JPH0720367B2 - 電流ドライブコンバ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、スイッチングトランジスタの駆動を少ない
駆動電力で行なえるようにした電流ドライブコンバータ
に関する。

〔発明の技術的背景〕

第４は、従来の電流ドライブコンバータの回路図であ
る。第４図の電流ドライブコンバータにおいて、ドライ
ブトランジスタ３のベースに第５図（ｂ）に示すような
ドライブトリガ信号が印加される。このドライブトリガ
信号により、ドライブトランジスタ３はオフ状態、オン
状態を繰り返す。ドライブトランジスタ３がオフ状態の
場合、スイッチングトランジスタ１のベースに正電圧が
印加され、このスイッチングトランジスタ１は活性領域
に入り、コレクタ電流が流れる。

このコレクタ電流は、電流フィードバックトランス２に
より、スイッチングトランジスタ１のベース電流とし
て、正帰還され、スイッチングトランジスタ１は短時間
で飽和領域に達し、しかるその後、外部からのドライブ
信号がなくても、電流フィードバックトランス２からの
正帰還により、飽和状態を維持する。

次にドライブトランジスタ３がオン状態になると、抵抗
４を通して巻線2bに電流が流れ、スイッチングトランジ
スタ１のベースに負のパルス信号が印加される。これに
よりスイッチングトランジスタ１のコレクタ電流は減少
する。

コレクタ電流の減少は、電流フィードバックトランス２
によりスイッチングトランジスタ１のベース電流として
正帰還されて、スイッチングトランジスタ１は短時間で
開放状態となる。この繰り返しでスイッチングトランジ
スタ１は第５図（ａ）に示すようにオン／オフを繰り返
すものである。

この第４図において、第５図（ｂ）に示すごとくドライ
ブトランジスタ３のベースには、スイッチングトランジ
スタ１のスイッチング波形とは逆位相のドライブ信号が
印加される。

〔背景技術の問題点〕

第４図の回路では、ドライブトランジスタ３のオンの期
間中、電流フィードバックトランス２を励磁するため、
その励磁電流による励磁電流制限抵抗４での損失は大き
くなる。

また、電流フィードバックトランス２は、その被励磁時
の間に飽和し、励磁電流制限抵抗４には電流フィードバ
ックトランス２の飽和電流が流れ、励磁電流制限抵抗４
での損失は非常に大きくなる。

〔発明の目的〕

この発明は上記従来の欠点を除去するためになされたも
ので、スイッチングトランジスタを非常に少ない駆動電
流で効率よくオン，オフできる電流ドライブコンバータ
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明の電流ドライブコンバータは、所定のパルス幅
のオン用ドライブトリガ信号によってオン用ドライブト
ランジスタをオンさせてドライブトランスを介してスイ
ッチングトランジスタに正のトリガ信号を印加させ、こ
のスイッチングトランジスタを活性領域にし、このスイ
ッチングトランジスタのコレクタ電流により電流フィー
ドバックトランスからスイッチングトランジスタのベー
スにベース電流を正帰還させてオンし、電流フィードバ
ックトランスには角形磁性特性のコアを使用し、この電
流フィードバックトランスの飽和を利用してスイッチン
グトランジスタをオフさせるようにし、スイッチングト
ランジスタのオン・オフ比の制御は電流フィードバック
巻線の三次巻線を短絡する時間の制御で行うものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の電流ドライブコンバータの実施例につ
いて図面に基づき説明する。第１図はその一実施例の構
成を示す回路図である。この第１図において、第４図と
同一部分には同一符号を付して説明する。

第１図において、スイッチングトランジスタ１のコレク
タは、直流電源10の正極に接続されており、この直流電
源10の負極はアースされている。直流電源10の正極は励
磁電流制限抵抗４およびドライブトランス５の一次巻線
5aを介してオン用ドライブトランジスタ3aのコレクタに
接続されている。

