JPS5825719A - スイツチングトランジスタのドライブ回路 - Google Patents

スイツチングトランジスタのドライブ回路

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JPS5825719A
JPS5825719A JP56123760A JP12376081A JPS5825719A JP S5825719 A JPS5825719 A JP S5825719A JP 56123760 A JP56123760 A JP 56123760A JP 12376081 A JP12376081 A JP 12376081A JP S5825719 A JPS5825719 A JP S5825719A
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switching transistor
circuit
pulse transformer
switching
transistor
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JP56123760A
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Masayuki Hattori
服部 應幸
Shigeo Nakamura
茂雄 中村
Osamu Yairo
八色 修
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Fujitsu Fanuc Ltd
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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
    • H03K17/041Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04126Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in bipolar transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • HELECTRICITY
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    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
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    • H03K17/601Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors using transformer coupling

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチングトランジスタのドライブ回路に係
り、%にターンオン、ターンオフ時の電力損失の軽減、
ストレージタイムの短縮が可能なスイッチングトランジ
スタのドライブ回路に関する。
パルス幅変調によるスイッチング方式安定化電源などに
用いられるスイッチングトランジスタのドライブ回路は
電源の小型化の要求からスイッチング周波数を高周波に
する必要が生じている。しかしながら、か\る高周波化
の必要性がら単にパワースイッチングトランジスタのオ
ン/オフの繰返回数を多くするとスイッチング時の電力
損失が大きくなる。又、スイッチングトランジスタにけ
動作遅れ(ストレージタイム)が存在し、このストレー
ジタイムの間は制御ができなくなる。即ち、制御のプツ
トタイムが存在し、スイッチング速度を上昇させてゆく
とこのプツトタイムは一定であるため、その時間的割合
が上昇しパルス幅変調による制御範囲が狭くなる。この
丸め高周波化を実現するためKはパワースイッチングト
ランジスタのターンオン/ターンオフ時の電力損失の軽
減、並びにストレージタイムの短縮の追求が課題罠なっ
ており、種々の回路が提案され実用化されている。
第1図はか\る従来のスイッチングトランジスタのドラ
イブ回路の回路図である。図中PAP I/′i制御信
号であるパルス信号Plを太刀されてこれを電流増幅し
、後述するパルストランスの1次コイルK パルス電流
を供給するプリアンプ、QLiltパワースイッチング
トランジスタ、BSCFiパワースイッチングトランジ
スタQLを駆動するベース回路、PTはプリアンプPA
Pとベース回路BSC間を電磁的に結合するパルストラ
ンスである。
このドライブ回路においては、プリアンプPAPはパル
ス信号Piを受けて電流増幅を行ない、パルストランス
PTの1次コイルにパルス電流IPを供給する。一方、
ベース回路BSCはパルス電流夏、に対応して2次コイ
