JPH043130B2 - - Google Patents

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JPH043130B2
JPH043130B2 JP56184052A JP18405281A JPH043130B2 JP H043130 B2 JPH043130 B2 JP H043130B2 JP 56184052 A JP56184052 A JP 56184052A JP 18405281 A JP18405281 A JP 18405281A JP H043130 B2 JPH043130 B2 JP H043130B2
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transistor
circuit
switching
base
inductive load
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導性負荷をオンオフ駆動するスイ
ツチング回路、特にバイポーラトランジスタ素子
を用いたスイツチング回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switching circuit that turns on and off an inductive load, and particularly to a switching circuit using bipolar transistor elements.

誘導負荷をオンオフ駆動するためのスイツチン
グ回路には、バイポーラトランジスタ素子をスイ
ツチング素子として用いるものがあり、第1図は
その基本的回路を示している。リレー若しくはモ
ータ等の誘導性負荷1をトランジスタQ1により
オンオフ駆動する回路例であり、第2図aに示す
如く時刻t1乃至t3の期間駆動パルスがトランジス
タQ1のベースへ印加されたとする。その間トラ
ンジスタQ1はオンとなり飽和状態となる。時刻t3
において駆動パレスが消失しても、周知の如くバ
イポーラ素子におけるベース蓄積キヤリヤのため
にトランジスタQ1のオンからオフへの遷移が著
く遅延する。その結果、第2図bに示すようにト
ランジスタQ1のVCE(コレクタ・エミツタ間電圧)
及びIC(コレクタ電流)は変化し、トランジスタ
Q1におけるコレクタ損失PCは同図Cのように変
化する。尚、t1〜t2の期間はトランジスタQ1のデ
イレイタイム、ライズタイムによる遅れを示し、
t3〜t4の期間及びt4〜t5の期間はそれぞれベース
蓄積効果によるストレージタイム及びフオールタ
イムによる遅れを示している。
Some switching circuits for driving inductive loads on and off use bipolar transistor elements as switching elements, and FIG. 1 shows the basic circuit thereof. This is an example of a circuit in which an inductive load 1 such as a relay or a motor is turned on and off by a transistor Q1 , and a driving pulse is applied to the base of the transistor Q1 for a period from time t1 to t3 as shown in FIG. 2a. . During this time, transistor Q1 is turned on and becomes saturated. time t 3
Even if the drive pulse disappears at , the on-to-off transition of transistor Q 1 is significantly delayed due to the base storage carrier in bipolar devices, as is well known. As a result, as shown in Figure 2b, V CE (collector-emitter voltage) of transistor Q1
and I C (collector current) changes and the transistor
The collector loss P C at Q1 changes as shown in C in the same figure. In addition, the period from t 1 to t 2 shows the delay due to the delay time and rise time of the transistor Q 1 ,
The periods t 3 to t 4 and t 4 to t 5 indicate storage time due to base accumulation effect and delay due to fall time, respectively.

この図Cから判るようにトランジスタのストレ
ージタイムに起因するコレクタ損失PCが著しく
増大し、オンオフを頻繁に繰返す場合にはトラン
ジスタによる損失が無視できないばかりか、トラ
ンジスタの発熱を招来してその放熱をも考慮しな
ければならない。
As can be seen from Figure C, the collector loss P C due to the storage time of the transistor increases significantly, and when the transistor is turned on and off frequently, the loss due to the transistor cannot be ignored. must also be considered.

そこで、トランジスタQ1のベース・エミツタ
間に低抵抗R1を設けてベース蓄積キヤリヤを放
電しやすくする方法があるが、それだけトランジ
スタのベース駆動力を大とする必要があり好まし
くない。
Therefore, there is a method to make it easier to discharge the base storage carrier by providing a low resistance R1 between the base and emitter of the transistor Q1 , but this is not preferable because it requires increasing the base driving force of the transistor.

