JPH03876Y2 - - Google Patents

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JPH03876Y2
JPH03876Y2 JP1983069426U JP6942683U JPH03876Y2 JP H03876 Y2 JPH03876 Y2 JP H03876Y2 JP 1983069426 U JP1983069426 U JP 1983069426U JP 6942683 U JP6942683 U JP 6942683U JP H03876 Y2 JPH03876 Y2 JP H03876Y2
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resistor
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は交流を直流に変換しこれを任意の周波
数の交流に変換するインバーターを構成するトラ
ンジスタのベースを駆動する装置に関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a device for driving the bases of transistors constituting an inverter that converts alternating current into direct current and converts this into alternating current of an arbitrary frequency.

従来より、トランジスタはサイリスタよりオン
オフ制御が容易であることから大容量トランジス
タ(以下パワートランジスタと呼称する)によつ
てインバーターを構成するいわゆるトランジスタ
インバータがよく用いられておる。第1図はこれ
を例示したもので商用交流電源1を整流平滑する
整流回路2の出力端に、6個のパワートランジス
タQ,Q……を2個づつ直列アームとし、これを
3相ブリツジ形に結線したスイツチング回路3を
接続し、このスイツチング回路3の出力端に電動
機等の負荷4を接続し、パルス幅を変調したパル
ス信号を制御回路5の出力端からベースドライブ
回路6を介して上記トランジスタQ,Q……のベ
ースに送出して、トランジスタQ,Q……を適時
オンオフ制御することにより、任意の周波数の交
流を負荷4に供給するようになつておる。そし
て、上記トランジスタQ,Q……のベースに接続
されたベースドライブ回路6は、第2図に例示す
るように形成されておる。即ち、制御回路5の出
力端子間に発光ダイオードLED1と抵抗R1を直列
に挿入し、この発光ダイオードLED1の発光によ
つてオンするホトトランジスタPQ1のコレクタを
図示しない制御電源Vcc(例えば+5V)に接続
し、エミツタを抵抗R2,R3を介して回路接地
(GND)し、この抵抗R2とR3の接続点をエミツ
タ接地のトランジスタQ1のベースに接続し、こ
のトランジスタQ1のコレクタを抵抗R5,R4を介
して上記制御電源Vccに接続し、上記抵抗R4
R5の接続点を、エミツタが制御電源Vccに接続さ
れ、コレクタが抵抗R6を介して図示しない制御
電源VEE(例えば−5V)に接続されたPNP形トラ
ンジスタQ2のベースに接続し、トランジスタQ2
のコレクタを抵抗R7を介してパワートランジス
タQのベースに接続し、このトランジスタQのエ
ミツタを回路接地すると共に上記ベースにカソー
ドを接続したダイオードD1のアノードに接続し
て形成されておる。
Conventionally, a so-called transistor inverter, in which an inverter is constituted by a large capacity transistor (hereinafter referred to as a power transistor), has been often used because transistors are easier to control on and off than thyristors. Figure 1 shows this as an example. At the output end of a rectifier circuit 2 that rectifies and smoothes a commercial AC power supply 1, six power transistors Q, Q... are connected as series arms, two each, in a three-phase bridge configuration. A switching circuit 3 connected to the base drive circuit 6 is connected to the output terminal of the switching circuit 3, a load 4 such as a motor is connected to the output terminal of the switching circuit 3, and a pulse signal whose pulse width is modulated is transmitted from the output terminal of the control circuit 5 to the base drive circuit 6 as described above. The alternating current of any frequency is supplied to the load 4 by sending the current to the bases of the transistors Q, Q, . . . and controlling the transistors Q, Q, . . . on and off at appropriate times. The base drive circuit 6 connected to the bases of the transistors Q, Q, . . . is formed as illustrated in FIG. 2. That is, a light emitting diode LED 1 and a resistor R 1 are inserted in series between the output terminals of the control circuit 5, and the collector of a phototransistor PQ 1 that is turned on by light emission from the light emitting diode LED 1 is connected to a control power supply Vcc (not shown) (for example, +5V), connect the emitter to circuit ground (GND) via resistors R 2 and R 3 , connect the connection point of these resistors R 2 and R 3 to the base of transistor Q 1 whose emitter is grounded, and connect this transistor Q Connect the collector of 1 to the above control power supply Vcc through resistors R5 and R4 , and connect the collector of above resistor R4 and
Connect the connection point of R 5 to the base of a PNP transistor Q 2 whose emitter is connected to the control power supply Vcc and whose collector is connected to the control power supply V EE (for example -5V ), not shown, via a resistor R 6 , transistor Q 2
The collector of is connected to the base of a power transistor Q via a resistor R7 , and the emitter of this transistor Q is connected to the circuit ground and the anode of a diode D1 whose cathode is connected to the base.

そして、その動作を第3図と共に説明すると、
制御回路5のパルス信号により発光ダイオード
LED1に電流iが流れると(第3図a)、該発光ダ
イオードLED1が発光し、これを受光したホトト
ランジスタPQ1がオンし、VCC→PQ1のコレク
タ・エミツタ→R2→Q1のベース・エミツタ→
GNDの経路(一部はVCC→PQ1のコレクタ・エミ
ツタ→R2→R3→GNDの経路)で電流が流れてト
ランジスタQ1がオンする。これにより、VCC→Q2
のエミツタ・ベース→R5→Q1のコレクタ・エミ
ツタ→GNDの経路(一部はVCC→R4→R5→Q1
コレクタ・エミツタ→GNDの経路)で電流が流
れるため、トランジスタQ2がオンして、VCC→Q2
のエミツタ・コレクタ→R7→Qのベース・エミ
ツタ→GNDの経路(一部はVCC→Q2のエミツ
タ・コレクタ→R6→VEE)でドライブ出力電流iB
が流れてパワートランジスタQをオンさせる。
The operation will be explained with reference to Figure 3.
