JPH05243938A - 半導体スイッチの保護回路 - Google Patents
半導体スイッチの保護回路Info
- Publication number
- JPH05243938A JPH05243938A JP4041696A JP4169692A JPH05243938A JP H05243938 A JPH05243938 A JP H05243938A JP 4041696 A JP4041696 A JP 4041696A JP 4169692 A JP4169692 A JP 4169692A JP H05243938 A JPH05243938 A JP H05243938A
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- JP
- Japan
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- semiconductor switch
- capacitor
- turned
- energy
- circuit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 浮遊インダクタンスに蓄えられるエネルギー
を熱として棄てることによるエネルギーロスをなくし、
放熱フィンを小さくする。 【構成】 半導体スイッチＳＷはドライバ１によりオン
・オフ制御される。半導体スイッチＳＷがオフされたと
き、浮遊インダクタンスＬs に蓄えられたエネルギーが
第１のコンデンサＣ1 に充電される。半導体スイッチＳ
Ｗがオンされたとき、前記第１のコンデンサＣ1 に蓄え
られたエネルギーが半導体スイッチＳＷを通過して第２
のコンデンサＣ2 に蓄えられる。第２のコンデンサＣ2
に蓄えられたエネルギーは半導体スイッチＳＷのターン
オフ時に、引き抜き電流としてあるいはドライバの中で
消費される。
を熱として棄てることによるエネルギーロスをなくし、
放熱フィンを小さくする。 【構成】 半導体スイッチＳＷはドライバ１によりオン
・オフ制御される。半導体スイッチＳＷがオフされたと
き、浮遊インダクタンスＬs に蓄えられたエネルギーが
第１のコンデンサＣ1 に充電される。半導体スイッチＳ
Ｗがオンされたとき、前記第１のコンデンサＣ1 に蓄え
られたエネルギーが半導体スイッチＳＷを通過して第２
のコンデンサＣ2 に蓄えられる。第２のコンデンサＣ2
に蓄えられたエネルギーは半導体スイッチＳＷのターン
オフ時に、引き抜き電流としてあるいはドライバの中で
消費される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体スイッチの保護回
路に関するものである。
路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、負荷に対する電力の供給を制御す
るのに、高速のオン・オフ制御が可能なトランジスタ等
の半導体スイッチが使用されている。従来、例えば半導
体スイッチとしてバイポーラトランジスタを使用した場
合の駆動回路として、図３に示すような回路がある。す
なわち、スイッチング用トランジスタ３１のコレクタと
負荷駆動用電源Ｖとの間にモータ等のインダクタンスを
有する負荷Ｌ1 が接続され、スイッチング用トランジス
タ３１のエミッタが接地されている。負荷Ｌ1 にはフラ
イホイールダイオードＤF が並列に接続されている。
又、スイッチング用トランジスタ３１のコレクタとエミ
ッタとの間に、サージ電流を吸収するツェナーダイオー
ドＤZ が接続されている。そして、スイッチング用トラ
ンジスタ３１のベースに接続されたドライバ３２からの
制御信号に基づくスイッチングトランジスタ３１のオン
・オフに伴い、負荷駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 に流れる
電流が制御されるようになっている。
るのに、高速のオン・オフ制御が可能なトランジスタ等
の半導体スイッチが使用されている。従来、例えば半導
体スイッチとしてバイポーラトランジスタを使用した場
合の駆動回路として、図３に示すような回路がある。す
なわち、スイッチング用トランジスタ３１のコレクタと
負荷駆動用電源Ｖとの間にモータ等のインダクタンスを
有する負荷Ｌ1 が接続され、スイッチング用トランジス
タ３１のエミッタが接地されている。負荷Ｌ1 にはフラ
イホイールダイオードＤF が並列に接続されている。
又、スイッチング用トランジスタ３１のコレクタとエミ
ッタとの間に、サージ電流を吸収するツェナーダイオー
ドＤZ が接続されている。そして、スイッチング用トラ
