JPH065814B2 - スイツチング回路 - Google Patents

スイツチング回路

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JPH065814B2
JPH065814B2 JP63323140A JP32314088A JPH065814B2 JP H065814 B2 JPH065814 B2 JP H065814B2 JP 63323140 A JP63323140 A JP 63323140A JP 32314088 A JP32314088 A JP 32314088A JP H065814 B2 JPH065814 B2 JP H065814B2
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JP
Japan
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voltage
fet
circuit
switching
switching element
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宏安 小林
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Nippon Avionics Co Ltd
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Nippon Avionics Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、偏向コイルをスイッチングする際に生ずる
帰線電圧(逆誘起電圧)に対する回路の耐圧を向上し、
偏向コイルを高速かつ低電力でスイッチングするスイッ
チング回路に関するものである。
[従来の技術] 一般に、スイッチング素子としては高速性、高耐圧性な
どが要求され、この要求には主にバイポーラトランジス
タ(以下、トランジスタと称する)が適当であった。
しかしトランジスタは素子の特性として次のような問題
を有している。
A)回路の電流容量を大きくしたい場合並列接続が必要
であり接続回路が複雑になる。
B)ストレージ時間(t3g)が大きいのでベースの電荷
注入および抜取を高速で行う必要があり、回路が複雑に
なる。
C)熱暴走を生ずる場合があるので素子の破壊が生じる
ことがある。
D)立ち上がり時間(t)、立ち下がり時間(t
が大きく、かつ温度によって変化するので、安定性が悪
い。
これらの問題を解決するためにはFETを用いれば良
く、第4図はこのときの例である。この回路は入力パル
スがパルス増幅器CKT1を介して供給されFETQ
1,Q2を駆動するものである。
FETには次の長所がある。
A)安全動作領域が広く、2次降伏(熱暴走)がない。
B)電圧駆動形素子であるから駆動電力が小さくて良
く、駆動回路も簡単になる。
C)スイッチングスピードが早いので発熱が小さい。
D)オン抵抗が正の温度計数を有しているので並列接続
が容易である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら現在、市場に出回っているスイッチング用
のFETはトランジスタにくらべると耐圧の点で問題が
あり、電圧の高いものには使用できないという問題があ
る。
[課題を解決するための手段] このような問題を解決するためにこの発明は、縦続接続
したスイッチング素子の一方にパルス信号を、他方に負
荷で発生した誘起電圧の分圧した電圧およびオン状態の
ときにスイッチング素子を十分にオン状態に維持する直
流バイアス電圧を供給するようにしたものである。
[作用] スイッチング素子のオフ時に発生した誘起電圧が分圧さ
れてスイッチング素子に供給され、また、スイッチング
素子オン時にそのスイッチング素子のオン状態を十分に
維持できなくなる前にバイアス回路からのバイアス電圧
が供給され十分にオン状態を維持する。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。図は
縦続接続した上段FETQ11のゲートに抵抗R11,
R12,R17、コンデンサC11,C12,CR1
1,直流バイアス回路CKT11から構成されるバラン
ス回路を接続したもので、このバランス回路が本願の特
徴部分である。
抵抗R11およびR12はFETQ11のゲート電圧を
安定させるもので、一般にFETは入力インピーダンス
が大きいため、コンデンサC11,C12と並列に抵抗
R11,R12を挿入することによってEFTQ11の