The light emitting diode is activated by the pulse signal of the control circuit 5.
When a current i flows through LED 1 (Fig. 3a), the light emitting diode LED 1 emits light, and the phototransistor PQ 1 that receives the light turns on, V CC → collector emitter of PQ 1 → R 2 → Q 1 base emitsuta →
Current flows through the GND path (partly the path from V CC → PQ 1 collector/emitter → R 2 → R 3 → GND), turning on transistor Q 1 . This results in V CC →Q 2
Since current flows in the path from emitter to base of transistor Q → R 5 → collector to emitter of Q 1 → GND (partially the path from V CC → R 4 → R 5 → collector to emitter of Q 1 → GND), transistor Q 2 turns on, V CC →Q 2
Drive output current i B on the emitter-collector → R 7 → base-emitter of Q → GND path (partially V CC → emitter-collector of Q 2 → R 6 → V EE )
flows and turns on the power transistor Q.

その後、上記発光ダイオードLED1に流れる電
流が0になると、ホトトランジスタPQ1が若干遅
れてオフとなり、(第3図b)、抵抗R2を流れる
電流も0となるが、上記トランジスタQ1がオン
時に該トランジスタQ1のベース・エミツタ間に
蓄積された電荷によつて、トランジスタQ1のベ
ース・エミツタ間、即ち抵抗R3の端子間電圧は
直ちには0Vにならず抵抗R3と蓄積された電荷CBE
とにより定まる時定数で漸減する。このため、
トランジスタQ1はホトトランジスタPQ1がオフと
なつて抵抗R2の電流が0となつても直ちにオフ
せず、蓄積時間もtstg1だけ遅れてオフする(第3
図c)。このトランジスタQ1がオフすると、抵抗
R5に流れる電流も0となるが、トランジスタQ2
のベース・エミツタ間はそのオン時にベース・エ
ミツタ間に蓄積された電荷によつて直ちに0とな
らず、抵抗R4と蓄積された電荷CBE2とにより定ま
る時定数で漸減されることになつてベース電位の
立上りが遅れ、トランジスタQ2は、トランジス
タQ1がオフとなつた後、該トランジスタQ2の蓄
積時間tstg2だけ遅延した後オフとなる(第3図
d)。しかも、このトランジスタQ2はパワートラ
ンジスタQをドライブするに十分なドライブ出力
電流iBを供給する必要があり、トランジスタQ1
比して電流容量も必然的に大きなものが選定され
ることになつて、上記蓄積時間tstg2もかなり大き
なものとなる。この結果、発光ダイオードLED1
に流れる電流iがオフしてからトランジスタQ2
がオフするまでの時間は、ホトトランジスタPQ1
の蓄積時間をtstgpとすると、tstgp+tstg1+tstg2の和
で示される遅れ時間を有することになり、その値
は30μs程度にもなる。このため、パワートランジ
スタQのオフ指令は上記遅れ時間(tstgp+tstg1
tstg2)と該トランジスタQの蓄積時間tstg1(10〜
20μs)を考慮して制御回路5のパルス信号を送出
しなければならず、しかも各トランジスタの蓄積
時間は流れる電流によつて変化するので、パワー
トランジスタQに対するオフ指令が例えば40μs
下で送出された場合はパワートランジスタQの安
定したオフ動作を得ることが困難となり、このこ
とは、パワートランジスタQをパルス幅変調して
制御する場合の変調巾も制約されることになつて
いわゆるチヨツパ周波数をあげることができず、
高速スイツチングができないという問題を有する
と共に、パワートランジスタQのオフ時の遅延時
間が大きいことは、直列アームとなつた2個のパ
ワートランジスタQ,Q相互のオン・オフが重な
ることによる短絡事故をひき起すのを防止するた
め、いわゆるデツドタイムを必然的に大きく設定
しなければならず、一方、制御回路のオン・オフ
指令に対しては上記直列アームとなつたパワート
ランジスタQ,Qのオン・オフ精度(即ち導通・
しや断時間の精度)を維持させなければならない
ので、上記チヨツパ周波数をさらに低下せしめる
必要が生ずるという問題を有しておる。しかも、
チヨツパ周波数が低下することは、例えば正弦波
PWMインバータにあつては電動機の固定子巻線
電流波形に含まれるチヨツパ周波数によるリツプ
ルが大となつて、電動機のトルクリツプルや振
動、騒音が増大すると共に、電動機効率も低下す
るという問題が生ずる。又、制御電源は正負2電
源方式となつておるので、消費電力、電源容量も
大となり、パワートランジスタのドライブ出力用
にPNP形のトランジスタを用いているので、
NPN形のトランジスタに比して汎用性も低く、
その選定も制約をうけて高価となり、装置を大形
化し、コストの高いものにするという問題を有し
ておる。
After that, when the current flowing through the light emitting diode LED 1 becomes 0, the phototransistor PQ 1 turns off with a slight delay (Fig. 3b), and the current flowing through the resistor R 2 also becomes 0, but the transistor Q 1 turns off. Due to the charge accumulated between the base and emitter of the transistor Q1 when it is turned on, the voltage between the base and emitter of the transistor Q1 , that is, the voltage between the terminals of the resistor R3 does not immediately become 0V, but is accumulated with the resistor R3 . Charge C BE
It gradually decreases with a time constant determined by 1 . For this reason,
The transistor Q 1 does not turn off immediately even when the phototransistor PQ 1 turns off and the current in the resistor R 2 becomes 0, and turns off after an accumulation time of t stg1 (the third
Figure c). When this transistor Q1 is turned off, the resistance
The current flowing through R 5 also becomes 0, but the transistor Q 2
The distance between the base and emitter of the circuit does not become zero immediately due to the charge accumulated between the base and emitter when it is turned on, but gradually decreases with a time constant determined by the resistance R4 and the accumulated charge CBE2 . The rise of the base potential is delayed, and the transistor Q 2 is turned off after the transistor Q 1 is turned off and after a delay of the storage time t stg2 of the transistor Q 2 (FIG. 3d). Moreover, this transistor Q 2 needs to supply a drive output current i B sufficient to drive the power transistor Q, so a transistor with a larger current capacity than transistor Q 1 is inevitably selected. Therefore, the accumulation time t stg2 mentioned above also becomes quite large. As a result, the light emitting diode LED 1
After the current i flowing through the transistor Q 2 turns off,
The time until phototransistor PQ 1 turns off is
