９のお
のおののコレクタ端子が接続され、第１のトランジスタ
８のエミッタ端子に第２のトランジスタ９のベース端子
が接続され、該第１のトランジスタ８のベース端子はベ
ース駆動回路７に接続される。

また、トランジスタ８のベース・エミッタ間にダイオー
ド１０（または、抵抗でも可能）が並列に接続される。

ベース駆動回路７は、相互に直列接続される順バイアス
用直流電源１と逆バイアス用直流電ｉ１２を有し、順バ
イアス用直流電源１の正極はスイッチ３、抵抗５を介し
て、逆バイアス用直流電源２の負極はスイッチ４、抵抗
６を介して、第１のトランジスタ８のベース端子に接続
され、順バイアス用直流電源１と逆バイアス用直流電源
２の接続中点は第２のトランジスタ９のエミッタ端子に
接続される。

このような回路で、スイッチ３を閉じ、第１のトランジ
スタ８にベース電流Ｉ　ｌ１ｒｌを供給する。

トランジスタ８の電流増幅率をｈ　Ｆ！Ｔｌｌとすると
、トランジスタ８のコレクタ電流ＩＣア、はｒｃｔｉ＝
ｈｒｔｔ１１ｓア、となり、これが第２のトランジスタ
９のベース電流Ｉ　１１７９としてトランジスタ９に与
えられる。

トランジスタ９の電流増幅率をｈ　ＰＩ！Ｔ９とすると
、トランジスタ９のコレクタ電流１０９はＩ、ア、＝ｈ
　ｖｔｒｑ・■。９　＝　ｈ　０ｉ１ｈ　ＦＥ？？・Ｉ
　ＩＩＴＩＩで与えられ、結局、■、７．をｈ□□・ｈ
□、を倍したものがトランジスタ９のコレクタ電流とな
り、電流増幅率ｈＦＥＴ１ｈｙｔｙｑのトランジスタと
して扱うことができる。

また、トランジスタ８及び９をターンオフさせるときは
、スイッチ４を閉じることによって逆バイアスベース電
流を流すことが行なわれる。

また、電圧形インバータでは負荷インダクタンスに蓄え
られたエネルギーを還流させる必要性から、第２のトラ
ンジスタ９と逆並列にフリーホイリングダイオード１５
が接続されている。

第６図は、このようなダーリントン接続されるトランジ
スタを複数用いた三相電圧形インバータの原理図で、図
中１７は直流電源、１８は三相交流電動機、１９〜２３
はトランジスタ、２４〜２８はフリーホイリングダイオ
ードである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第５図に示されるような従来のダーリントン接続回
路では、フリーホイングダイオード１５が導通している
時にトランジスタ８のベース電流が与えられると、ベー
ス電流は電源１−）ランジスタ８のベース−トランジス
タ８のコレクタ→フリーホイリングダイオード１５−電
源１の経路で流れるため、ベース電流が増加し、電力損
失が大きくなるという不都合がある。

また、短絡事故などが起こり、トランジスタ９が過電流
状態となった場合、これのベース電流制限機能が無いの
で、トランジスタ９のコレクタ電流が抑制できず、素子
責務が厳しくなる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、フリーホ
イリングダイオードを回って流れ込もうとする電流を阻
止してベース電流の増加を防止でき、しかも過電流が流
れた場合の短絡電流も抑制できるトランジスタのダーリ
ントン接続回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、第１のトランジスタ
と、逆並列にフリーホイリングダイオードを接続した第
２のトランジスタのおのおののコレクタ端子を接続し、
第１のトランジスタのエミッタ端子を第２のトランジス
タのベース端子に接続し、第１のトランジスタのエミッ
タ端子に少なくとも二つ以上のダイオードで構成される
ダイオードの直列体のアノード端子を接続し、このダイ
オードの直列体のカソード端子を第２のトランジスタの
エミッタ端子に接続し、第１のトランジスタのベース端
子と前記ダイオードの直列体のダイオード相互の接続中
点とをベース駆動回路に接続したことを要旨とするもの
である。