第3図は、スイツチングされるべき負荷1とし
て、チヨークインプツト型の整流平滑回路を用い
た場合の例であり、L1及びC1が平滑用コイル及
びコンデンサを示し、Dがフライホイールダイオ
ードである。そして、この直流平滑出力VDが音
響機器における電力増幅器(RLとして示されて
いる)の電源等として用いられるもである。その
ために、当該電力増幅器の増幅出力レベルに応じ
たパルス幅を有するPWM信号2によりスイツチ
ングトランジスタQ1をオンオフせしめ直流電圧
+VCをチヨツパーするいわゆるチヨツパー型の
PWM電源の場合である。こうすることにより、
電力増幅器の出力信号レベルに応じた電圧レベル
を有する直流電圧VDが発生され、これが電力増
幅器の電圧源として用いられることにより、電力
増幅用トランジスタのPCを減少せしてめ高効率
のパワーアンプが実現されるものである。
Fig. 3 is an example of a case where a chio-imp type rectifying and smoothing circuit is used as the load 1 to be switched, where L1 and C1 indicate a smoothing coil and a capacitor, and D indicates a flywheel diode. It is. This DC smoothed output V D is used as a power source for a power amplifier (denoted as R L ) in an audio device. For this purpose, a so-called chopper type transistor is used, which turns the switching transistor Q1 on and off using a PWM signal 2 having a pulse width corresponding to the amplified output level of the power amplifier, and choppers the DC voltage +V C.
This is the case with PWM power supply. By doing this,
A DC voltage V D having a voltage level corresponding to the output signal level of the power amplifier is generated, and this is used as the voltage source of the power amplifier, thereby reducing the P C of the power amplifying transistor and producing high-efficiency power. An amplifier is what is realized.

しかしながら、この回路においても第1,2図
で述べたと同様にスイツチング素子Q1によるPC
が無視できず、そのために抵抗R1を小としても
その分PWM駆動源2の駆動能力を増大させなけ
ればならないものである。
However, in this circuit as well, P C
cannot be ignored, and therefore, even if the resistance R 1 is made small, the driving ability of the PWM drive source 2 must be increased accordingly.

本発明の目的は極めて簡単な構成でかつ効果的
にスイツチングトランジスタのオフ遷移動作を向
上せしめた低損失のスイツチング回路を提供する
ことである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a low-loss switching circuit which has an extremely simple configuration and effectively improves the off-transition operation of a switching transistor.

本発明によるスイツチング回路は、誘導性負荷
の両端間にコンデンサと抵抗とからなる直列回路
を接続し、これらコンデンサと抵抗の接続点より
当該誘導性負荷の両端間電圧における微分出力信
号を導出し、この微分出力信号によつてスイツチ
ングトランジスタのベース・エミツタ間短絡用ト
ランジスタをオンオフ駆動するようにしたもので
ある。
The switching circuit according to the present invention connects a series circuit consisting of a capacitor and a resistor across an inductive load, derives a differential output signal at a voltage across the inductive load from a connection point between the capacitor and the resistor, and This differential output signal is used to turn on and off the base-emitter shorting transistor of the switching transistor.

以下に図面によつて本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第4図は本発明の実施例の回路図であり、第1
図と同等部分は同一符号により示されている。負
荷1の端子電圧bの変化を検出すべく、負荷1の
端子(トランジスタQ1のコレクタ出力端子)と
基準電源との間にコンデンサC2及び抵抗R3より
なる微分回路が設けられている。コンデンサC2
と抵抗R3との接続点における微分波形cが抵抗
R4及びコンデンサC3を介してトランジスタQ2
ベース入力dとなつている。このトランジスタ
Q2はスイツチングトランジスタQ1のベース・エ
ミツタ間を短絡するように設けられている。尚、
抵抗R5は短絡用トランジスタQ2のベース蓄積電
荷を放電するためのものであつて低抵抗とされ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
Parts equivalent to those in the figures are designated by the same reference numerals. In order to detect changes in the terminal voltage b of the load 1, a differentiating circuit including a capacitor C 2 and a resistor R 3 is provided between the terminal of the load 1 (collector output terminal of the transistor Q 1 ) and a reference power source. Capacitor C 2
The differential waveform c at the connection point between and resistor R3 is the resistor
It becomes the base input d of the transistor Q 2 via R 4 and the capacitor C 3 . this transistor
Q2 is provided to short-circuit the base and emitter of the switching transistor Q1 . still,
The resistor R5 is for discharging the charge accumulated in the base of the short-circuiting transistor Q2 , and has a low resistance.