If the accumulation time is t stgp , then there is a delay time represented by the sum of t stgp + t stg1 + t stg2 , and the value is about 30 μs . Therefore, the off command for the power transistor Q is given by the above delay time (t stgp + t stg1 +
t stg2 ) and the storage time t stg1 (10~
Since the pulse signal of the control circuit 5 must be sent taking into account the delay time (20 μs ), and the storage time of each transistor varies depending on the flowing current, the off command to the power transistor Q must be sent in less than 40 μs , for example. In this case, it becomes difficult to obtain a stable off-operation of the power transistor Q, and this also limits the modulation width when controlling the power transistor Q by pulse width modulation, which reduces the so-called chopper frequency. I can't give you anything,
In addition to the problem of not being able to perform high-speed switching, the long delay time when the power transistor Q is turned off may cause a short-circuit accident due to the overlap of the on/off states of the two power transistors Q, which form a series arm. In order to prevent this, the so-called dead time must necessarily be set large, and on the other hand, the on/off accuracy of the power transistors Q and Q, which form the series arm, must be set in response to the on/off commands of the control circuit. (i.e. conduction/
Since the accuracy of the chopping time must be maintained, there is a problem in that it is necessary to further reduce the chopper frequency. Moreover,
For example, a decrease in the chopper frequency is caused by a sine wave.
In the case of a PWM inverter, the ripple caused by the chopper frequency included in the motor's stator winding current waveform increases, causing problems such as increased torque ripple, vibration, and noise of the motor, as well as a decrease in motor efficiency. In addition, since the control power supply has two positive and negative power supplies, the power consumption and power supply capacity are large, and a PNP type transistor is used for the drive output of the power transistor.
Less versatile than NPN transistors,
There are also restrictions on the selection, which makes the device expensive, resulting in a large and expensive device.

本考案は上述した点にかんがみてなされたもの
で、その目的とするところは、応答速度が速く、
かつ消費電力も小さく、小形コンパクト化とコス
トの低減を図つたものを提供することにある。
The present invention was developed in view of the above-mentioned points, and its purpose is to provide fast response speed,
The object of the present invention is to provide a device that consumes less power, is smaller, more compact, and lower in cost.

以下、本考案の実施例を第4図及び第5図によ
つて説明する。尚、トランジスタインバータはベ
ースドライブ回路6を除いて第1図と同様に構成
されるので、同一符号を付して説明する。第4図
において、7は上記スイツチング回路3のパワー
トランジスタQ,Q……のベースにベースドライ
ブ回路6に代つて接続さるベースドライブ回路で
ある。これは、上記制御回路5の出力端子間に発
光ダイオードLED2と抵抗R8を直列に挿入し、こ
の発光ダイオードLED2の発光によつてオンする
ホトトランジスタPQ2のコレクタを、抵抗R9を介
して制御電源VCC(例えば+5V)に接続しエミツ
タを抵抗R10,R11を介して回路接地(DND)し、
上記ホトトランジスタPQ2のコレクタを、エミツ
タが制御電源VCCに接続され、コレクタが抵抗
R12を介して回路接地されたPNP形トランジスタ
Q3のベースに接続し、上記抵抗R10とR11との接
続点を、コレクタが抵抗R13を介して制御電源
VCCに接続され、エミツタが回路接地されたトラ
ンジスタQ4のベースに接続し、上記トランジス
タQ3のコレクタには、コレクタが抵抗R14を介し
て制御電源VCCに接続されたトランジスタQ5のベ
ースを抵抗R15を介して接続し、このトランジス
タQ5のエミツタを、エミツタが回路接地された
トランジスタQ6のコレクタに抵抗R16を介して接
続し、このトランジスタQ6のベースを上記トラ
ンジスタQ4のコレクタに、抵抗R17とコンデンサ
C1との並列回路を介して接続し、上記トランジ
スタQ5のエミツタを、逆方向に挿入したダイオ
ードD2と抵抗R18とコンデンサC2との並列回路を
介して、パワートランジスタQのベースに接続
し、このトランジスタQのエミツタを回路接地す
ると共に、ベースにカソードを接続したダイオー
ドD1のパワートランジスタQのドライブ出力電
流iB1を流すようになつておる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. Incidentally, since the transistor inverter is constructed in the same manner as shown in FIG. 1 except for the base drive circuit 6, the same reference numerals will be used for explanation. In FIG. 4, reference numeral 7 denotes a base drive circuit connected to the bases of the power transistors Q, Q, . . . of the switching circuit 3 in place of the base drive circuit 6. In this case, a light emitting diode LED 2 and a resistor R 8 are inserted in series between the output terminals of the control circuit 5, and a resistor R 9 is connected to the collector of a phototransistor PQ 2 which is turned on by light emission from the light emitting diode LED 2 . Connect the emitter to the control power supply V CC (e.g. +5V) through the resistor R10 and R11, and connect the emitter to the circuit ground (DND) through the resistors R10 and R11 .
