JPH07322600A - 半導体スイッチング回路 - Google Patents

半導体スイッチング回路

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JPH07322600A
JPH07322600A JP11233394A JP11233394A JPH07322600A JP H07322600 A JPH07322600 A JP H07322600A JP 11233394 A JP11233394 A JP 11233394A JP 11233394 A JP11233394 A JP 11233394A JP H07322600 A JPH07322600 A JP H07322600A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor switching
switching element
circuit
loss
gate
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Pending
Application number
JP11233394A
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English (en)
Inventor
Masaru Karasawa
大 唐澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 通電状態における損失とスイッチング損失の
両方とも低い半導体スイッチング回路の提供。 【構成】 ターンオフ損失の少ない第1の半導体スイッ
チング素子1と通電状態における損失が前記第1の半導
体スイッチング素子1より少ない第2の半導体スイッチ
ング素子2との並列接続回路と、前記第1の半導体スイ
ッチング素子1のゲートを駆動する第1のゲート駆動回
路3と、前記第2の半導体スイッチング素子2のゲート
を駆動する第2のゲート駆動回路4と、前記第1及び第
2の半導体スイッチング素子をオフするためのオフゲー
ト指令をOFFーDELAY回路5を介して前記第1の
ゲート駆動回路3に与え、第2のゲート駆動回路4には
直接与えて前記第1の半導体スイッチング素子1を前記
第2の半導体スイッチング素子2より遅くオフさせるこ
とを特徴とする半導体スイッチング回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータやコンバー
タ等の電力変換装置を構成する半導体スイッチング回路
に係り、特にスイッチング損失及び通電状態における損
失の少ない半導体スイッチング回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の半導体スイッチング回路
を用いたインバ―タを示した図で、20ー1,20ー2
は直流電源、21ー1,21ー2は半導体スイッチング
回路でここでは、IGBTを用いた例を示している。
又、22は直流電源20ー1,20ー2の直列接続点
と、IGBT21ー1,21ー2の直列接続点との間に
接続されるリアクトルである。図5の回路は一般的にハ
ーフブリッジ回路と呼ばれるインバータ回路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す用な従来の
半導体スイッチング回路を用いてインバータ回路等を構
成するものでは、主回路電流をスイッチングする半導体
スイッチング回路として、スイッチング損失の少ない半
導体スイッチであるIGBTや通電状態における損失の
少ないMCT(モス・コントロールド・サイリスタ)の
どちらか一種類のみを、容量及び使用電圧に応じて並列
接続、直列接続、あるいは直並列接続して構成している
ため、スイッチング損失は小さいが定常損失が大きい、
あるいは逆に通電状態における損失は小さいがスイッチ
ング損失が大きい回路になる等の不具合があった。
【0004】本発明は、前述の点に鑑みなされたもので
あって、その第1の目的はターンオフ損失及び通電状態
における損失の少ない半導体スイッチング回路を提供す
ることにあり、第2の目的は、ターンオン損失及び通電
状態における損失の少ない半導体スイッチング回路を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るために、請求項1に記載の発明は、ターンオフ損失の
少ない第1の半導体スイッチング素子と通電状態におけ
る損失が前記第1の半導体スイッチング素子より少ない
第2の半導体スイッチング素子との並列接続回路と、前
記第1の半導体スイッチング素子のゲートを駆動する第
1のゲート駆動回路と、前記第2の半導体スイッチング
素子のゲートを駆動する第2のゲート駆動回路と、前記
第1及び第2の半導体スイッチング素子をオフするため
のオフゲート指令をOFFーDELAY回路を介して前
記第1のゲート駆動回路に与え、第2のゲート駆動回路
には直接与えるようにしたものである。
【0006】又、前記第2の目的を達成するために、請
求項2に記載の発明は、ターンオン損失の少ない第1の
半導体スイッチング素子と通電状態における損失が前記
第1の半導体スイッチング素子より少ない第2の半導体
スイッチング素子との並列接続回路と、前記第1の半導
体スイッチング素子のゲートを駆動する第1のゲート駆
