JPS59127421A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタのタ−ンオフ回路 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタのタ−ンオフ回路

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JPS59127421A
JPS59127421A JP58003014A JP301483A JPS59127421A JP S59127421 A JPS59127421 A JP S59127421A JP 58003014 A JP58003014 A JP 58003014A JP 301483 A JP301483 A JP 301483A JP S59127421 A JPS59127421 A JP S59127421A
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JP
Japan
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turn
circuit
voltage
capacitor
thyristor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58003014A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Murakami
浩一 村上
Katsuyoshi Mase
勝好 間瀬
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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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US06/568,912 priority patent/US4587438A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic 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
    • H03K17/72Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K17/73Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for dc voltages or currents
    • H03K17/732Measures for enabling turn-off

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は大電力インバータ装置等に用いられるダートタ
ーンオフサイリスタ(以下、GTOと略記する)のター
ンオフ回路に係シ、特にターンオフ動作用電源に関する
〔発明の技術的背景〕
従来、GTOのターンオフ回路は、第1図あるいは第2
図に示すように構成され、ノクルストランスを介して元
号な立ち上がジとピーク値を持つオフゲート電流を供給
してGTOk確実にター/オフさせるようになっている
。即ち、第1図のターンオフ回路においては、ターンオ
フ動作用電源である直流電源1、逆電流防止用のダイオ
ード2、パルストランス3の一次巻線4,5およびスイ
ッチング素子(たとえばトランジスタ)6が直列に接続
されている。パルストランス3の上記−次巻a4,5お
よび二次巻線7の極性はそれぞれ図示の通シである。8
は上記−次巻線4,5の接続点(B点)と直流電源1の
負極端との間に接続された充放電用コンデンサ、9はタ
ーンオフ信号が入力すると前記トランジスタ6をターン
オンさせ、ターンオフ信号入力が終了すると上記トラン
ジスタ6をターンオフするスイッチ制御回路であシ、こ
こではベース回路と称する。10はGTOであシ、その
ダート・カソード間に前記パルストランス3の二次巻線
7およびサイリスタ11が直列に接続されている。12
はターンオフ信号が入力すると上記サイリスタ11をタ
ーンオンさせるスイッチ制御回路であシ、ここではダー
ト回路と称する。
13は制御信号発生回路であって、GTO10をターン
オンさせるときにターンオン信号な出力し、GTOlo
をターンオフさせ、るときにターンオフ信号を出力する
。このターンオフ信号は、前記ベース回路9およびダー
ト回路12に供給される。また、14は上記ターンオン
信号を受けてGTO10fターンオンさせるためのター