〔作用〕

本発明によれば、ベース駆動回路から供給される順バイ
アス電流は、順バイアス用電源から、第１のトランジス
タのベース→第１のトランジスタのエミッターダイオー
ドの直列体の一部のダイオード−電源の経路で流れる。

また、フリーホイリングダイオードの導通時に第１のト
ランジスタにオン信号が加えられた場合においても、ベ
ース電流は上記の経路を通って流れ、フリーホイングダ
イオードを回って流れ込むベース電流はダイオードの直
列体の残りのダイオードによって阻止される。従って、
フリーホイングダイオードの状態によらず順方向ベース
電流の値はほぼ一定に保たれる。

第１のトランジスタ、第２のトランジスタをオフさせる
場合には、ベース駆動回路の逆バイアス用電源より、前
記ダイオードの直列体の残りのダイオード→第２のトラ
ンジスタのエミッタ→第２のトランジスタのベース→第
１のトランジスタのベースという経路で逆バイアスベー
ス電流が流れ、従来のダーリントン接続回路と同様なタ
ーンオフが可能である。

短絡事故により第２のトランジスタに過電流が流れた場
合は、第２のトランジスタのベース・エミッタ間電圧が
上昇して第２のダイオードの直列体の順電圧降下分より
も高くなり、第１のトランジスタのコレクタ電流すなわ
ち第２のトランジスタのベース電流は制限される。その
結果、第２のトランジスタの過電流はある値以下に抑制
される。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明のトランジスタのダーリントン接続回路
の第１実施例を示す回路図で、前記従来例を示す第５図
と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

すなわち、第１のトランジスタ８と第２のトランジスタ
９のおのおののコレクタ端子が接続され、第１のトラン
ジスタ８のエミッタ端子に第２のトランジスタ９のベー
ス端子が接続され、該第１のトランジスタ８のベース端
子はベース駆動回路７に接続される。

また、第１のトランジスタ８のベース・エミッタ間にダ
イオード１０が、そのアノード端子が第１のトランジス
タ８のエミッタ端子に接続され、カソード端子が第１の
トランジスタ８のベース端子に接続するように、並列に
接続される。

第２のトランジスタ９には、逆並列にフリーホイリング
ダイオード１５が接続される。

前記ベース駆動回路７は、相互に直列接続される順バイ
アス用直流電源１と逆バイアス用直流電源２を有し、順
バイアス用直流電源１の正極はスイッチ３、抵抗５を介
して、逆バイアス用直流電源２の負極はスイッチ４、抵
抗６を介して、第１のトランジスタ８のベース端子に接
続される。

以上に述べた構成は前記従来例と同一であるが、本発明
は前記第１のトランジスタのエミッタ端子に少なくとも
二つ以上のダイオード１１．１４で構成されるダイオー
ドの直列体のアノード端子が接続され、該ダイオードの
直列体のカソード端子が第２のトランジスタ９のエミッ
タ端子に接続され、このダイオードの直列体のダイオー
ド１１と１４の接続中点がベース駆動回路７の順バイア
ス用直流電源１と逆バイアス用直流電源２の接続中点に
接続されるようにした。

第２図は本発明の第２実施例を示す回路図、第３図は同
上第３実施例を示す回路図で、前記第２のダイオードの
直列体はダイオード１１〜１４の４個のダイオードで構
成し、第２図と第３図とでは、ベース駆動回路７の順バ
イアス用直流電源１と逆バイアス用直流電源２の接続中
点からの引き出し線、すなわちエミッタ側引き出し線と
ダイオード１１〜１４の接続点を異ならせた。

次に動作について説明すると、第１図においてベース駆
動回路７から供給される順バイアス電流は、電源１から
、トランジスタ８のベース−トランジスタ８のエミッタ
ーダイオード１１→電源１の経路で流れる。

電源１の電圧をＶＣＣ＋ダイオード１１の順電圧降下を
ｖｌ、１とするとトランジスタ８のベース電流ｔ　ｓｒ
ｓは、 で与えられる。また、フリーホイーリングダイオード１
５が導通している時に、トランジスタ８のベースからコ
レクタ、フリーボイリングダイオード１５ヘバイパスし
てしまうが、該ベース電流はダイオード１４によって阻
止される。