第5図は第4図の回路の動作波形図であり、a
〜dは第4図の回路の各部信号a〜2の波形を
夫々示している。トランジスタQ1のベースに期
間t1〜t3の間駆動パルスaが印加された場合、ス
イツチングトランジスタQ1はオンとなるがオフ
からオン遷移時には従来の回路と同様な動作をな
す。この時、微分回路の微分波形cは負レベルで
あるから短絡用トランジスタQ2はオフのまゝで
ある。
FIG. 5 is an operating waveform diagram of the circuit in FIG. 4, and a
-d indicate the waveforms of signals a-2 of the circuit shown in FIG. 4, respectively. When the driving pulse a is applied to the base of the transistor Q 1 during the period t 1 to t 3 , the switching transistor Q 1 is turned on, but at the time of transition from OFF to ON, the operation is similar to that of a conventional circuit. At this time, since the differential waveform c of the differential circuit is at a negative level, the shorting transistor Q2 remains off.

時刻t3にて駆動パルスaが消失すると、負荷端
子電圧bは低レベルから高レベルへ上昇し始め
る。従つて、微分出力cは高レベルへ変化する。
これがトランジスタQ2のベース駆動入力となつ
ているから、トランジスタQ2は時刻t4にてオンと
なりそのベース波形はdのようにVBE2(トランジ
スタQ2のベース・エミツタ間電圧)にクランプ
される。同時にトランジスタQ1のベース蓄積電
荷がこのオン状態のトランジスタQ2を介して瞬
時に放電されるからいわゆるストレージタイムは
従来に比し大幅に改善される。第5図eにスイツ
チングトランジスタQ1のVCE及びICの変化の状態
を示し、fにPCを示している。すなわち、第1
図の従来例に比し、スイツチング特性が良好とな
ると共にトランジスタによるコレクタ損失も小と
なり発熱の問題も解決される。
When the drive pulse a disappears at time t3 , the load terminal voltage b begins to rise from a low level to a high level. Therefore, the differential output c changes to a high level.
Since this is the base drive input of transistor Q 2 , transistor Q 2 is turned on at time t 4 and its base waveform is clamped to V BE2 (base-emitter voltage of transistor Q 2 ) as shown in d. . At the same time, the charge accumulated in the base of transistor Q1 is instantaneously discharged via this on-state transistor Q2 , so that the so-called storage time is greatly improved compared to the conventional case. FIG. 5e shows the state of change in V CE and I C of the switching transistor Q 1 , and f shows P C . That is, the first
Compared to the conventional example shown in the figure, switching characteristics are improved, collector loss due to the transistor is also reduced, and the problem of heat generation is solved.

また、微分出力信号を得るための手段を当該誘
導性負荷の両端間に接続されたインピーダンス素
子、すなわちC2及びR3の直列回路によつて実現
されているので、誘導性負荷1のターンオフの際
に生ずる残留電流を打消すことができ、該負荷の
制動特性が向上し、スイツチング特性においてさ
らに良好な回路を提供することがでる。
In addition, since the means for obtaining the differential output signal is realized by an impedance element connected between both ends of the inductive load, that is, a series circuit of C 2 and R 3 , the turn-off of the inductive load 1 is realized. It is possible to cancel the residual current that occurs when the load is applied, improve the braking characteristics of the load, and provide a circuit with even better switching characteristics.