ルに発生するパルス電流I8によりパワートランジスタ
Qx、を導通させるが、この時ベース回路のスピードア
ップコンデンサclへの充電々流がペース電流として加
算されている丸めペース電流が一時的に増大しQt、の
ターンオンタイムが短かくなる。伺、ペーカクランプダ
イオードD藁はパワースイッチングトランジスタQLが
オン時、該QLを飽和寸前の状態にクランプし、オーバ
ドライブを防止する働きを有している。その後、パルス
信号P1が消失するとパルス電流IPが途絶え、パルス
トランスPTの1次コイルに蓄見られた磁気エネルギが
フライバック電圧として放出され、該パルストランスF
Tの2次コイルに逆電圧が発生し、QLは逆バイアスさ
れる。この時コンデンサcBに蓄えられていえ電荷も点
線矢印で示すルートで放申されペーカクランプダイオー
ドD1の効果と相まってQt、のストレージタイムを短
縮し、且つターンオン/オフの動作を早める。
以上のように第1図のドライブ回路によればそれ以前の
ものに比べかなりストレージタイムを短縮できるが、そ
の効果は十分でなかった。
従って、本発明はストレージタイムを十分に短縮でき、
又ターンオン/オフ時の電力損失を軽減できる新規なド
ライブ回路、41にプリアンプを提供することを目的と
する。
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
第2図は本発明に係るスイッチングトランジスタのドラ
イブ回路であり、従来装置と同一部分には同一符号を付
している。
この回路においてはプリアンプPAPのトランジスタQ
1がオフになると、ドライブトランジスタQstQ3が
オンし、実線矢印で示すルートでパルス電流IPが流れ
、第1図において説明したと同様にベース回路BSCの
機能でノぞワースイツチングトランジスタQLが導通す
る。一方、パルス信号PiによりトランジスタQ1がオ
ンするとドライブトランジスタQ、。
もがオフする。 ドライブトランジスタCh、Qsがオ
フすると、点線矢、I K示す電流閉路、即ち、ダイオ
ードD1→1次コイル→ダイオードD3→トランジスタ
Q1の電流パスが形成される。陶、前記点線の電流バス
を形成するダイオードDB 、 D、 )ランジスタQ
lよりなる直列回路は低インピーダンスを示し、2次コ
イルに発生するスイッチングトランジスタQLの逆バイ
アス電流を増加させる。この結果、QLのターンオフ動
作を早め、ストレージタイムを短縮する。また点線で示
す電流閉路は、プリアンプPAPがオフ状態にあるとき
定常的な低インピーダンス回路として動作する九め、ス
イッチングトランジスタQx、のオフ状態においてベー
ス回路BSCを安定に保持する。
第5図は本発明の別の実施例を示す回路図である。仁の
実施例においてはパルストランスPTに、ドライブ用1
次コイルCL11と別に1次コイルCL。
を設け、該別に設けた1次コイルCL、に低インピーダ
ンス回路(ダイオードDI s低抵抗R1トランジスタ
Q!よりなる直列回路)を接続している。
さて、プリアンプPAPのトランジスタQ1がオフにな
ると、ドライブトランジスタQlがオンし、実線矢印で
示すルートでパルス電流I、が流れ、第1図において説
明したと同様にペース回路BSCの働きでパワースイッ
チングトランジスタQLが導通する。
一方、パルス信号PIKよりトランジスタQ1がオンす
るとドライブトランジスタもがオフする。 ドライブト
ランジスタQzがオンすると、点線矢印に示す電流閉路
即ちダイオードD、→1次コイルCLu→低抵抗R→ト
ランジスタQ1よりなる電流パスが形成される。114
、この1次コイルCL、に直列に接続され、しかも前記
点線に示した電流パスを形成するダイオードDI 、低
抵抗R1トランジスタQ1を含む直列回路は低インピー
ダンスを示し、2次フィルCL、に発生子るQLの逆バ
イアス電流を増加させる。この結果、QLのターンオフ
動作を早め、ストレージタイムを短縮する。また、点線
で示す電流閉路はプリアンプPAP−1Aオフ状態にあ
るとき定常的な低インピーダンス回路として働き、スイ
ッチングトランジスタQLのオフ状態においてベース回
路を安定に保持する。
第4図は本発明の更に別の実施例回路図であり、第S図
のドライブ回路に対し、ダイオードD4が新たに付加さ
れている点が異なるだけである。
さて、ドライブトランジスタもがオンして、パルス電流
IPが1次コイルCLuK:流れている状態において、
トランジスタQ1がオフからオンに変化すると、1点鎖
線で示す電流閉路が形成され、ドライブトランジスタQ
3に蓄積されているペース電荷が強制的に引き抜かれ、
該トランジスタQ!のストレージタイムが短縮する。そ
してトランジスタQ3がターンオフするとパルス電流I
Pが途絶え、フライバック電圧に対して電流1.0電流
バス(点線)が形成され、以後第5図において説明し九
と同様&CQt。
O逆バイアス電流が増加し、該Qt、はターンオフする