従って、ダイオード１５の状態によらず順方向ベース電
流の値はほぼ一定に保たれる。

一方、トランジスタ８．９をオフさせる場合には、電源
２より、ダイオード１４−トランジスタ９のエミッター
トランジスタ９のベース−トランジスタ８のベースとい
う経路で逆バイアスベース電流が流れ、従来のダーリン
トン接続方法と同様なターンオフが可能である。

また、トランジスタ８のコレクタ電流はすべてトランジ
スタ９のベースに供給されるのであるが、第１図の第１
実施例においてダイオード１１ないし１４の順電圧降下
が、トランジスタ９のベース・エミッタ間電圧よりも小
さい場合は、トランジスタ８のコレクタ電流はトランジ
スタ９のベースには流れず、ダイオード１１〜１４を経
由してしまう。

前記第２図の第２実施例、第３図の第３実施例では、ダ
イオード１２〜１４を直列接続し、順電圧降下をトラン
ジスタ９のベース・エミッタ間電圧よりも大きくすれば
、これを防止できる。

また、短絡事故などの原因によりトランジスタ９が過電
流状態となった場合、トランジスタ９のベース・エミッ
タ間電圧は、コレクタ電流の増加に伴ない増加する。従
ってダイオード１１〜１４の順電圧降下を適切な値に設
定することにより、過電流時にはトランジスタ８のコレ
クタ電流すなわちトランジスタ９のベース電流をダイオ
ード１１〜１４ヘバイパスさせることができ、トランジ
スタ９の過電流をある値以下に抑制することができる。

第４図は本発明の第４実施例を示すもので、前記第２図
の第２実施例のダイオード１２．１３の代りに定電圧ダ
イオード１６を使用し、該ダイオード１２゜１３の順電
圧降下をツェナー電圧に置き換えた例である。

このようにしても、第２図に示す第２実施例と基本動作
及び得られる効果は同様であることは明らかであり、ま
た図示は省略するが、さらに他の実施例として定電圧ダ
イオード１６を第３図の第３実施例のダイオード１２．
１３と置き換えることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のトランジスタのダーリントン
接続回路は、第１のトランジスタと、逆並列にフリーホ
イリングダイオードを接続した第２のトランジスタのお
のおののコレクタ端子を接続し、第１のトランジスタの
エミッタ端子を第２のトランジスタのベース端子に接続
し、第２のトランジスタのエミッタをダイオードを介し
てベース駆動回路に接続したので、フリーホイリングダ
イオードを回って流れ込もうとする電流を阻止し、ベー
ス電流の増加を防止できるものである。

また、第２のトランジスタのベース・エミッタ間にダイ
オードが接続されているので、第２のトランジスタに過
電流が流れた場合には該トランジスタのベース電流をバ
イパスさせることにより、短絡電流を抑制できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトランジスタのダーリントン接続回路
の第１実施例を示す回路図、第２図〜第４図は第２実施
例〜第４実施例を示す回路図、第５図は従来例を示す回
路図、第６図は電圧形インバータの原理図である。 １．２・・・直流電源　　　　３，４・・・スイッチ５
・・・順バイアス制限抵抗 ６・・・逆バイアス制限抵抗 ７・・・ベース駆動回路 ８．９・・・トランジスタ １０〜１４・・・ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１のトランジスタと、逆並列にフリーホイリングダイ
   オードを接続した第２のトランジスタのおのおののコレ
   クタ端子を接続し、第１のトランジスタのエミッタ端子
   を第２のトランジスタのベース端子に接続し、第１のト
   ランジスタのエミッタ端子に少なくとも二つ以上のダイ
   オードで構成されるダイオードの直列体のアノード端子
   を接続し、このダイオードの直列体のカソード端子を第
   ２のトランジスタのエミッタ端子に接続し、第１のトラ
   ンジスタのベース端子と前記ダイオードの直列体のダイ
   オード相互の接続中点とをベース駆動回路に接続したこ
   とを特徴とするトランジスタのダーリントン接続回路。