第6図は本発明の他の実施例の回路図であり、
第3図及び第4図と同等部分は同一符号により示
されている。すなわち、本例においてはチヨツパ
ー型のPWM電源回路に本発明を適用した場合が
示されている。この例、でも、短絡用トランジス
タQ2が、トランジスタQ1のオフ時に導通するか
ら、トランジスタQ1のオフ動作が早急になされ
て、スイツチング素子Q1のPCを著しく小とする
ことができる。従つて、高効率電力増幅器の電源
回路に用いて好適となるが、これに限定されるも
のではない。
FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention,
Parts equivalent to those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals. That is, this example shows a case where the present invention is applied to a chopper type PWM power supply circuit. In this example, since the shorting transistor Q2 is conductive when the transistor Q1 is off, the transistor Q1 is quickly turned off, and the P C of the switching element Q1 can be significantly reduced. Therefore, it is suitable for use in a power supply circuit of a high-efficiency power amplifier, but is not limited thereto.

上述の如く、本発明によれば、コンデンサ及び
抵抗による直列回路を誘導性負荷に並列接続し、
上記コンデンサと抵抗の接続点より微分出力信号
を導出し、この微分出力信号によつてスイツチン
グトランジスタのベース・エミツタ間短絡用トラ
ンジスタをオンオフ駆動せしめているので、当該
スイツチングトランジスタのベース蓄積キヤリヤ
を適時放電することができ、極めて簡単な構成で
かつ効果的にスイツチング特性の優れた低損失の
スイツチング回路を提供できるとともに、当該誘
導性負荷に対し、制動特性の良好なスイツチング
動作を奏しえる。
As described above, according to the present invention, a series circuit including a capacitor and a resistor is connected in parallel to an inductive load,
A differential output signal is derived from the connection point between the capacitor and the resistor, and this differential output signal turns on and off the transistor for shorting between the base and emitter of the switching transistor, so that the base storage carrier of the switching transistor is It is possible to provide a low-loss switching circuit that can perform timely discharge, has an extremely simple configuration, and has excellent switching characteristics effectively, and can perform a switching operation with good braking characteristics against the inductive load.

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

第1図は従来のスイツチング回路の一例を示す
回路図、第2図は第1図の回路の特性を示す図、
第3図は従来のスイツチング回路の他の例を示す
回路図、第4図は本発明の一実施例の回路図、第
5図は第4図の回路の各部動作波形図、第6図は
本発明の他の実施例の回路図である。 主要部分の符号の説明、1……誘導性負荷、
Q1……スイツチングトランジスタ、Q2……短絡
用トランジスタ、C2……微分用コンデンサ、R3
……微分用抵抗。
Figure 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional switching circuit, Figure 2 is a diagram showing the characteristics of the circuit in Figure 1,
FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the conventional switching circuit, FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a waveform diagram of each part of the circuit in FIG. 4, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. Explanation of symbols of main parts, 1...Inductive load,
Q 1 ... Switching transistor, Q 2 ... Short circuit transistor, C 2 ... Differential capacitor, R 3
...Resistance for differentiation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 誘導性負荷をオンオフ駆動するスイツチング
回路であつて、前記誘導性負荷に供給する電流を
オンオフ制御するためのスイツチングトランジス
タと、コンデンサと抵抗との直列回路を前記誘導
性負荷の両端間に接続し前記コンデンサと前記抵
抗との接続点から前記誘導性負荷の両端間電圧の
微分出力信号を導出する手段と、前記スイツチン
グトランジスタがオンからオフへ遷移するときに
おける前記微分出力信号によつてオン駆動され前
記スイツチングトランジスタのベース・エミツタ
間を短絡する如く設けられた短絡用トランジスタ
とを含むことを特徴とするスイツチング回路。
1 A switching circuit for driving an inductive load on and off, in which a series circuit of a switching transistor, a capacitor, and a resistor for controlling on/off the current supplied to the inductive load is connected between both ends of the inductive load. means for deriving a differential output signal of the voltage across the inductive load from a connection point between the capacitor and the resistor; 1. A switching circuit comprising: a short-circuiting transistor that is driven to short-circuit between the base and emitter of the switching transistor.
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JPS5634230A (en) * 1979-08-29 1981-04-06 Fujitsu Ltd Logical operation circuit

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