このオン用ドライブトランジスタ3aのベースには、オン
用ドライブトリガ信号が入力されるようになっている。
オン用ドライブトランジスタ3aのエミッタはアースされ
ている。

ドライブトランス５の二次巻線5bの一端は逆電圧阻止用
のダイオード６を介してスイッチングトランジスタ１の
ベースに接続されている。このドライブトランス５の二
次巻線5bの他端はスイッチングトランジスタ１のエミッ
タに接続されている。さらに、二次巻線5bの両端には、
逆耐圧吸収用のダイオード７が接続されている。

スイッチングトランジスタ１のベース・エミッタは電流
フィードバックトランス２の一次巻線2aの両端に接続さ
れている。この電流フィードバックトランス２の二次巻
線2cの一端と一次巻線2aの一端が接続されている。この
二次巻線2cの他端はインダクタンス要素８とコンデンサ
９を介してアースされ、このインダクタンス要素８とコ
ンデンサ９との接続点は負荷（図示せず）に接続されて
いる。

電流フィードバックトランス２の三次巻線2dの両端にオ
フ用ドライブトランジスタ3bのコレクタ・エミッタが接
続されている。このエミッタはまたアースされている。
オフ用ドライブトランジスタ3bのベースには、オフ用ド
ライブトリガ信号が入力されるようになっている。

次に、以上のように構成れたこの発明の電流ドライブコ
ンバータの動作について第２図の波形図を併用して説明
する。第２図（ａ）はスイッチングトランジスタ１のオ
ン、オフを示し、第２図（ｂ）はオン用ドライブトリガ
信号、第２図（ｃ）はオフ用ドライブトリガ信号、第２
図（ｄ）はスイッチングトランジスタ１のベース電圧を
示す。

オン用ドライブトランジスタ3aのベースに第２図（ｂ）
に示すごとく１μsec程度のオン用ドライブトリガ信号
を印加すると、ドライブトランジスタ3aがオン状態とな
り、抵抗４を通してドライブトランス５に電流が流れ
る。これによりドライブトランス５、逆電圧阻止用のダ
イオード６を介して、スイッチングトランジスタ１のベ
ースに、正のトリガ信号が印加される。

この正のトリガ信号が印加されると、スイッチングトラ
ンジスタ１は活性領域に入り、コレクタ電流が流れる。
このコレクタ電流は、電流フィードバックトランス２に
より、スイッチングトランジスタ１のベース電流として
正帰還されスイッチングトランジスタ１は短時間で飽和
領域に達し、飽和状態を維持する。

オン用ドライブトリガ信号が１μsec程度であれば前述
のごとくスイッチングトランジスタ１は充分に飽和領域
に達する。また、１μsec程度のトリガ信号であるの
で、スイッチングトランジスタ１をオンさせるためのド
ライブ電力は非常に少なくて済む。

次に、第２図（ｃ）に示すように、オフ用ドライブトリ
ガ信号をオフ用ドライブトランジスタ3bのベースに印加
し、このオフ用ドライブトランジスタ3bをオンにする。
このオフ用ドライブトランジスタ3bのオン状態により、
電流フィードバックトランス２の三次巻線2dは短絡す
る。電流フィードバックトランス２に角形磁性特性のコ
アを使用すれば、磁心は第３図に示すごとく、マイナル
ープで動作し、磁心飽和時にスイッチングトランジスタ
１のベースに第２図（ｄ）に示すごとく、逆電圧を発生
させ、スイッチングトランジスタ１を短時間で開放状態
とする。

このときの駆動電力は電流フィードバックトランス２か
ら発生するものであり、外部から駆動する電力は励磁電
流しか流れておらず、電流フィードバックトランス２の
三次巻線2dを短絡するためのドライブ電力であり、非常
に少ない駆動電力ですむ。