ゲートの直流電位を安定させている。
FETQ11を十分にオンさせる電圧Vは、ゲートカ
ットオフ電圧をVGS(OFF)、ゲート・ソース間電圧をV
GSSすると次のようになる。
GS(OFF)≪V<VGSS・・・・・・・(1) ここでVGS(OFF)は一般に1〜5ボルト、VGSSは約±2
0ボルト程度である。したがってVは15ボルト程度
が最適値となる。
電源電圧VCCと帰線電圧VFBの関係は次の通りである。
FB≒x・VCC・・・・・・・・・・・・・(2) ここでx=6〜10であり帰線電圧のFETQ11のゲ
ートへの見掛け上のフィードバック電圧VFは次式で表
される。
また、フィードバック電圧VFはFETQ11を十分に
オン・オフさせるために次の範囲が適当である。
CC>VF>V・・・・・・・・・・・・・(4) ここでVはほぼ15V、VCCは100から200Vが
一般的なので次のようになる。
VF≒VCC/2・・・・・・・・・・・・・(5) このことから次式が成り立つ。
これから次のようになる。
ただしZC11およびZC12はスイッチング周波数における
コンデンサC11,C12のインピーダンスを示し、記
は並列を示す。
コンデンサC11の容量は帰線電圧のフィードバックを
十分に行い、かつキャパシタ損失を最小にするため、次
の範囲が適当である。
/2πfC11=50KΩ〜150KΩ 抵抗R11はスイッチングスピードを確保するため、C
11・R11<f/2とすれば良い。但しfはスイッチ
ング周波数である。
次に第2図に示す波形図によってバランス回路の動作に
ついて説明する。FEFQ11のゲートには帰線電圧が
発生していないときバイアス回路CKT11からバイア
ス電圧が供給されている。その値の詳細については後述
するが、FETQ12がオンのときはFETQ11をオ
ン状態に維持するように決められている。
パルス増幅器CKT12からゲート抵抗R14を介して
FETQ12のゲートに第2図(a)に示すスイッチン
グパルスが供給されると、スイッチングパルスが正のと
きにFETQ11,Q12は第2図(b)に示すような
オンモード、負のときはオフモードになる。オン期間、
オフ期間における偏向コイルL12に第2図(c)に示
す電流が流れ、FETQ11,Q12がオフになった瞬
間、偏向コイルL12の非接地側に第2図(d)に示す
帰線電圧VFBが生ずる。このときの帰線時間tは偏向コ
イルL12のインダクタンス、,共振コンデンサC13
の容量およびスイッチング素子のスイッチングスピード
によって決定される。また帰線電圧VFBは偏向コイルL
12のインダクタンスに比例し、帰線時間tに反比例す
る。
帰線電圧VFBが発生するとそれはコンデンサC11とC
12によって分圧され、ゲート抵抗R13を介してFE
TQ11のゲートにフィードバックされる。このフィー
ドバック電圧によってFETQ11のオン状態が制御さ
れ、この点が本願の要点である。本願においては回路の
電圧マージンおよび効率を最大限に生かすため、帰線電
圧VFBの分圧電圧がFETQ11のゲートに供給される
電圧をV(Vは実際のフィードバック電圧である)
とすると、V=VF/2となるようにコンデンサC1
1,C12の容量を設定しており、第2図(e),
(f)はそれを示している。また、第3図(a),
(b),(c)はその詳細を示している。
直流バイアス回路CKT11の出力電圧VはFETQ
11のオンの時にFETQ11を十分にオンさせるため
の制御をする電圧となる。帰線電圧が発生していないと
きの偏向コイル非接地側電圧はほぼアース電位である。
したがってFETQ12がオンに移行していく段階でF
ETQ11も同時に十分にオンさせるバイアス電圧が必
要になる。
FB≦Vの時点でダイオードCR11が導通してバイ
アス電圧VがFETQ11のゲートに供給されるた
め、帰線電圧が消失した時点でFETQ11は順方向に
バイアスされる。したがってFETQ12がオンに移行
したら、FETQ11も同時にオン状態に移行してい
く。ここで直流バイアス回路CKT11の出力インピー
ダンスを小さくしておけば、ダイオードCR11が導通
した時点で低インピーダンスの直流バイアス回路CKT
11からバイアス電圧が供給されるのでFETQ11は
高速かつ十分にオンする。
EFTQ11を十分オン・オフさせるためバイアス電圧
について検討するとVGS(off)>VのときFET
Q11は十分にオンしなくなるので、その値はV
GS(off)≪V<VGSSであることが要求され、バイアス
電圧VはほぼDC15V程度となる。
このようにFETを縦続接続してもそのオン・オフタイ
ミングがほぼ同一となるため、上段のFETと下段のF