動回路と、前記第2の半導体スイッチング素子のゲート
を駆動する第2のゲート駆動回路と、前記第1及び第2
の半導体スイッチング素子をオンするためのオンゲート
指令を前記第1のゲート駆動回路に直接与え、前記第2
のゲート駆動回路にはONーDELAY回路を介して与
えるようにしたものである。
【0007】
【作用】前述のように構成された請求項1記載の発明に
よれば、まず通電状態においては、通電状態における損
失が少ない第2の半導体スイッチング素子のオン電圧
は、ターンオフ損失の少ない第1の半導体スイッチング
素子より低いので、主回路電流は並列接続された半導体
スイッチング素子の内第2の半導体スイッチング素子の
方に大部分の電流が流れるのでスイッチング回路として
通電状態においては低損失になる。
【0008】次にターンオフ時には、オフゲート指令は
OFFーDELY回路を介して第1のゲート駆動回路に
加わり、第2のゲート駆動回路には直接加わるため、第
1の半導体スイッチング素子が遅れてオフする。よっ
て、先にターンオフ損失の大きい第2の半導体スイッチ
ング素子がオフするが、タ―ンオフ損失の小さい第1の
半導体スイッチング素子がオン状態にあり電圧は低く保
たれているので、ターンオフ損失は小さくなる。
【0009】第2の半導体スイッチング素子がオフした
後に、第1の半導体スイッチング素子がDELY回路分
遅れてターンオフするが、この半導体スイッチは元々タ
ーンオフ損失が小さい。よって、通電状態における損失
とターンオフ損失は共に小さくなる。
【0010】又、請求項2記載の発明によれば、まずタ
ーンオン時には、オンゲート指令は直接第1のゲート駆
動回路に加わり、第2のゲート駆動回路にはONーDE
LY回路を介して加わるので、第1の半導体スイッチン
グ素子が先にオンするが、この素子は元々ターンオン損
失は小さい。よって、次に、ターンオン損失の大きい第
2の半導体スイッチング素子がターンオンする時には、
第1の半導体スイッチング素子がオン状態にあり電圧は
低く保たれているので、ターンオン損失は小さくなる。
【0011】通電状態においては、第2の半導体スイッ
チング素子のオン電圧は、第1の半導体スイッチング素
子より低いので、主回路電流は並列接続された半導体ス
イッチの内第2の半導体スイッチング素子の方に大部分
の電流が流れるのでスイッチング回路として通電状態に
おいては低損失になる。よって、通電状態における損失
とターンオン損失は共に小さくなる。
【0012】
【実施例】以下、請求項1に記載の発明を図1の実施例
を参照して説明する。図1において、1はターンオフ損
失の少ない第1の半導体スイッチング素子(以後単にI
GBTと記す)、2は通電状態における損失が前記IG
BT1より少ないモス・コントロールド・サイリスタ等
の第2の半導体スイッチング素子(以後単にMCTと記
す)、3はIGBT1のゲートを駆動する第1のゲート
駆動回路、4はMCTのゲートを駆動する第2のゲート
駆動回路、5はOFFーDELAY回路で、ゲート制御
回路6からのオフゲート指令を所定時間だけ遅らせて第
1のゲート駆動回路3に与える。
【0013】前述のように構成することにより、図2の
オン区間即ち、通電状態においてはIGBT1よりMC
T2のオン電圧が低いので、MCT2の方に大部分の電
流が流れ通電状態における損失は小さくなる。
【0014】次に、オン区間からDELAY区間へ移行
する時には、ゲート制御回路6から出力されるオフゲー
ト指令が第2のゲート駆動回路4に直接伝達される。そ
の時IGBT1は、ゲート制御回路6と第1のゲート駆
動回路3に接続されたOFF―DELAY回路5によっ
てターンオフが遅れるためオン状態にあるため、MCT
2はその両端の電圧が低い状態でターンオフするので、
MCTのターンオフ損失は低く抑えられる。
【0015】DELAY区間からオフ区間に移行する時
には、OFFーDELAY回路5によってIGBT1の
みターンオフするが、IGBT1のターンオフ損失は元
々小さい。従って、通電状態における損失とターンオフ
損失を共に小さく抑えることができる。
【0016】次に、請求項2に記載の発明の一実施例
を、図1と同一部に同一符号を付して示す図3の構成図
を参照して説明する。図3において、1はIGBT、2
はIGBT1と並列接続されるMCTで、前述のよう
に、MCT2はターンオン損失はIGBT1より大き
く、通電状態における損失はIGBT1より小さい。3
はIGBT1のゲートを駆動する第1のゲート駆動回
路、4はMCT2のゲートを駆動する第2のゲート駆動
回路で、第1のゲート駆動回路3にはゲート制御回路6
から出力されるゲートオン指令を直接与える。又、第2
のゲート駆動回路にはゲート制御回路6から出力される
ゲートオン指令をONーDELAY回路7を介して与え
る。
【0017】前述のように構成することにより、図4に
示すオフ区間からDELAY区間に移行する時には、M
CT2はゲート制御回路6と第2のゲート駆動回路4の
間に接続されたONーDELAY回路7によってターン
オンが遅れてオフ状態にある。IGBT1はゲート制御
回路6からのゲートオン指令が第1のゲート駆動回路3
に直接伝達されるため、先にIGBT1がターンオンす
るが元々IGBT1はターンオン損失は小さい。
【0018】次にDELAY区間からON区間へ移行す
る時には、ONーDELAY回路7によってスイッチン