。従って、第4図に示す回路によれば第5図に壓す効果
に加えて、プリアンプPAP内のドライブトランジスタ
Qsのストレージタイムを短縮でき、増々QLのスイッ
チング時間を短縮できるという効果を生じる。
第5図は本発明に係るスイッチングトランジスタドライ
ブ回路の他の実施例を示す回路図であり、第4図に示す
回路とは基本的に、 0)パルストランスPTK#11、第2の2つのドライ
ブ用1次コイルCLu、CL臆が設けられている、(ロ
)ドライブ用1次コイルCLuとCL、の接続点が電源
十BK接続され、第2のドライブ用1次コイルCL謔の
他端がスイッチングトランジスタQ4に接続され点線で
示すような電流パスが形成されている、という点KTh
いて異なる。
さて、トランジスタQ1がオフしているときは、ドライ
ブトランジスタQsがオンしており、実線矢印に示すル
ートでパルス電流IP1がドライブ用1次コイルCL、
、を流れ、パルス電流Ig1がスイッチングトランジス
タQx、のペースに流れ込み該QLは導通している。
この状態でトランジスタQ1がオフからオフに変化する
と、点線及び1点鎖線にて示す3つのw流バスが形成さ
れる。そして1点鎖線に示すtf!Lパス■lVcより
第4図において説明したと同様にドライブトランジスタ
Q3に蓄積されているペース電荷が強制的に引き抜かれ
、そのストレージタイムが短縮する。一方、ドライブト
ランジスタQ意が非導通となるとコンデンサCI及び抵
抗R,よりなる時定数回路を介してスイッチングトラン
ジスタQ4にペース電流が流れ込み、該トランジスタQ
4けCIR,で決まる一定時間だけオンし、パルス電流
IPIがドライブ用1次コイルCL、、に流れる。これ
により、逆バイアス電流が急速に大きくなねスイッチン
グトランジスタQLは短時間でオフとなる。同、電流閉
路■、は逆バイアス電流を増大させる機能を果すと共に
ベース回路を安定に保持する機能を果す。
以上、本発明によればスイッチングトラ/ジスタのスト
レージタイムを短縮できると共に電力損失を軽減できる
。又高周波スイッチングが可能であるため、スイッチン
グ式安定化電源に適用可能であり、その小型化が可能に
なった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチングトランジスタドライブ回路
の回路図、第2図乃至第5図はそれぞれ本発明に係るス
イッチングトランジスタドライブ回路の回路図である。 PAP・・・プリアンプ   PT・・・パルストラン
スBSC・・・ペース回路     QL・・・スイッ
チングトランジスタQ0  ・・・トランジスタ   
Qm ・・・ドライブトランジスタ特許出願人 富士通
ファナック株式会社代理人 弁理士   辻     
  實外2名 +%/4 FII%p13sC 竿3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)プリアンプと、スイッチングトランジスタを駆動
    するペース回路と、プリアンプとベース回路間を電磁的
    に結合するパルストランスとを有し、プリアンプに入力
    される制御信号に基づいてペース回路出力端Km続され
    ているスイッチングトランジスタをオン/オフ制御する
    スイッチングトランジスタのドライブ回路において、パ
    ルストランスの1次コイルに直列に接続されると共に1
    パルストランスの2次コイルに発生するフライバック電
    圧に対し前記1次コイルとで電流閉路を形成する低イン
    ピーダンス回路を前記プリアンプに設けたことを特徴と
    するスイッチングトランジスタのドライブ回路。 (乃前記パルストランスにドライブ用の1次コイルとは
    別に1次コイルを設け、該別に設けられた1次コイルに
    前記低インピーダンス回路を直列に接続したことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載のスイッチングト
    ランジスタのドライブ回路。 (45) 前記パルストランスに第1、第2のドライブ
    用の1次コイルを設けると共に、その接続点を電源に接
    続し、/第1のドライブ用1次コイルの他端を新九に設
    けたスイッチング部に接続し、更に第2のドライブ用1
    次コイルの他端を前記制御信号により制御されるプリア
    ンプ郁に接続し、第1のドライブ用1次コイル及びスイ
    ッチング部を介して電流を流すことを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項又は第(2)項記載のスイッチング
    トランジスタのドライブ回路。
JP56123760A 1981-08-07 1981-08-07 スイツチングトランジスタのドライブ回路 Pending JPS5825719A (ja)

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