電流フィードバックトランス２の磁心の働きは、磁心が
飽和すると、その磁束は第３図に示すＡ点からＢ点まで
移動する。磁束がＢ点に達したとき、オフ用ドライブト
ランジスタ3bにより、電流フィードバックトランス２の
三次巻線2dを短絡すると、その瞬間電流が流れ磁束は
Ｂ′点に移動する。次にオン用ドライブトリガ信号がオ
ン用ドライブトランジスタ3aのベースに印加されると、
磁束はＢ′点からＡ点まで移動し、Ａ点に達すると磁心
は飽和し、スイッチングトランジスタ１のベース・エミ
ッタ間に逆電圧を発生させ、再びＢ点まで移動する。

電流フィードバックトランス２の二次巻線2aには第２図
（ｄ）に示す電圧が印加される。電流フィードバックト
ランス２の二次巻線2aに印加される正と負の電圧の電圧
時間積は等しい。スイッチングトランジスタ１のオンの
時間は電流フィードバックトランス２の二次巻線2aに正
の電圧が印加される時間（スイッチングトランジスタの
ベースに正の電圧が印加される時間）と等しく、スイッ
チングトランジスタ１のオフの時間は電流フィードバッ
クトランス２の二次巻線2aに負の電圧が印加される時間
（スイッチングトランジスタのベースに負の電圧が印加
される時間）と電流フィードバックトランス２の三次巻
線2dが短絡されている時間との和に等しい。電流フィー
ドバック巻線の三次巻線2dを短絡する時間を制御するこ
とにより、スイッチングトランジスタのオン時間とオフ
時間の比を制御できる。

なお、逆電圧阻止用のダイオード６および逆電圧吸収用
のダイオード７はオン用ドライブトリガ信号が印加さ
れ、その信号が零になったとき、ドライブトランス５に
蓄積されたエネルギにより発生する逆電圧が、スイッチ
ングトランジスタ１に印加されないよう、吸収，阻止す
るとともに、スイッチングトランジスタ１の開放時に、
そのベース・エミッタ間に印加される逆流電圧をクラン
プする作用を有する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の電流ドライブコンバータによ
れば、スイッチングトランジスタのオン用に短いパルス
幅のオン用ドライブトリガ信号をオン用ドライブトラン
ジスタに印加し、オフドライブ用としては、励磁電流し
か流れていない、電流フィードバックトランスの三次巻
線を短絡することにより、スイッチングトランジスタを
非常に少ない駆動電力で効率よくオン，オフできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電流ドライブコンバータの一実施例
の回路図、第２図は同上電流ドライブコンバータの動作
を説明するための各部の波形図、第３図は同上電流ドラ
イブコンバータにおける電流フィードバックトランスの
磁心の磁化特性を示す図、第４図は従来の電流ドライブ
コンバータの回路図、第５図は従来の電流ドライブコン
バータの動作を説明するための波形図である。 １……スイッチングトランジスタ、２……電流フィード
バックトランス、3a……オン用ドライブトランジスタ、
3b……オフ用ドライブトランジスタ、４……励磁電流制
限抵抗、５……ドライブトランス、６……逆電圧阻止用
のダイオード、７……逆電圧吸収用のダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オン・オフ動作を行うスイッチングトラン
   ジスタと、 短いパルス幅のトリガ信号の印加により動作状態となっ
   て前記スイッチングトランジスタを活性領域にするオン
   ドライブ手段と、 前記スイッチングトランジスタの電流出力電極及び制御
   電極間に接続される一次巻線、一方端が前記スイッチン
   グトランジスタの電流出力電極に接続され前記一次巻線
   とは極性が逆になるように結合される二次巻線、前記一
   次巻線とは極性が同じになるように結合される三次巻線
   を備え、前記二次巻線に流れる電流を前記一次巻線に正
   帰還させるフィードバックトランスと、 前記三次巻線を短絡することで前記スイッチングトラン
   ジスタを開放状態にするオフドライブ手段とを具備する
   電流ドライブコンバータ。