グ損失の大きいMCT2がターンオンするが、IGBT
1がDELAY回路の時間だけ先にオン状態にあるた
め、MCT2のターンオン損失は小さく抑えられる。
【0019】オン区間では、IGBT1とMCT2が共
にオン状態にあり、IGBT1よりMCT2のオン電圧
が低いので、MCT2の方に大部分の電流が流れ通電状
態における損失も小さくなる。
【0020】前述説明においは、IGBT1とMCT2
をそれぞれ1個用いて半導体スイッチング回路を構成し
た例を示しているが、必要に応じてそれぞれ複数個を組
合わせて使用することもできる、又、図1の回路と図3
の回路を組合わせれば、ターンオフ損失、ターンオン損
失、及び通電状態における損失の小さい半導体スイッチ
ング回路も提供することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明のように、請求項1の発明によ
れば、ターンオフ損失及び通電状態における損失の両方
共に低い半導体スイッチング回路を提供できる。また、
請求項2の発明によれば、ターンオン損失及び通電状態
における損失の両方共に低い半導体スイッチング回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載の発明の半導体スイッチング回
路の一実施例を示す構成図。
【図2】[図1]の半導体スイッチング回路のオン・オ
フ動作を示す波形図。
【図3】請求項2に記載の発明の半導体スイッチング回
路の一実施例を示す構成図。
【図4】[図3]の半導体スイッチング回路のオフ・オ
ン動作を示す波形図。
【図5】従来の半導体スイッチング回路を用いたインバ
ータの回路図。
【符号の説明】 1 ……IGBT 2 ……MC
T 3 ……第1のゲート駆動回路 4 ……第2
のゲート駆動回路 5 ……OFFーDELAY回路 6 ……ゲー
ト制御回路 7 ……ONーDELAY回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターンオフ損失の少ない第1の半導
    体スイッチング素子と通電状態における損失が前記第1
    の半導体スイッチング素子より少ない第2の半導体スイ
    ッチング素子との並列接続回路と、前記第1の半導体ス
    イッチング素子のゲートを駆動する第1のゲート駆動回
    路と、前記第2の半導体スイッチング素子のゲートを駆
    動する第2のゲート駆動回路と、前記第1及び第2の半
    導体スイッチング素子をオフするためのオフゲ―ト指令
    をOFFーDELAY回路を介して前記第1のゲート駆
    動回路に与え、第2のゲート駆動回路には直接与えて前
    記第1の半導体スイッチング素子を前記第2の半導体ス
    イッチング素子より遅くオフさせることを特徴とする半
    導体スイッチング回路。
  2. 【請求項2】 ターンオン損失の少ない第1の半導
    体スイッチング素子と通電状態における損失が前記第1
    の半導体スイッチング素子より少ない第2の半導体スイ
    ッチング素子との並列接続回路と、前記第1の半導体ス
    イッチング素子のゲートを駆動する第1のゲート駆動回
    路と、前記第2の半導体スイッチング素子のゲートを駆
    動する第2のゲート駆動回路と、前記第1及び第2の半
    導体スイッチング素子をオンするためのオンゲート指令
    を前記第1のゲート駆動回路に直接与え、前記第2のゲ
    ート駆動回路にはONーDELAY回路を介して与えて
    前記第1の半導体スイッチング素子を前記第2の半導体
    スイッチング素子より早くオンさせることを特徴とする
    半導体スイッチング回路。
JP11233394A 1994-05-26 1994-05-26 半導体スイッチング回路 Pending JPH07322600A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9419605B2 (en) 2012-04-06 2016-08-16 Mitsubishi Electric Corporation Composite semiconductor switching device
JP2018068097A (ja) * 2016-04-19 2018-04-26 株式会社デンソー スイッチング素子の駆動回路
US10110217B2 (en) 2015-09-29 2018-10-23 Denso Corporation Load driving device
CN109997297A (zh) * 2016-11-25 2019-07-09 株式会社电装 栅极驱动装置
JP2019115030A (ja) * 2017-12-20 2019-07-11 富士電機株式会社 電流遮断器

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JP2018068097A (ja) * 2016-04-19 2018-04-26 株式会社デンソー スイッチング素子の駆動回路
CN109997297A (zh) * 2016-11-25 2019-07-09 株式会社电装 栅极驱动装置
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