ETののドレイン・ソース間インピーダンスが等しくな
るので、本願の回路によれば回路の耐圧はFET単体の
2倍となり、VDSSが900VのFETを使用すれば回
路耐圧は1800Vとなる。
今、FETがオフ状態にあって、偏向コイル非接地側の
電位はほぼアース電位である。この状態ではCR11が
導通しており、FETQ11のゲートは順方向にバイア
スされている(しかしFETQ12がオフ状態になって
いるので、FETQ11のソース電圧は不定であるた
め、FETQ11はオフ状態である)。この状態でFE
TQ12のゲートパルスが正に転ずるとFETQ12は
オンし、FETQ11のソース電圧が下がる。したがっ
てQ11のゲート・ソース間に電位差が生じて、FET
Q11もQ12とともにオンに移行していく。このオフ
からオンへの動作は高速で行う必要があるが、FETQ
12のオフの時点からFETQ11のゲートには電圧V
が与えられているので、FETQ12のオンと同時に
FETQ11も十分にオン状態になる。
次にFETQ12のゲートパルスが負に転ずるとFET
Q12はオフとなり、FETQ11のソース電圧が不定
となるので、FETQ11もFETQ12と供にオフに
転じていく。FETQ11,12のオフと供に偏向コイ
ルL12の非接地側に帰線電圧VFBが発生する。ここで
FETQ11とQ12のオフ時のインピーダンスの推移
が等量でないと電圧VFBの分圧比(FETQ11ドレイ
ン・ソース間にかかる電圧と、FETQ12のドレイン
・ソース間にかかる電圧の比)がアンバランスとなり、
電圧ストレスがどちらか一方に集中してしまう(実施例
ではFETQ11に集中してしまう)。この問題を解消
し、FETQ11,12のバランスをとり、かつ同時に
オフさせるのがコンデンサC11,12によるフィード
バック電圧である。
ここで、FETQ12は入力パルスによってオフし、F
ETQ11はフィードバッグ電圧が無くてもFETQ1
2のオフと共にオフになっていくが、FETQ12のオ
フにのみ依存するとFETQ11のオフの度合いがFE
TQ12のオフの度合いを上回り、電圧がFETQ11
に片寄ってしまう。これを解決するのがコンデンサC1
1,C12によるフィードバック電圧で、この電圧がF
ETQ11のゲートに対して正帰還として働くため、F
ETQ11のオフの量が制御され電圧ストレスがほぼ等
量となる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明は縦続接続したFETの電
圧バランスを確保するためのバランス回路をFETの一
方に接続したので、高速で耐圧の高いスイッチング回路
が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は各
部波形図、第3図は第2図の一部を拡大した波形図、第
4図は従来の一例を示す回路図である。 CKT11・・・・バイアス電圧供給回路、CKT12
・・・・パルス増幅器、Q11,12,13,14・・
・・FET、C11,12,13,14・・・・コンデ
ンサ、R11,12,13,14,15,16,17・
・・・抵抗、CR11,12・・・・ダイオード、L1
1,12・・・・コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1および第2のスイッチング素子を縦続
    接続した回路で誘導性負荷を駆動する回路であって、そ
    のスイッチング素子を同じタイミングでオン・オフさせ
    るスイッチング回路において、 第1のスイッチング素子をパルス入力信号によってオン
    ・オフさせる手段と、 負荷で発生する誘起電圧を分圧して第2のスイッチング
    素子の制御端子に供給する分圧手段と、 分圧手段から供給される電圧が第2のスイッチング素子
    のオン状態を維持する電圧の下限値に近づいたときその
    スイッチング素子のオン状態を維持するバイアス電圧を
    前記分圧手段の分圧点に供給する低インピーダンスのバ
    イアス電圧供給回路とを備えたことを特徴とするスイッ
    チング回路。
JP63323140A 1988-12-21 1988-12-21 スイツチング回路 Expired - Lifetime JPH065814B2 (ja)

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JPH02166914A JPH02166914A (ja) 1990-06-27
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