ンオン回路である。
次に、上記第1図のターンオフ回路の動作を説明する。
ここで、説明の簡単化のために・ぐルストランス3の一
次巻線4,5の巻数比が1:1であシ、−次巻線対二次
巻線の巻数比がn:1であるものとする。定常状態では
、コンデンサ8の電圧E。は直流電源1の電圧Eよりも
後述する如く高くなっておシ(EC>E)、ダイオード
2はオフになっている。また、GTOloがターン信号
によってターンオンし、オン状態になっているものとす
る。
いま、制御信号発生回路13から所定幅のターンオフ信
号が発せられると、ベース回路9およびダート回路12
が動作し、トランジスタ6′およびサイリスタ11がタ
ーンオンする。このとき、パルストランス3の一次巻線
5の両端間(B点、C点間)にはコンデンサ8の電圧E
Cが印加され、−次巻線4には電圧E、が誘起され、そ
の一端であるA点の電位は2Ecとなる。ここで、2E
C>E′t′あるから、ダイオード2は逆バイアスされ
、直流電源1からノ4ルストランス3への電流の流入は
ない。また、このときパルストランス3の二次巻線7に
はE(/nの電圧が現われる。ここで、ノヤルストラン
ス3の一次側に換算した二次側のGTO10の抵抗’k
Rt、コンデンサ8の容量をCとすると、RIXCの時
定数でコンデンサ8が放電し、パルストランス3の二次
側のGTO10のカソード・ダート間にはオフケ8−ト
(ターンオフ)電流が供給される。この場合、コンデン
サ8の容量およびノEルストランス3のインダクタンス
を調整することiごよシ、−上記オフブート電流は、立
ち上が夕が速く、ピーク値の大きなものが得られる。や
がて、コンデンサ8の両端電圧がE/2に低下すると、
前記A点の電位がEと々シ、さらにコンデンサ8が放電
してB点の電圧がE/2よシ低くなるとダイオード2が
順バイアスされる。これによって、直流電源1、ダイオ
ード2、−次巻線4,5およびトランジスタ6の直列経
路に電流が流れ、二次巻線7にはE/2 nに減じた電
圧が誘起され、GTOIOのカソード・ダート間には比
較的低電流が供給され続ける。
次いで、ターンオフ信号期間が終了してトランジスタ6
がターンオフすると、コンデンサ8は直流電源1によシ
再光電される。このターンオフの際に、パルストランス
3の励磁エネルギーの殆んど全てがコンデンサ8FrC
蓄積される。
これによって、コンデンサ8の両端電圧はE、 + 2
 E程度になシ、ダイオード2は逆バイアスされる。1
だ、上記ターンオフ時に、パルストランス3の二次巻線
7にその極性とは逆方向の電圧が発生し、これによって
サイリスタ11は逆バイアスされてターンオフし、GT
OIOのターンオフ動作が終了する。
一方、第2図に示すGTOのターンオフ回路は、前記第
1図のターンオフ回路に比べて次の点で異なるが、その
他は同じであるので同一部分には同一符号を付して因る
。即ち、前記直流電源1の正極端とパルストランス3の
一次側のB点との間に充電用抵抗15およびダイオード
16が直列に接続され、上記抵抗15とダイオード16
との接続点と直流電源1の負極端との間に前記コンデン
サ8が接続されている。上記ダイオード16は、前記−
次巻線4側から上記コンデンサ8に電流が流れ込むのを
防止するだめのものである。さらに、トランジスタ6が
ターンオンした後の一次巻線4,5のエネルギーを還流
させるために、−次巻線4に並列にダイオード17が接
続され、−次巻線5に並列に抵抗18が接続されている
上記第2図のターンオフ回路の定常状態では、コンデン
サ8は直流電源1から充電用抵抗15を通じて充電電流
が流入して電圧Eに光電されている。いま、所定幅のタ
ーンオフ信号が発生すると、第1図のターンオフ回路と
同様にペース回路9、ダート回路12が動作し1.トラ
ンジスタ6、サイリスタ11がターンオンする。トラン
ジスタ6のターンオンによってコンデンサ8からダイオ
ード16を通じて一次巻線5に電流が流れ、二次巻線7
にE/nの電圧が誘起される。この際、A点の電位は2
Eとなシ、ダイオード2は逆バイアスされるので導通し
ない。さらにコンデンサ8が放電してB点の電位が帖よ
シ低くなると、直流電源1、ダイオード2、−次巻線4
,5、トランジスタ6の直列経路に電流が流れ、二次巻
線7にE/2 nの電圧が誘起される。次いで、トラン
ジスタ6がオフになった後は、/クルストランス3の一
次巻線4,5のエネルギーはダイオード17、抵抗18
を還流し、トランジスタ6に過電圧がかがることが防止
される。
〔背景技術の問題点〕
上述したような従来のGTOのターンオフ回路にお−て
は、ターンオフ動作用の専用の直流電源を必要とし、し