The emitter of the phototransistor PQ 2 is connected to the control power supply V CC , and the collector is connected to the resistor.
PNP type transistor connected to circuit ground via R 12
Connect to the base of Q 3 , connect the connection point between the above resistors R 10 and R 11 , and connect the collector to the control power supply through resistor R 13 .
V CC and the emitter is connected to the base of a transistor Q 4 connected to circuit ground, and the collector of said transistor Q 3 is connected to the base of a transistor Q 5 whose collector is connected to the control power supply V CC through a resistor R 14 . The base of this transistor Q 5 is connected through a resistor R 15 , the emitter of this transistor Q 5 is connected through a resistor R 16 to the collector of a transistor Q 6 whose emitter is connected to the circuit ground, and the base of this transistor Q 6 is connected to the above transistor Q. In the collector of 4 , resistor R 17 and capacitor
Connected through a parallel circuit with C 1 , the emitter of the transistor Q 5 is connected to the base of the power transistor Q through a parallel circuit with a diode D 2 inserted in the opposite direction, a resistor R 18 , and a capacitor C 2 . The emitter of this transistor Q is connected to the circuit ground, and the drive output current i B1 of the power transistor Q of the diode D1 whose cathode is connected to the base is caused to flow.

次にその動作を第5図及び第1図と共に説明す
る。制御回路5のオン指令(パルス信号)により
発光ダイオードLED2に電流iが流れると(第5
図7の入力)、発光ダイオードLED2は発光し、こ
れをうけたホトトランジスタPQ2がオンとなり、
VCC→Q3のエミツタ・ベース→PQ2のコレクタ・
エミツタ→R10→Q4のベース・エミツタ→GND
(一部はVCC→R9→PQ2のコレクタ・エミツタ→
R10→R11→GND)の経路で電流が流れ、トラン
ジスタQ3とQ4がオンする。これにより、トラン
ジスタQ3のベース電位(a点)は該トランジス
タQ3のベース・エミツタ間飽和電圧VBE3(SAT)
だけ制御電源VCCから降下した電位となり(第5
図a点)また、コレクタ電位(d点)は制御電源
VCCと該トランジスタQ3のコレクタ・エミツタ間
電圧VCE3との差(VCC−VCE3)の電位に上昇し
(第5図d点)、ホトトランジスタPQ2のエミツタ
電位(b点)は、制御電源VCCからトランジスタ
Q3のベース・エミツタ間電圧VBE3と該トランジ
スタPQ2のコレクタ・エミツタ間電圧VCEP分だけ
低い(VCC−VBE3−VCEP)電位に上昇し(第5図
b点)、トランジスタQ4のコレクタ電位(e点)
は該トランジスタQ4のコレクタ・エミツタ間飽
和電圧VCE4(SAT)(略OV)に降下し(第5図e点)、
またベース電位(c点)は該トランジスタQ4
ベース・エミツタ間飽和電圧VBE4(SAT)に上昇した
電位となる(第5図c点)。そして、上記トラン
ジスタQ3がオンすると、VCC→Q3のエミツタ・コ
レクタ→R15→Q5のベース・エミツタ→R18C2
→Qのベース・エミツタ→GND(一部はVCC→Q3
のエミツタ・コレクタ→R12→GND)の経路によ
り、トランジスタQ5にベース電流が流れるため
(第5図d−f間)、トランジスタQ5がオンする。
このトランジスタQ5のオンにより、VCC→R14
Q5のコレクタ・エミツタ→R18C2→Qのベー
ス・エミツタ→GND(一部はVCC→Q3のエミツ
タ・コレクタ→R12→GND)の経路でドライブ出
力電流(Qのベース電流)iB1が流れて(第5図
7の出力)、パワートランジスタQがオンする。
この際、上記ドライブ出力電流iB1の一部がコン
デンサC2に流れるので、コンデンサC2は図示極
性に充電され、トランジスタQ5のエミツタ電位
(f点)は、上昇してパワートランジスタQのベ
ース・エミツタ間飽和電圧VBE(SAT)と抵抗R18の端
子間電圧VR18の和(VBE(SAT)+VR18)の電位にな
る(第5図f点)。又、トランジスタQ6はトラン
ジスタQ4がトランジスタQ3と共にオンとなつて
おるので、そのコレクタ・エミツタ間飽和電圧
VCE4(SAT)と該トランジスタQ6のベース・エミツタ
間電圧VBE6とはVCE4(SAT)<VBE6の関係となつて
ベース電流が流れず(第5図e−h間)オフ状態
にある。
Next, its operation will be explained with reference to FIGS. 5 and 1. When a current i flows through the light emitting diode LED 2 due to the ON command (pulse signal) of the control circuit 5 (the fifth
(input in Figure 7), the light emitting diode LED 2 emits light, and in response to this, the phototransistor PQ 2 turns on.