ンジスタ３１のベースに接続されたドライバ３２からの
制御信号に基づくスイッチングトランジスタ３１のオン
・オフに伴い、負荷駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 に流れる
電流が制御されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、駆動回路に
は浮遊インダクタンス（配線インダクタンス）Ｌs が存
在し、スイッチング用トランジスタ３１がオンのときに
浮遊インダクタンスＬsに（１／２）Ｌs(ＩD)2 のエネ
ルギーが蓄えられる。そして、そのエネルギーはスイッ
チング用トランジスタ３１のスイッチング時にサージ電
流としてツェナーダイオードＤZ を流れ、熱として消費
される。従って、スイッチング周波数をｆヘルツとする
と、（１／２）Ｌs(ＩD)2 ｆワットのエネルギーロスが
あった。又、熱として消費されるため余分な発熱とな
り、大きな放熱フィンを必要とするという問題もあっ
た。
は浮遊インダクタンス（配線インダクタンス）Ｌs が存
在し、スイッチング用トランジスタ３１がオンのときに
浮遊インダクタンスＬsに（１／２）Ｌs(ＩD)2 のエネ
ルギーが蓄えられる。そして、そのエネルギーはスイッ
チング用トランジスタ３１のスイッチング時にサージ電
流としてツェナーダイオードＤZ を流れ、熱として消費
される。従って、スイッチング周波数をｆヘルツとする
と、（１／２）Ｌs(ＩD)2 ｆワットのエネルギーロスが
あった。又、熱として消費されるため余分な発熱とな
り、大きな放熱フィンを必要とするという問題もあっ
た。
【０００４】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は浮遊インダクタンスに蓄えられ
るエネルギーを熱として棄てることによるエネルギーロ
スをなくし、放熱フィンを小さくできる半導体スイッチ
の保護回路を提供することにある。
のであって、その目的は浮遊インダクタンスに蓄えられ
るエネルギーを熱として棄てることによるエネルギーロ
スをなくし、放熱フィンを小さくできる半導体スイッチ
の保護回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明においては、ドライバによりオン・オフ制御さ
れ、負荷駆動用電源との間に接続された負荷への電力供
給を制御する半導体スイッチと、前記半導体スイッチが
オフされたとき、浮遊インダクタンスに蓄えられたエネ
ルギーにより充電される第１のコンデンサを備えた第１
の回路と、前記半導体スイッチがオンされたとき、前記
第１のコンデンサに蓄えられたエネルギーを半導体スイ
ッチを通過する電流として流すとともにそのエネルギー
を蓄える第２のコンデンサを備えた第２の回路と、前記
第２のコンデンサのマイナス側とドライバとを接続する
第３の回路とを備えている。
め本発明においては、ドライバによりオン・オフ制御さ
れ、負荷駆動用電源との間に接続された負荷への電力供
給を制御する半導体スイッチと、前記半導体スイッチが
オフされたとき、浮遊インダクタンスに蓄えられたエネ
ルギーにより充電される第１のコンデンサを備えた第１
の回路と、前記半導体スイッチがオンされたとき、前記
第１のコンデンサに蓄えられたエネルギーを半導体スイ
ッチを通過する電流として流すとともにそのエネルギー
を蓄える第２のコンデンサを備えた第２の回路と、前記
第２のコンデンサのマイナス側とドライバとを接続する
第３の回路とを備えている。
【０００６】
【作用】半導体スイッチがオン状態に保持されている間
に浮遊インダクタンスに蓄えられたエネルギーは、半導
体スイッチがオフされたとき、第１のコンデンサに充電
エネルギーとして蓄えられる。次に半導体スイッチがオ
ンすると、第１のコンデンサのエネルギーが第２のコン
デンサへ移動して第２のコンデンサに蓄えられる。第２
のコンデンサに蓄えられたエネルギーは、半導体スイッ
チのターンオフ時にドライバの中で消費されたり、ベー
ス・エミッタ間の引き抜き電流として消費される。
に浮遊インダクタンスに蓄えられたエネルギーは、半導
体スイッチがオフされたとき、第１のコンデンサに充電
エネルギーとして蓄えられる。次に半導体スイッチがオ
ンすると、第１のコンデンサのエネルギーが第２のコン
デンサへ移動して第２のコンデンサに蓄えられる。第２
のコンデンサに蓄えられたエネルギーは、半導体スイッ
チのターンオフ時にドライバの中で消費されたり、ベー
ス・エミッタ間の引き抜き電流として消費される。
【０００７】
【実施例】（実施例１）以下、本発明を半導体スイッチ