かも大電力インノ々−タ装置などのように複数個のGT
Oを使用する場合のターンオフ回路ではGTOの使用数
に比例した大きな直流電源容量を必要とする。また、大
容量あるいは高周波用途のGTO’eターンオフさせる
場合に直流電源の容量が不足することがある。また、図
示していないが、通常は前記直流電源と並列に比較的大
きな容量の電源コンデンサを使用することが避けられず
、従来のターンオフ回路は小型化、軽量化が難しいとい
う問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、直流電源
を簡略化し得ると共に大容量の電源コンデンサを省略で
き、小型化、軽量化、低価格化が可能なダートターンオ
フサイリスタのターンオフ回路を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明のGTOのターンオフ回路は、3相の交流
電圧を整流し、この整流電圧を従来の直流電源に代えて
ターンオフ動作用電源として充放電用コンデンサに供給
することを特徴とするものである。
上記3相の交流電圧はGTO応用装置内で通常使用され
るものを利用でき、3相整流器は簡易なものであシ、電
源コンデンサは不要になる。
また、従来の直流電源とパルストランスとの間に直列に
挿入されていた逆流防止用ダイオードは、3相整流器に
ょル代用されるようKなるので不用になる。したがって
、ターンオフ回路の小型化、軽量化、低価格化が可能に
なる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第3図に示すGTOのターンオン回路は、第1図を参照
して前述したターンオフ回路に比べて、直流電源(第1
図1)および逆流防止用ダイオード(第1図2)が省略
され、代ゎりに3相又流電源19からの3相交流電圧U
、V、Wを全波整流する3相全波整流器3oが接続され
ている点が異なり、その他は同じであるので第3図中第
1図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略す
る。
上記3相全波整流器3oは6個のダイオード20〜25
からなシ、その高電位側出方端である0点は一次巻線3
のA点に接続され、低電位側出力端であるE点はコンデ
ンサ8の一端およびトランジスタ6の一端(エミッタ)
に接続されている。
而して、上記第3図のターンオフ回路において、3相全
波整流器30のり、E点間の電圧(全波整流電圧)は第
4図に示すようになる。
VPは3相交流電圧のピーク値、VAVは全波整流電圧
の平均値、VBは整流電圧の下限値である。
次に、上記第3図のターンオフ回路の動作を説明する。
定常状態では、コンデンサ8の電圧ECは後述の如くE
C〉VAVであシ、3相全波整流器30のダイオード2
0〜25は逆バイアスされている。いま、ターンオフ信
号が発せられると、ペース回路9およびダート回路12
が動作し、トランジスタ6、サイリスク11がターンオ
ンする。このとき、パルストランス3の一次巻線7の両
端間(B、C点間)には電圧E。が印加され、A点の電
位は2ECになる。ここで、2Ec>VAvであるから
、3相全波整流器30のダイオード20〜25は逆バイ
アスでアシ、交流電源19からパルストランス3への電
流流入はない。また、このとき、二次巻線7にはEc/
nの電圧が現われ、GTOloにピークの大きいオフゲ
ート電流が供給されるようになる。
そして、コンデンサ8がさらに放電し、コンデンサ80
両端電圧がvAv/2よシ低くなると、3相全波整流器
30のダイオード20〜25が順バイアスされ、パルス
トランス3の一次巻線4にVAV/2が印加され、二次
巻線7にはVAT/2nの電圧が誘起され、前記オフr
−)電流がGTO10VC供給され続ける。次いで、タ
ーンオフ信号期間が終了してトランジスタ6がターンオ
フ回路ト、コンデンサ8がパルストランス3の一次巻線
4を介して3相全波整流器30よシ再充電される。この
際に、パルストランス3の励磁エネルギーがコンデンサ
8に蓄積され、コンデンサ8の電圧がEc+2vAvと
なる。これによって、3相全波整流器30のダイオード
20〜25は逆バイアスされ、ターンオフ動作が終了す
る。
上述したように、3相交流電圧を全波整流して得た整流
電圧を従来の直流電源(第1図1)に代えて使用しても
所望のターンオフ動作が可能である。この場合、整流電
圧の平均値vAvは、3相交流電圧のピーク値VPの9
6%程度であフ、ターンオフ動作用電源として充分用い
ることができる。また、整流電圧の下限値VBは、前記
ピーク値V、の87%程度であるが、GToの大容量化
あるいは高周波化に伴って前記ピーク値Vを変えること
