JPH04265661A - 電力変換装置の駆動回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タ等の電流駆動形半導体スイッチ素子を用いた電力変換
装置の駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に代表的な電力変換装置（インバー
タ）のスイッチング回路を示す。この回路は、電動機駆
動用インバータや、無停電電源装置等に使用されるトラ
ンジスタの動作を模擬的に表すためのものである。従っ
て、半導体スイッチ素子とダイオードを逆並列接続した
ものをアームとして構成した実際のフルブリッジ回路や
ハーフブリッジ回路とは、一見異なるが、原理説明のた
めには、本回路の方が都合が良いので、本回路によって
以下、説明する。

【０００３】図２において、１，２はそれぞれトランジ
スタ、３，４はそれぞれフリーホイーリングダイオード
、５，６はそれぞれコンデンサ、７は電源平滑用コンデ
ンサ、８はＬＲ負荷、９，１０はそれぞれトランジスタ
、１１，１２はそれぞれ抵抗、１３は順バイアス用電源
、１４は逆バイアス用電源、１５はスナバコンデンサ、
である。３０はベース駆動プリント板である。トランジ
スタ１とダイオード３を逆並列接続したものと、トラン
ジスタ２とダイオード４を逆並列接続したものと、がそ
れぞれアームを構成しており、これらのアームを構成す
るトランジスタをベース駆動プリント板３０の回路によ
り、オン、オフ駆動することにより、電源平滑用コンデ
ンサ７からの直流が交流に変換されてＬＲ負荷８に供給
されるわけである。

【０００４】さて、一方のアームを構成するトランジス
タ２が、導通している場合には、他方のアームを構成す
るトランジスタ１はベース逆バイアスされる。トランジ
スタ２が導通している状態では、トランジスタ２を介し
て電源平滑用コンデンサ７から負荷８に電流が流れる。 この状態でトランジスタ２をオフさせると、トランジス
タ２に流れていた電流は、他方のアームにおけるフリー
ホイーリングダイオード３に転流し、負荷電流は一定に
保たれる。

【０００５】又図中のプリント板３０におけるトランジ
スタ９は、トランジスタ２に順バイアス電流を与える為
のスイッチ素子であり、１３は順バイアス用の電源、１
１は順バイアス用の制限抵抗を示す。同様に、プリント
板３０におけるトランジスタ１０は、トランジスタ２に
逆バイアス電流を与える為のスイッチ素子であり、１４
は逆バイアス用の電源、１２は逆バイアス用の制限抵抗
を示す。この様な回路において、フリーホイーリングダ
イオード３を介して負荷８に環流電流が流れている状態
から、ふたたびトランジスタ２を導通させると、立ち上
りがきわめて急峻な大電流がフリーホイーリングダイオ
ード３に流れてフリーホイーリングダイオード３を急峻
に逆回復させる。

【０００６】この急激な逆回復によってトランジスタ１
のエミッタ側の電位が急激に変化し、トランジスタ１の
ベース駆動回路が誤動作し、トランジスタ１とトランジ
スタ２が短絡状態になって負荷８を介さずにトランジス
タ１と２に短絡電流が流れトランジスタを破壊する危険
性がある。従来、この様な誤動作を防止する目的で、ト
ランジスタ２のベース，エミッタ間にコンデンサ６を接
続し、順バイアスベース電流の立上りを抑制する事でフ
リーホイーリングダイオード３を急激に逆回復させるコ
レクタ電流の立ち上りを緩和させてきた。上記の様な現
象は、近年開発された電流増幅率が高く、スイッチング
速度が速いトランジスタを駆動した場合に顕著に現われ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３は、図２における
アームの一つを描き直した回路図であるが、この図３に
おいて、トランジスタのベース，エミッタ間にコンデン
サ１７を接続する事で、順バイアスベース電流の立ち上
りが抑制され、フリーホイーリングダイオードを急激に
逆回復させるコレクタ電流の立ち上りを緩和させること
ができるのは、すでに説明した通りであるが、トランジ
スタをオフさせようとした場合に、トランジスタモジュ
ール１８の内部の配線インダクタンス１６に、図３に示
す様な極性の電圧が発生し、トランジスタをオンする方
向にコンデンサ１７を通ってｉなるベース電流が流れる
。この様な現象によってトランジスタのターンオフ時の
電流下降時間の増加や、コレクタ電流に発振が生じる為
、ターンオフ損失が増大するという問題点が生じる。 そこで、この発明の目的は、トランジスタのターンオフ
特性に悪影響を与える事なく、フリーホイーリングダイ
オードの急激な逆回復を緩和し、誤動作を防止すること
のできる電力変換装置の駆動回路を提供することにある
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成する為
に、この発明の駆動回路では、電流駆動形半導体スイッ
チ素子とダイオードとを逆並列接続したものをアームと
して構成したブリッジから成る電力変換装置において、
前記スイッチ素子のベース駆動用スイッチ素子として、
ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　　Ｇａ
ｔｅ　　Ｂｉｐｏｌａｒ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等
の電圧駆動形の素子を用い、このベース駆動用スイッチ
素子のスイッチング速度をコントロールする為のコンデ
ンサを備えることとした。