としてバイポーラトランジスタを使用した場合に具体化
した第１実施例を図１に従って説明する。半導体スイッ
チＳＷはエミッタが接地され、コレクタと負荷駆動用電
源Ｖとの間にモータ等のインダクタンスを有する負荷Ｌ
1 が接続されている。負荷Ｌ1 にはフライホイールダイ
オードＤF が並列に接続されている。半導体スイッチＳ
Ｗのベースにドライバ１が接続され、ドライバ１の制御
信号に基づく半導体スイッチＳＷのオン・オフに伴い、
負荷駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 への電力供給が制御され
るようになっている。
としてバイポーラトランジスタを使用した場合に具体化
した第１実施例を図１に従って説明する。半導体スイッ
チＳＷはエミッタが接地され、コレクタと負荷駆動用電
源Ｖとの間にモータ等のインダクタンスを有する負荷Ｌ
1 が接続されている。負荷Ｌ1 にはフライホイールダイ
オードＤF が並列に接続されている。半導体スイッチＳ
Ｗのベースにドライバ１が接続され、ドライバ１の制御
信号に基づく半導体スイッチＳＷのオン・オフに伴い、
負荷駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 への電力供給が制御され
るようになっている。
【０００８】半導体スイッチＳＷのコレクタと負荷Ｌ1
との間の接続点ａには第１のコンデンサＣ1 が接続さ
れ、該コンデンサＣ1 にはダイオードＤ1 が接続されて
いる。ダイオードＤ1 はカソードが接地されている。第
１のコンデンサＣ1 及びダイオードＤ1 により第１の回
路が構成されている。
との間の接続点ａには第１のコンデンサＣ1 が接続さ
れ、該コンデンサＣ1 にはダイオードＤ1 が接続されて
いる。ダイオードＤ1 はカソードが接地されている。第
１のコンデンサＣ1 及びダイオードＤ1 により第１の回
路が構成されている。
【０００９】第１のコンデンサＣ1 とダイオードＤ1 と
の間の接続点ｂにはダイオードＤ2のカソードが接続さ
れ、ダイオードＤ2 のアノードには一端が接地された第
２のコンデンサＣ2 が接続されている。両コンデンサＣ
1 ，Ｃ2 、ダイオードＤ2 及び半導体スイッチＳＷによ
り第２の回路が構成されている。又、ダイオードＤ2と
第２のコンデンサＣ2 との間の接続点ｃにはダイオード
Ｄ3 のアノードが接続され、ダイオードＤ3 のカソード
がドライバ１とドライバ用電源２との間の接続点ｄに接
続されている。前記ダイオードＤ3 を有する配線が第３
の回路を構成している。そして、前記第１、第２及び第
３の回路により半導体スイッチＳＷの保護回路が構成さ
れている。
の間の接続点ｂにはダイオードＤ2のカソードが接続さ
れ、ダイオードＤ2 のアノードには一端が接地された第
２のコンデンサＣ2 が接続されている。両コンデンサＣ
1 ，Ｃ2 、ダイオードＤ2 及び半導体スイッチＳＷによ
り第２の回路が構成されている。又、ダイオードＤ2と
第２のコンデンサＣ2 との間の接続点ｃにはダイオード
Ｄ3 のアノードが接続され、ダイオードＤ3 のカソード
がドライバ１とドライバ用電源２との間の接続点ｄに接
続されている。前記ダイオードＤ3 を有する配線が第３
の回路を構成している。そして、前記第１、第２及び第
３の回路により半導体スイッチＳＷの保護回路が構成さ
れている。
【００１０】次に前記のように構成された回路の作用に
ついて説明する。ドライバ１の制御信号により半導体ス
イッチＳＷがオン状態に保持されているときには、負荷
駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 、半導体スイッチＳＷのルー
トで電流ＩD が流れて、負荷Ｌ1 に負荷駆動用電源Ｖか
ら電力が供給される。このとき浮遊インダクタンスＬs
に（１／２）Ｌs(ＩD)2 のエネルギーが蓄えられる。
ついて説明する。ドライバ１の制御信号により半導体ス
イッチＳＷがオン状態に保持されているときには、負荷
駆動用電源Ｖから負荷Ｌ1 、半導体スイッチＳＷのルー
トで電流ＩD が流れて、負荷Ｌ1 に負荷駆動用電源Ｖか
ら電力が供給される。このとき浮遊インダクタンスＬs
に（１／２）Ｌs(ＩD)2 のエネルギーが蓄えられる。
【００１１】半導体スイッチＳＷがオフすると負荷Ｌ1
を流れていた電流の大部分はフライホイールダイオード
ＤF を通るループ状の流れとなる。そして、浮遊インダ
クタンスＬs に蓄えられたエネルギーは図１にで示す
流れに沿って第１の回路を流れ、第１のコンデンサＣ1
を充電する。
を流れていた電流の大部分はフライホイールダイオード