V CC → emitter base of Q 3 → collector of PQ 2
Emitter → R 10 → Q 4 base emitter → GND
(Some parts are V CC → R 9 → PQ 2 collector/emitter →
Current flows through the path (R 10 → R 11 → GND), turning on transistors Q 3 and Q 4 . As a result, the base potential (point a) of the transistor Q 3 becomes the base-emitter saturation voltage V BE3 (SAT) of the transistor Q 3 .
The potential drops from the control power supply V CC by
Figure point a) Also, the collector potential (point d) is the control power supply
The potential rises to the difference between V CC and the collector-emitter voltage V CE3 of the transistor Q 3 (V CC - V CE3 ) (point d in Figure 5), and the emitter potential of the phototransistor PQ 2 (point b) increases. , transistor from control power supply V CC
The voltage rises to a potential (V CC −V BE3 −V CEP ) lower by the base-emitter voltage V BE3 of Q 3 and the collector-emitter voltage V CEP of the transistor PQ 2 (point b in Figure 5), and the transistor Q Collector potential of 4 (point e)
drops to the collector-emitter saturation voltage VCE4(SAT) (approximately OV) of the transistor Q4 (point e in Figure 5),
Further, the base potential (point c) becomes a potential raised to the base-emitter saturation voltage V BE4 (SAT) of the transistor Q4 (point c in FIG. 5). Then, when the above transistor Q 3 turns on, V CC → emitter/collector of Q 3 → R 15 → base/emitter of Q 5 → R 18 C 2
→Base emitter of Q →GND (partially V CC →Q 3
Since the base current flows through the transistor Q5 through the emitter-collector-> R12- >GND path (between d and f in FIG. 5), the transistor Q5 is turned on.
By turning on this transistor Q 5 , V CC →R 14
Drive output current (base current of Q) in the path of Q 5 collector/emitter → R 18 C 2 → Q base/emitter → GND (partially V CC → Q 3 emitter/collector → R 12 → GND) i B1 flows (output in FIG. 5, FIG. 7), and the power transistor Q turns on.
At this time, a part of the drive output current i B1 flows into the capacitor C 2 , so the capacitor C 2 is charged to the polarity shown, and the emitter potential (point f) of the transistor Q 5 rises to the base of the power transistor Q. - The potential is the sum of the emitter saturation voltage V BE (SAT) and the voltage V R18 between the terminals of the resistor R18 (V BE (SAT) + V R18 ) (point f in Figure 5). Also, since transistor Q 4 and transistor Q 3 are on, transistor Q 6 has a collector-emitter saturation voltage of
The relationship between V CE4 (SAT) and the base-emitter voltage V BE 6 of the transistor Q 6 is V CE4 (SAT) < V BE 6, so the base current does not flow (between e and h in Figure 5). in a state.

この状態で制御回路5のオフ指令によりベース
ドライブ回路7の発光ダイオードLED2に流れる
電流iが0になると(第5図7の入力)、発光ダ
イオードLED2は消光し、ホトトランジスタPQ2
がそのベース・エミツタ間に蓄積された電荷を放
出するに必要な時間(即ち蓄積時間tspgt2)後、
オフする(第5図b点)。これにより、トランジ
スタQ3,Q4はベース・エミツタ間に蓄積された
電荷を抵抗R9,R11を介してそれぞれ放出するに
必要な時間(即ち、蓄積時間tstg3,tstg4)後、オ
フとなる(第5図・a点,c点)。上記トランジ
スタQ3のオフにより抵抗R12に流れる電流は略0
となつて、トランジスタQ3のコレクタ電位(d
点)はOVとなる(第5図d点)。このとき、ト
ランジスタQ5のエミツタ電位(f点)は該トラ
ンジスタQ5のオン時に上記VBE(SAT)+VR18の電位
に上昇して高くなつているので、上記d点とf点
の電位はd<fの関係となつて、コンデンサC2
はその電荷をC2→Q5のエミツタ・ベース→R15
R12→Qのエミツタ・ベース→C2の経路で放電し
て、トランジスタQ5のベース・エミツタ間には
立下りの急峻な逆バイアス電流IB2が流れ(第5
図d−f間)、ベース・エミツタ間に蓄積された
電荷を瞬時に放出し該トランジスタQ5を高速で
オフせしめる(第5図Q5)。一方、上記トランジ
スタQ4もトランジスタQ3と同時にオフとなつて
おり、このため、トランジスタQ6にはVCC→R13
→R17C1→Q6のベース・エミツタ→GNDの経
路でベース電流IB1が流れ(第5図e−h間)、該
トランジスタQ6がオンする(第5図Q6)。これに
より、コンデンサC2は図示極性で充電された電
荷をC2→R16→Q6のコレクタ・エミツタ→Qのエ
ミツタ・ベース→C2の経路で放電し、パワート
ランジスタQのベース・エミツタ間に立上りの急
峻な逆バイアス電流iB2を流し(第5図7の出力)
でベース・エミツタ間に蓄積された電荷を瞬時的
に放出せしめるため、パワートランジスタQは高
速でオフされる。この際、トランジスタQ4のコ
レクタ電位(e点)は、上記トランジスタQ6
オンにより、制御電源VCCと抵抗R13の端子間VR
13の差の電位(VCC−VR13)に上昇し、またコン
デンサC1はトランジスタQ6のベース電流IB1の一
部により図示極性で充電される。このコンデンサ
C1に充電された電荷は、次のトランジスタQ6
オフ時(即ち、パワートランジスタQのオン時)
において、トランジスタQ4がオンしたとき(即
ちトランジスタQ4のコレクタ電位(e点)が略
OVとなつたとき)、C1→Q4のコレクタ・エミツ
タ→Q6のエミツタ・ベース→C1の経路で放電す
ると共に、トランジスタQ6のベース・エミツタ
間に立下りの急峻な逆バイアス電流IB2(第5図e
−h間)を流して該ベース・エミツタ間に蓄積さ
れた電荷を瞬時に放出せしめ、トランジスタQ6
を高速でオフせしめるために利用される。
In this state, when the current i flowing through the light emitting diode LED 2 of the base drive circuit 7 becomes 0 due to the off command from the control circuit 5 (input shown in FIG. 5 and 7), the light emitting diode LED 2 turns off and the phototransistor PQ 2
After the time required for the charge accumulated between its base and emitter to be released (i.e. the accumulation time t spgt2 ),
Turn off (point b in Figure 5). As a result, the transistors Q 3 and Q 4 are turned off after the time required to release the charges accumulated between the base and emitter via the resistors R 9 and R 11 (i.e., the accumulation times t stg3 and t stg4 ). (Figure 5, points a and c). When the transistor Q 3 is turned off, the current flowing through the resistor R 12 is approximately 0.