によシ前記平均値vAv1下限値VBを自由に設定でき
るので、GToに充分大きなど−ク値を持つターンオフ
電流を供給することは可能である。しかも、逆流防止用
ダイオード(第1図2)の機能を3相全波整流器のダイ
オードが兼ねている。
第5図は本発明の他の実施例に係るターンオフ回路を示
してお次第2図を参照して前述したターンオフ回路に対
して、直流電源(第2図1)および逆流防止用ダイオー
ド(第2図2)を省略し、代ゎシに3相交流電源19が
らの3相交流電圧をダイオード20〜25にょ93相全
波整流する3相全波整流器30f用いるようにしたもの
である。
そして、3相全波整流器3oの負荷抵抗31゜32の中
点(整流電圧の中間の電位点)に充電用抵抗15の一端
を接続し、その他端を充放電用コンデンサ8の一端に接
続してbる。このように整流電圧を使用しても、前述し
たと同様にターンオフ動作が可能である。
なお、上記各実施例ではパルストランス3の一次巻線4
,5の巻数比を1=1としたが、これに限らず任意に変
えることは可能である。また、バイポ4う形のトランジ
スタ6およびサイリスタ11は、他のスイッチング素子
、たとえばFET (TL界効果トランジスタ)、GT
O,5IT(静電誘導サイリスタ)々どに置換してもよ
く、さらにサイリスタ11に代えてこれと同方向にダイ
オードを挿入してもよい。また、3相全波整流器30は
、上記ダイオード20〜5oに代えて第6図に示すよう
にサイリスタ60〜62とダイオード63〜65との混
合ブリッジを用いてもよく、あるいは上記のような個別
部品の組合わせに限らず一体的に構成された3相全波整
流ブリッジを用いてもよい。
なお、ノ母ルストランス3の2個の一次巻線4゜5は、
中間タップ付きの1個の一次巻線であってもよい。
〔発明の効果〕
上述したような本発明のGTOのターンオフ回路によれ
ば、ターンオフ動作用電源として3相交流電圧の全波整
流電圧を用いるので、専用の直流電源および電源用のコ
ンデンサが不要になると共にGTOの大容量化、高周波
化に伴なう電源容量の増加にも容易に対応できる。また
、3相全波整流用のダイオードで逆流防止用ダイオード
を兼ねることができる。このように、直流電源、電源用
コンデンサ、逆流防止用ダイオードを省略でき、構成の
簡略な3相全波整流器を用いるので、ターンオフ回路の
小型化、軽量化、低価格化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来のダートターンオフ
サイリスタのターンオフ回路を示す回路図、第3図は本
発明に係るr−)ターンオフサイリスタのターンオフ回
路の一実施例を示す回路図、第4図は第3図の3相全波
整流器の整流電圧を示す波形図、第5図は本発明の他の
実施例を示す回路図、第6図は第3図および第5図の3
相全波整流器の変形例を示す回路図である。 3・・・パ、ルストランス、4.5・・・−次巻線、6
・・・トランジスタ(スイッチング素子)、7・・・二
次巻線、8・・・コンデンサ、9・・・スイッチ制御回
路、10・・・GTo、75・・・充電用抵抗、16・
・・ダイオード、19・・・3相交流電源、30・・・
3相全波整流器。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 第4図 O■−−一一−−一一一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 3相交流電圧を全波整流する3相全波整流器と、この3
    相全波整流器の一対の出力端子間に直列に接続されたパ
    ルストランスの一次巻線および第1のスイッチング素子
    と、前記3相全波整流器の一方の出力端子に一端が接続
    され他端が直接に前記−次巻線の中間点に接続されまた
    はダイオードを介して上記中間点に接続されると共に抵
    抗を介して前記3相全波整流器の他方の出刃端子に接続
    された充放電用コンデンサと、前記パルストランスの二
    次巻線からオフゲ−ト電流が供給されるように接続され
    たダートターンオフサイリスタをターンオフさせるとき
    に所定幅のメーンオフ信号が入力し、このターンオフ信
    号期間だけ前記スイッチング素子をオン駆動するスイッ
    チ制御回路とを具備することを特徴とするゲートターン
    オフサイリスタのターンオフ回路。
JP58003014A 1983-01-12 1983-01-12 ゲ−トタ−ンオフサイリスタのタ−ンオフ回路 Pending JPS59127421A (ja)

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