ＤF を通るループ状の流れとなる。そして、浮遊インダ
クタンスＬs に蓄えられたエネルギーは図１にで示す
流れに沿って第１の回路を流れ、第１のコンデンサＣ1
を充電する。
【００１２】次に半導体スイッチＳＷがオンに切り換わ
ると、第１のコンデンサＣ1 に蓄えられていたエネルギ
ーがの流れに沿って第２の回路を流れ、第２のコンデ
ンサＣ2 に蓄えられる。そして、第２のコンデンサＣ2
に蓄えられたエネルギーの負電圧は、半導体スイッチＳ
Ｗのターンオフ時にのように流れ、半導体スイッチＳ
Ｗのベースの引き抜き電流として使用されるとともにド
ライバ１の中で消費される。すなわち、浮遊インダクタ
ンスＬs に蓄えられたエネルギーは、半導体スイッチＳ
Ｗがオフとなったときに第１のコンデンサＣ1 に蓄えら
れ、次に半導体スイッチＳＷがオンとなったときに第２
のコンデンサＣ2 へと移動し、その後、引き抜き電流と
して使用されることにより駆動電力に還元される。
ると、第１のコンデンサＣ1 に蓄えられていたエネルギ
ーがの流れに沿って第２の回路を流れ、第２のコンデ
ンサＣ2 に蓄えられる。そして、第２のコンデンサＣ2
に蓄えられたエネルギーの負電圧は、半導体スイッチＳ
Ｗのターンオフ時にのように流れ、半導体スイッチＳ
Ｗのベースの引き抜き電流として使用されるとともにド
ライバ１の中で消費される。すなわち、浮遊インダクタ
ンスＬs に蓄えられたエネルギーは、半導体スイッチＳ
Ｗがオフとなったときに第１のコンデンサＣ1 に蓄えら
れ、次に半導体スイッチＳＷがオンとなったときに第２
のコンデンサＣ2 へと移動し、その後、引き抜き電流と
して使用されることにより駆動電力に還元される。
【００１３】従って、従来の保護回路と異なり、浮遊イ
ンダクタンスＬs に蓄えられたエネルギーを熱として棄
てずにすみ、エネルギーロスが減少する。又、放熱が少
なくなるので、放熱フィンを小さくできる。
ンダクタンスＬs に蓄えられたエネルギーを熱として棄
てずにすみ、エネルギーロスが減少する。又、放熱が少
なくなるので、放熱フィンを小さくできる。
【００１４】（実施例２）次に第２実施例を図２に従っ
て説明する。この実施例ではダイオードＤ2 と第２のコ
ンデンサＣ2 との間に、突入電流を抑制する制限素子と
してインダクタＬ2 が接続されている点が前記実施例と
異なっている。この実施例では半導体スイッチＳＷがオ
ンしたときに、に従って流れる電流が突入電流となっ
て大電流となるのがインダクタＬ2 により抑制される。
従って、半導体スイッチＳＷのオン時に大きな突入電流
が流れることによる半導体スイッチＳＷの損傷の虞がな
い。
て説明する。この実施例ではダイオードＤ2 と第２のコ
ンデンサＣ2 との間に、突入電流を抑制する制限素子と
してインダクタＬ2 が接続されている点が前記実施例と
異なっている。この実施例では半導体スイッチＳＷがオ
ンしたときに、に従って流れる電流が突入電流となっ
て大電流となるのがインダクタＬ2 により抑制される。
従って、半導体スイッチＳＷのオン時に大きな突入電流
が流れることによる半導体スイッチＳＷの損傷の虞がな
い。
【００１５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、第２実施例において制限素子とし
てインダクタＬ2 に代えて抵抗を使用してもよい。しか
し、抵抗を使用した場合は抵抗でエネルギーが消費され
て発熱するためインダクタＬ2 を使用した場合に比較し
てエネルギーロスが大きくなる。又、半導体スイッチＳ
Ｗとしてバイポーラトランジスタに代えて静電誘導トラ
ンジスタ（ＳＩＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
等の他のトランジスタを使用してもよい。
のではなく、例えば、第２実施例において制限素子とし
てインダクタＬ2 に代えて抵抗を使用してもよい。しか
し、抵抗を使用した場合は抵抗でエネルギーが消費され
て発熱するためインダクタＬ2 を使用した場合に比較し
てエネルギーロスが大きくなる。又、半導体スイッチＳ
Ｗとしてバイポーラトランジスタに代えて静電誘導トラ
ンジスタ（ＳＩＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
等の他のトランジスタを使用してもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、浮
遊インダクタンスに蓄えられるエネルギーを保護回路で
熱として棄てることによるエネルギーロスが減少し、発
熱量が少なくなって放熱フィンが小型化されて低コスト
となるという優れた効果を発揮する。