Therefore, the collector potential (d
point) becomes OV (point d in Figure 5). At this time, the emitter potential (point f) of the transistor Q 5 rises to the potential of V BE (SAT) + V R18 when the transistor Q 5 is turned on, so the potentials of the points d and f are Since the relationship d<f, the capacitor C 2
changes its charge to C 2 → emitter base of Q 5 → R 15
It is discharged along the path R 12 → emitter/base of Q → C 2 , and a reverse bias current IB 2 with a steep fall flows between the base and emitter of transistor Q 5 (the fifth
d-f), the charge accumulated between the base and emitter is instantly released, turning off the transistor Q5 at high speed ( Q5 in Figure 5). On the other hand, the transistor Q 4 is also turned off at the same time as the transistor Q 3 , so that the transistor Q 6 has V CC →R 13
→R 17 C 1 → Base current I B1 flows in the path from the base emitter of Q 6 to GND (between e and h in FIG. 5), and the transistor Q 6 is turned on (Q 6 in FIG. 5). As a result, capacitor C 2 discharges the charge charged with the polarity shown in the diagram through the path of C 2 → R 16 → collector-emitter of Q 6 → emitter-base of Q → C 2 , and connects the base-emitter of power transistor Q. A reverse bias current i B2 with a steep rise is passed (output in Figure 5, 7).
In order to instantaneously discharge the charge accumulated between the base and emitter, the power transistor Q is turned off at high speed. At this time, the collector potential (point e) of the transistor Q 4 is set to V R between the control power supply V CC and the terminal of the resistor R 13 by turning on the transistor Q 6 .
13 (V CC -V R13 ), and the capacitor C 1 is charged with the polarity shown by a portion of the base current I B1 of the transistor Q 6 . this capacitor
The charge charged in C 1 is released when the next transistor Q 6 is turned off (i.e., when the power transistor Q is turned on)
, when transistor Q 4 is turned on (that is, the collector potential (point e) of transistor Q 4 is approximately
OV), discharge occurs along the path C 1 → collector/emitter of Q 4 → emitter/base of Q 6 → emitter/base of Q 1 → reverse bias current with a steep fall between the base and emitter of transistor Q 6 . I B2 (Fig. 5 e
-h) to instantly release the charge accumulated between the base and emitter, and the transistor Q6
It is used to turn off the power at high speed.

このように、パワートランジスタQのオン制御
用のトランジスタQ5は、その直流時に充電され
るコンデンサC2の電荷によつて該トランジスタ
Q5のベース・エミツタ間に逆バイアスをかけて
立下りの急峻な逆バイアス電流を流し、ベース・
エミツタ間に蓄積された電荷を瞬時に放出させ、
パワートランジスタQのオフ制御用のトランジス
タQ6はそのオン時に充電されるコンデンサC1
電荷によつて該トランジスタQ6のベース・エミ
ツタ間に逆バイアスをかけて立下りの急峻な逆バ
イアス電流を流しベース・エミツタ間に蓄積され
た電荷を瞬時に放出させて、上記トランジスタ
Q5とQ6をそれぞれ高速でオフせしめるようにし
てあるので、トランジスタQ5がオフからオンす
る時にトランジスタQ6がオンとなつている時間、
また逆にトランジスタQ6がオフからオンする時
にトランジスタQ5がオンとなつている時間、即
ち、相補的にオン・オフするトランジスタQ5
Q6のオン・オフ切換動作時の重なり時間tLを大巾
に減少させ、両トランジスタQ5,Q6がともにオ
ン状態になることによつて、VCC→R14→Q5のコ
レクタ・エミツタ→R16→Q6のコレクタ・エミツ
タ→GNDの経路で大きな電流が流れるのを大巾
に低減し、トランジスタQ5,Q6が飽和領域に達
するのを阻止して、立上り及び立下りの急峻な電
流をパワートランジスタQに流し、このパワート
ランジスタQのオンオフ制御が高速かつ安定した
動作で得られる。
In this way, the transistor Q 5 for on-control of the power transistor Q is turned on by the electric charge of the capacitor C 2 charged during the DC current.
