JPH0356064A

JPH0356064A - 電力用半導体素子の駆動回路

Info

Publication number: JPH0356064A
Application number: JP19117589A
Authority: JP
Inventors: Hideo Saotome; 英夫早乙女
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1991-03-11

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）この発明は電力用半導体素子の匪動回路に関し、特に、
サイリスタ，ＧＴ○（ゲートターンオフ）サイリスタ、
トランジスタなどの電流踵動形電力用半導体素子の踵動
回路に関する。

（従来の技術）従来この種の能動回路として、例えば第４図に示す如き
ＧＴＯサイリスタのゲート呼動回路２０′が知られてい
る。同図レこおいて、ＧＴＯサイリスタ６のオンゲート
電流は、ゲート・カソード間を順バイアスする直流電源
工から、抵抗５、半導体スイッチ３及びゲートＧ、カソ
ードＫに接続された出力端子を介して供給され、半導体
スイッチ３が閉じた時に流れる出力電流を抵抗５により
制限することで所望のオンゲート電流値を得るようにな
っている。

なお、図において２はオフゲート電流出力用の直流電源
．４は半導体スイッチであり、ＧＴＯサイリスタ６のオ
フ時には半導体スイッチ４を閉じて直流電源２からオフ
ゲート電流が出力される。

（発明が解決しようとする課題）上記従来のゲート廃動回路２０′におけるオンゲート電
流出力回路においては、出力電流の制限用に抵抗５を用
いているため、この抵抗５が熱損失を発生する．特に、
大容量のＧＴＯサイリスタを用いる場合には抵抗の損失
が出力電流の２乗に比例して増大するため、抵抗自体が
極端に大型化し、プリント基板内にこの抵抗が納まらず
、回路全体が大型化してしまうという欠点がある。また
、ゲート廓動回路の入力電力もこれに伴って増大してし
まうという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
，その目的とするところは、抵抗を用いずにオン電流を
供給するようにして損失の低減及び小形化、省電力化を
可能にした電力用半導体素子の邸動回路を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達威するため、本発明は、本質的に損失を発
生する抵抗によりオンゲート電流を制限するのではなく
、原理上損失を発生しないインダクタと、このインダク
タに断続的に電圧を印加するためのスイッチとにより電
流制限を行うものである。

すなわち本発明は，電力用半導体素子をオン状態とする
ためのオン電流を直流電源からインダクタを介して前記
半導体素子に出力し、前記インダクタに前記オン電流が
増加する方向の電圧をスイッチのオン・オフにより断続
的に印加すると共に５前記オン電流の検出値がその設定
値に一致するように前記スイッチのオン・オフ期間を制
御して前記電圧の断続幅を制御するものである。また、
上記オン電流の検出は、インダクタの両端の電圧を時間
積分して行うことが好ましい。

（作用）本発明によれば、電力用半導体素子に対するオン電流を
出力するループは、直流電源、スイッチ、インダクタ及
び電力用半導体素子の制御端子からなる．そして、前記
スイッチのオンによりインダクタにオン電流を増加させ
る向きの電圧を印加し、前記スイッチのオフ期間には、
前記インダクタの電流を連続させて出力させるようにフ
ライーホイーリングダイオードを接続する。前記スイッ
チのオン時間幅は，オン電流の検出値とその設定値との
比較結果により定めることとし、例えば検出値が小さい
時にはオン時間幅を増大させてオン電流を増大させる。

（実施例）以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

第ｌ図は、この実施例にかかるＧＴ○サイリスタ６のゲ
ート開動回路２０の構成を示すもので、前記同様に１は
オンゲート電流出力用の直流電源、２はオフゲート電流
出力用の直流電源、４は半導体スイッチ、６はＧＴＯサ
イリスタである。また、直流電′ｇ１の正極とＧＴ○サ
イリスタ６のゲートＧとの間には半導体スイッチ７とイ
ンダクタ１０とが直列に接続され、半導体スイッチ７と
，ｆンダクタｌＯとの接続点とＧＴＯサイリスタ６のカ
ソードＫとの間には、半導体スイッチ８とフライホイー
リングダイオードとしてのダイオード９とが直列に接続
されている。