遊インダクタンスに蓄えられるエネルギーを保護回路で
熱として棄てることによるエネルギーロスが減少し、発
熱量が少なくなって放熱フィンが小型化されて低コスト
となるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明を具体化した第１実施例を示す回路図で
ある。
ある。
【図２】第２実施例を示す回路図である。
【図３】従来例を示す回路図である。
１…ドライバ、Ｃ1 …第１の回路を構成する第１のコン
デンサ、Ｄ1 …同じくダイオード、Ｃ2 …第２の回路を
構成する第２のコンデンサ、Ｄ2 …同じくダイオード、
Ｄ3 …第３の回路を構成するダイオード、ＤF …フライ
ホイールダイオード、Ｌ1 …負荷、Ｌ2 …インダクタ、
Ｌs …浮遊インダクタンス、ＳＷ…半導体スイッチ、Ｖ
…負荷駆動用電源。
デンサ、Ｄ1 …同じくダイオード、Ｃ2 …第２の回路を
構成する第２のコンデンサ、Ｄ2 …同じくダイオード、
Ｄ3 …第３の回路を構成するダイオード、ＤF …フライ
ホイールダイオード、Ｌ1 …負荷、Ｌ2 …インダクタ、
Ｌs …浮遊インダクタンス、ＳＷ…半導体スイッチ、Ｖ
…負荷駆動用電源。
Claims (1)
- 【請求項１】 ドライバによりオン・オフ制御され、負
荷駆動用電源との間に接続された負荷への電力供給を制
御する半導体スイッチと、 前記半導体スイッチがオフされたとき、浮遊インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギーにより充電される第１のコ
ンデンサを備えた第１の回路と、 前記半導体スイッチがオンされたとき、前記第１のコン
デンサに蓄えられたエネルギーを半導体スイッチを通過
する電流として流すとともにそのエネルギーを蓄える第
２のコンデンサを備えた第２の回路と、 前記第２のコンデンサのマイナス側とドライバとを接続
する第３の回路とを備えた半導体スイッチの保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041696A JPH05243938A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 半導体スイッチの保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041696A JPH05243938A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 半導体スイッチの保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243938A true JPH05243938A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12615594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4041696A Pending JPH05243938A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 半導体スイッチの保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4853292A (en) * | 1988-04-25 | 1989-08-01 | Allied-Signal Inc. | Stacked lamination magnetic cores |
| US7514956B2 (en) | 2006-01-31 | 2009-04-07 | Nec System Technologies, Ltd. | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4041696A patent/JPH05243938A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4853292A (en) * | 1988-04-25 | 1989-08-01 | Allied-Signal Inc. | Stacked lamination magnetic cores |
| US7514956B2 (en) | 2006-01-31 | 2009-04-07 | Nec System Technologies, Ltd. | Semiconductor device |
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