By applying a reverse bias between the base and emitter of Q5 , a steeply falling reverse bias current is applied, and the base and emitter are reverse biased.
Instantly releases the charge accumulated between the emitters,
The transistor Q6 for off-control of the power transistor Q applies a reverse bias between the base and emitter of the transistor Q6 by the electric charge of the capacitor C1 charged when it is turned on, thereby generating a reverse bias current with a steep fall. By instantly discharging the charge accumulated between the sink base and emitter, the above transistor
Since Q 5 and Q 6 are each turned off at high speed, the time that transistor Q 6 is on when transistor Q 5 is turned on from off,
Conversely, the time that transistor Q5 is on when transistor Q6 turns on from off, that is, the time that transistor Q5 turns on and off in a complementary manner.
By greatly reducing the overlap time t L during the on/off switching operation of Q 6 and turning on both transistors Q 5 and Q 6 , the collector of V CC →R 14 →Q 5 It greatly reduces the flow of large current in the emitter → R 16 → collector emitter → GND path of Q 6 , prevents transistors Q 5 and Q 6 from reaching the saturation region, and prevents rising and falling edges. By passing a steep current through the power transistor Q, on/off control of the power transistor Q can be achieved at high speed and with stable operation.

本考案によれば、パワートランジスタQのオン
時にトランジスタQ5を介してコンデンサC2を充
電させてトランジスタQ5のエミツタ電位を上昇
せしめ、トランジスタQ3とQ4の同時のオフによ
り上記トランジスタQ5のベース電位を略OVにし
て、コンデンサC2の電荷によりベース・エミツ
タ間に立下りの急峻な逆バイアス電流を流し、ト
ランジスタQ5を高速でオフせしめると共に、ト
ランジスタQ6にコンデンサC1を介して立上りの
急峻なベース電流を流して該トランジスタQ6
高速でオンせしめて、上記コンデンサC2の電荷
によりパワートランジスタQのベース・エミツタ
間に立下りの急峻な逆バイアス電流を流すように
してあるので、従来のように、各トランジスタの
蓄積時間が加算されて、パワートランジスタQの
ベース電流の応答が大巾に遅れるようなことは全
くなく、制御回路5のオフ指令に対してパワート
ランジスタQを従来に比して1/3〜1/4の高速化を
図つてオフせしめることができる。このことはト
ランジスタインバータのパワートランジスタQの
パルス幅変調時における導通・しや断の精度を一
段と向上せしめることができ、パルス幅変調範囲
の拡大を図ることができるため、チヨツパ周波数
をあげることができ、高速スイツチングが容易と
なつて、特に正弦波PWMインバータにおいて
は、電動機の固定子巻線電流波形をより正弦波に
近似せしめることができ、電動機のトルクリツプ
ルや振動、騒音を大巾に低下せしめ、電動機効率
を従来のものに比して大巾に改善することができ
るトランジスタインバータを形成することができ
るという大きな効果を有する。しかも上記相補的
にオンオフするトランジスタQ5とQ6は、コンデ
ンサC2,C1により、ともに立下りの急峻な逆バ
イアス電流を流すようになつておるので、トラン
ジスタQ5とQ6の切換動作時の重なり時間を極め
て狭巾とすることができ、大電流がトランジスタ
Q5とQ6に共に流れる時間を大巾に低減すること
ができ、抵抗の発熱損失を大巾に低減して消費電
力も少なくすることができる。又、トランジスタ
Q5の逆バイアスはパワートランジスタQの逆バ
イアス用として設けたコンデンサC2の充電電荷
を利用して行なわせるようにしてあるので、トラ
ンジスタQ5のためいわゆるスピードアツプコン
デンサを設けることなく構成することができ、回
路の簡略化を図ることができる。しかもトランジ
スタQ5,Q6は共に汎用性の高いNPN形のもので
構成することができ、制御電源も単一電源方式で
あるので、電源容量も減少し、消費電力も小とな
つて、装置の小形コンパクト化を図り、いわゆる
ハイブリツトIC化を容易にすることができる。
According to the present invention, when the power transistor Q is turned on, the capacitor C2 is charged through the transistor Q5 to raise the emitter potential of the transistor Q5 , and the transistor Q5 is turned off by simultaneously turning off the transistors Q3 and Q4 . The base potential of the capacitor C2 is set to approximately OV, and the charge of the capacitor C2 causes a steeply falling reverse bias current to flow between the base and emitter, turning off the transistor Q5 at high speed, and supplying a voltage to the transistor Q6 via the capacitor C1. The transistor Q6 is turned on at high speed by flowing a base current with a steep rise, and the charge of the capacitor C2 causes a reverse bias current with a steep fall to flow between the base and emitter of the power transistor Q. Therefore, there is no case where the accumulation time of each transistor is added up and the response of the base current of the power transistor Q is significantly delayed, unlike in the conventional case. can be turned off at a speed of 1/3 to 1/4 compared to conventional methods. This can further improve the accuracy of conduction and disconnection during pulse width modulation of the power transistor Q of the transistor inverter, and expand the pulse width modulation range, making it possible to increase the chopper frequency. , high-speed switching has become easier, and especially with sine wave PWM inverters, the motor's stator winding current waveform can be more closely approximated to a sine wave, greatly reducing motor torque ripple, vibration, and noise. This has the great effect of making it possible to form a transistor inverter that can greatly improve motor efficiency compared to conventional ones. Moreover, the transistors Q5 and Q6 , which turn on and off in a complementary manner, are configured to both flow a steeply falling reverse bias current through the capacitors C2 and C1 , so that the switching operation of the transistors Q5 and Q6 is The overlapping time can be made extremely narrow, and large currents can be
The time flowing through both Q5 and Q6 can be greatly reduced, and the heat loss of the resistor can be greatly reduced, resulting in lower power consumption. Also, transistor
Since the reverse bias of Q5 is performed using the charge of the capacitor C2 provided for reverse biasing of the power transistor Q, it is possible to configure the transistor Q5 without providing a so-called speed-up capacitor. , and the circuit can be simplified. In addition, both transistors Q 5 and Q 6 can be constructed of highly versatile NPN type transistors, and the control power supply is also a single power supply system, which reduces power supply capacity and power consumption. This makes it possible to make the IC smaller and more compact, making it easier to create a so-called hybrid IC.