更に、インダクタ１０に直列に電流検出器１１が接続さ
れ、この電流検出器１１による電流検出値ｉはパルス発
生器工２に加えられていると共に、パルス発生器１２の
出力によって前記半導体スイッチ７がオン・オフされる
ようになっている。なお、パルス発生器ｌ２には電流設
定値工８が入力されており、パルス発生器１２ではこの
設定値工８と前記検出値ｉとの比較により半導体スイッ
チ７のオン・オフ指令パルスを出力するものである。

次にこの動作を説明する．まず、ＧＴＯサイリスタ６へ
のオンゲート電流は直流電源工から供給される。いま、
半導体スイッチ７が閉じると、直流電源ｌ→半導体スイ
ッチ７→電流検出器ｌ１→インダクタｌＯ→ＧＴＯサイ
リスタ６一直流電源上のループが形成され、インダクタ
１０の電流、すなわちＱ”ｒＱサイリスタＧへのオンゲ
ート電流ｉが増加する。なお，オンゲート電流を出力す
る期間、半導体スイッチ８は閉じたままにしておく。

次に、半導体スイッチ７がオフすると、インダクタ１０
の電流（オンゲート電流）はダイオード９へ転流する。

このダイオード９への通流期間、オンゲート電流ｉは回
路損失により、減少する。ここで上記回路損失は、主に
ＧＴＯサイリスタ６のゲート・カソード間で発生するも
のである。

パルス発生器ｌ２は、オンゲート電流の設定値工８にそ
の検出値ｉが近づくように半導体スイッチ７のオン・オ
フ指令パルスを調整して出力するものである。

第２図は、上記動作を示すタイミングチャートである。

同図に示すように、半導体スイッチ７のオンによりオン
ゲート電流ｉが徐々に増加して設定値工１の上限値工／
に達すると半導体スイッチ７がオフし、オンゲート電流
ｉは減少する方向で連続的に流れる。そして、オンゲー
ト電流ｉが設定値工３の下限値工％に達すると再び半導
体スイッチ７がオンしてオンゲート電流ｉを増加させる
方向に電圧を印加する。このように半導体スイッチ７を
オン・オフさせてインダクタ１０に印加する電圧の断続
幅を制御することにより、期間ＴにわたってＧＴ○サイ
リスタ６にオンゲート電流ｉが出力される。なお、半導
体スイッチ８の実際のオン（通流）期間はダイオード９
のオン期間と等しくなる。

なお、第３図はオンゲート電流ｉの検出手段の他の例を
示すもので、インダクタ１０の電圧Ｖを時間積分器１３
により時間積分してインダクタンス値Ｌの逆数を乗ずる
ことで、検出値ｉを得るものである．なお，上記実施例において半導体スイッチ８は機械的ス
イッチであってもよい。また、本発明は，ＧＴＯサイリ
スタのみならず通常のサイリスタやバットランジスタ等
の電流駆動形電力用半導体素子の翻動回路に適用可能で
ある。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、原理上、電力用半導体素
子のオン電流を雌動回路内の損失零で電力用半導体素子
に供給することができ、従来のように抵抗損失による発
熱等を生じることがなく，また、腫動回路の小型化も可
能であるといった効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は回路図、第２図はその動作を示すタイミングチ
ャート、第３図はオンゲート電流検出手段の他の例を示
す回路図，第４図は従来の技術を示す回路図である。１．２・・・直流電源４，７．８・・・半導体スイッチ６・・・ＧＴ○サイリスタ９・・ダイオード１１・・・電流検出器１３・・時間積分器１０・・・インダクタ１２・・・パルス発生器２０・・・ゲート匪動回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電力用半導体素子をオン状態とするためのオン電
流を直流電源からインダクタを介して前記半導体素子に
出力し、前記インダクタに前記オン電流が増加する方向
の電圧をスイッチのオン・オフにより断続的に印加する
と共に、前記オン電流の検出値がその設定値に一致する
ように前記スイッチのオン・オフ期間を制御して前記電
圧の断続幅を制御することを特徴とする電力用半導体素
子の駆動回路。
（２）インダクタの両端の電圧を時間積分して電力用半
導体素子のオン電流を検出する請求項（１）記載の電力
用半導体素子の駆動回路。