【０００９】

【作用】この発明では、電力変換装置の一方のア−ムを
構成する電流駆動形半導体スイッチ素子のベース電流の
立ち上りを、駆動回路における電圧駆動形半導体スイッ
チ素子とコンデンサを用いてコントロースする事によっ
て、該電流駆動形半導体スイッチ素子のターンオフ特性
に悪影響を与えず、他方のアームにおけるフリーホイー
リングダイオードを急激に逆回復させるコレクタ電流の
立ち上りを緩和させている。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を表わした回路図で
ある。この図１は、図２の従来回路と同様に電動機駆動
用インバータ等に使用されるトランジスタの動作を模擬
的に表すものであるから、実際に適用されるフルブリッ
ジ回路やハーフブリッジ回路とは見かけ上、相違するが
、そういう主旨の回路図であることを念のため申し添え
ておく。なお、図２におけるのと同じものには同じ符号
を付してある。

【００１１】図１においては、トランジスタ２の順バイ
アス駆動用のスイッチ素子にＭＯＳＦＥＴ２７を用い、
該ＦＥＴのゲート・ソース間に接続したコンデンサ２８
にてＭＯＳＦＥＴ２７のスイッチング速度をコントロー
ルする事によって、トランジスタ２のベース電流の立ち
上りがコントロールされる為、フリーホイーリングダイ
オード３を急激に逆回復させるターンオン電流の立ち上
りが緩和される。従って図２に示す様なトランジスタ１
，２のベース，エミッタ間に接続されていたコンデンサ
５，６が不要となる。ＭＯＳＦＥＴ２７の代りにＩＧＢ
Ｔを用いることもできる。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、電力変換装置（イン
バータ）におけるアームを構成しているトランジスタの
順バイアス駆動用スイッチ素子にＭＯＳＦＥＴやＩＧＢ
Ｔの如き電圧駆動形素子を用い、この素子のスイッチン
グ速度を、ゲート，ソース間に接続したコンデンサでコ
ントロールする事により、トランジスタの順バイアス電
流の立ち上りを抑制するため、従来トランジスタのベー
ス，エミッタ間に接続していたコンデンサが不要となる
。従ってトランジスタのターンオフ時に図３に示すｉな
る電流は流れず、ターンオフ損失の増大や、コレクタ電
流の発振を引き起こす事なく、フリーホイーリングダイ
オードを急激に逆回復させるターンオン電流の立ち上り
のみを緩和させる事ができる。上記効果によりトランジ
スタの冷却体を従来より小形化する事が可能となる。 又、上記の技術を逆バイアス駆動用スイッチ素子にも応
用すれば、電流駆動形のスイッチ素子のオン，オフ速度
をそれぞれ別個に最適条件で動作させる為の駆動回路を
簡単に作成する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】電力変換装置の駆動回路の従来例を示す回路図
である。

【図３】図２におけるアーム部分を改めて描き直した回
路図である。

【符号の説明】

１，２…トランジスタ、３，４…フリーホイーリングダ
イオード、５，６…コンデンサ、７…電源平滑用コンデ
ンサ、８…ＬＲ負荷、９，１０…トランジスタ、１１，
１２…抵抗、１３…順バイアス用電源、１４…逆バイア
ス用電源、１５…スナバコンデンサ、２７…ＭＯＳＦＥ
Ｔ、２８…コンデンサ、３０，３０Ａ…ベース駆動プリ
ント板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電流駆動形の半導体スイッチ素子とダ
   イオードを逆並列接続したものをアームとして構成した
   ブリッジ回路により、直流を交流に変換して負荷に供給
   する電力変換装置の駆動回路において、前記電流駆動形
   の半導体スイッチ素子のベース駆動用スイッチ素子とし
   て電圧駆動形素子を用いると共に、該電圧駆動形素子の
   スイッチング速度をコントロールするためのコンデンサ
   を該電圧駆動形素子の所要電極間に接続したことを特徴
   とする電力変換装置の駆動回路。