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

第1図は従来のトランジスタインバータを例示
したブロツク図、第2図は第1図のベースドライ
ブ回路の回路図、第3図は第2図の動作を説明す
るタイムチヤート図、第4図は本考案の実施例を
示す回路図、第5図は第4図の動作を説明するタ
イムチヤート図である。 1:商用交流電源、2:整流回路、3:スイツ
チング回路、4:負荷、5:制御回路、6,7:
ベースドライブ回路、Q:パワートランジスタ、
PQ1,PQ2:ホトトランジスタ、Q1,Q4,Q5
Q6:トランジスタ、Q2,Q3:PNP形トランジス
タ、C1,C2:コンデンサ。
Fig. 1 is a block diagram illustrating a conventional transistor inverter, Fig. 2 is a circuit diagram of the base drive circuit of Fig. 1, Fig. 3 is a time chart explaining the operation of Fig. 2, and Fig. 4 is a diagram of the main circuit. FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention, and FIG. 5 is a time chart explaining the operation of FIG. 1: Commercial AC power supply, 2: Rectifier circuit, 3: Switching circuit, 4: Load, 5: Control circuit, 6, 7:
Base drive circuit, Q: power transistor,
PQ 1 , PQ 2 : Phototransistor, Q 1 , Q 4 , Q 5 ,
Q 6 : Transistor, Q 2 , Q 3 : PNP transistor, C 1 , C 2 : Capacitor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 商用交流電源に整流回路を介して複数のパワー
トランジスタをブリツジ形に結線したスイツチン
グ回路を接続し、上記複数のパワートランジスタ
のベースに、制御回路のオン・オフ指令に発光ダ
イオードを介して応動するベースドライブ回路を
接続したトランジスタインバータにおいて、上記
ベースドライブ回路は、制御回路の指令に発光ダ
イオードを介して応動するホトトランジスタPQ2
を、コレクタは抵抗R9を介して制御電源Vccに接
続し、エミツタは抵抗R10,R11を介して回路接
地し、上記制御電源Vccに、ベースがホトトラン
ジスタPQ2のコレクタに接続し、コレクタが抵抗
R12を介して回路接地したPNP形トランジスタQ3
のエミツタと、ベースが上記抵抗R10とR11の接
続点に接続したエミツタ回路接地のトランジスタ
Q4のコレクタに接続した抵抗R13と、ベースが抵
抗R17とコンデンサC1の並列回路を介して上記ト
ランジスタQ4のコレクタに接続したエミツタ回
路接地のトランジスタQ6のコレクタに、抵抗R16
を介してエミツタが接続され、ベースが抵抗R15
を介して上記トランジスタQ3のコレクタに接続
したトランジスタQ5のコレクタに接続した抵抗
R14とを接続し、上記トランジスタQ5のエミツタ
を抵抗R18とコンデンサC2の並列回路を介して上
記パワートランジスタQのベースに接続して、上
記コンデンサC2によりパワートランジスタQと
トランジスタQ5に同時に逆バイアスをかけるよ
うにしたことを特徴とするトランジスタインバー
タのベース駆動装置。
A switching circuit in which multiple power transistors are connected in a bridge configuration is connected to a commercial AC power source via a rectifier circuit, and the base of the multiple power transistors responds to on/off commands from the control circuit via a light emitting diode. In the transistor inverter connected to the drive circuit, the base drive circuit includes a phototransistor PQ 2 that responds to commands from the control circuit via a light emitting diode.
, the collector is connected to the control power supply Vcc through a resistor R9 , the emitter is connected to the circuit ground through resistors R10 and R11 , and the base is connected to the collector of the phototransistor PQ2 , Collector resists
PNP transistor Q 3 connected to circuit ground via R 12
A transistor with an emitter of
A resistor R 13 is connected to the collector of Q 4 , and a resistor R 16 is connected to the collector of the transistor Q 6 whose base is connected to the collector of the above transistor Q 4 through a parallel circuit of resistor R 17 and capacitor C 1.
The emitter is connected through and the base is resistor R 15
A resistor connected to the collector of transistor Q 5 connected to the collector of transistor Q 3 above through
R14 , and the emitter of the transistor Q5 is connected to the base of the power transistor Q through a parallel circuit of a resistor R18 and a capacitor C2 , and the capacitor C2 connects the power transistor Q and the transistor Q5. A base drive device for a transistor inverter, characterized in that a reverse bias is simultaneously applied to the transistor inverter.
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