JPS59127422A - 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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Publication number
JPS59127422A
JPS59127422A JP58003015A JP301583A JPS59127422A JP S59127422 A JPS59127422 A JP S59127422A JP 58003015 A JP58003015 A JP 58003015A JP 301583 A JP301583 A JP 301583A JP S59127422 A JPS59127422 A JP S59127422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turn
circuit
voltage
diode
thyristor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58003015A
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
Priority to JP58003015A priority Critical patent/JPS59127422A/ja
Publication of JPS59127422A publication Critical patent/JPS59127422A/ja
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

  • Thyristor Switches And Gates (AREA)
  • Power Conversion In General (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ゲート
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、特にスイッチング素子の過電圧保
護回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来、GTOのターンオフ回路は、第1図に示すように
構成され、パルストランスを介して光分な立ち上が夕と
ピーク値を持つオフゲート電流を供給してGTOを確実
にターン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−次巻線4,5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は一次巻線4に並
列接続されたエネルギー還流用のダイオード、9は−次
巻線5に並列接続されたエネルギー還流用の抵抗、10
は直流電源1の正極端に一端が接続された充電用抵抗、
11はこの抵抗10の他端と直流電源1の負極端との間
に接続された充放電用コンデンサ、12は上記抵抗10
の他端と一次巻線4.5の接続点(B点)との間に接続
された逆流防止用ダイオードである。13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、ここではペ
ース回路と称する。14はGTOであり、″そのダート
・カソード間に前記ノ(ルストランスの二次巻線7およ
びサイリスタ15が直列に接続されている。16はター
ンオフ信号が入力すると上記サイリスタ15をターンオ
ンさせるスイッチ制御回路であ及、ここではダート回路
と称する。17は制御信号発生回路であって、GTOI
4’eターンオンさせるときにターンオン信号を出力し
、GTOJ4’i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、前記ペース回路13およびダー
ト回路16に供給される。また、18は上記ターンオン
信号を受けてGTO14を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パルストランス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よシも後述
する如く高くなっており(Ec>1、ダイオード2はオ
フになっている。
また、GTO14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17から所定幅のターンオフ信
号が発せられると、ペース回路13およびダート回路1
6が動作し、トランジスタ6およびサイリスタ15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1ノの電圧
ECが印加され、−次巻線4には電圧ECが誘起され、
その一端であるA点の電位は2 E、となる。
ここで、2Ec>Eであるから、ダイオード2は逆バイ
アスされ、直流電源1がらパルストランス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ζで、パルス
トランス3の一次側に換算した二次側のGTO14の抵
抗t−R1、コンデンサ11の容量をCとすると、RI
XCの時定数でコンデンサ11が放電し、パルストラン
ス3の二次側のGTO14のカソード・ダート間にはオ
フゲート(ターンオフ)電流が供給される。この場合、
コンデンサ11の容量およびパルストランス3のインダ
クタンスを調整することにょシ、上記オフゲート電流は
、立ち上がフが速く、ピーク値の大きなものが得られる
。やがて、コンデンサ1ノの両端電圧がE/2に低下す
ると2、前記A点の電位がEとなり、さらに、コンデン
サ11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/2n
に減じた電圧が誘起され、GTO14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。なお、このと
き、ダイオード12は逆バイアスされるので、−次巻線
4を通った電流がコンデンサ11に流れ込むことはない
。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、/J?ルストランス3の励磁エ
ネルギーが抵抗9およびダイオード8を通じて還流し、
コンデンサ11は充電用抵抗10を通じて直流電源1に
ょル再光電される。また、上記ターンオフ時に、パルス
トランス3の二次巻線7には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15は逆バイアスさ
れてターンオンし、GT。
14のターンオフ動作が終了する。
第2図は、前記トランジスタ6がターンオフした際のそ
のコレクタ・エミッタ間電圧vcEヲ示しておJ、vp
はノ4ルストランス3の励磁インダクタンス等により蓄
積されたエネルギーが抵抗9およびダイオード8を通じ
て還流する直前のピーク値、vcは上記エネルギーが還
流した後の定常状態における値である。上記ピーク値■
1は、トランジスタ6がターンオフする前のノぞルスト
ランス3の一次巻線4,5に流れる電流の実効値および
エネルギーの還流回路(ダイオード8および抵抗9)の
配線のインダクタンスに依存する。また、還流用のダイ
オード8は、順バイアスされてから通常の順電圧降下に
到る数μSの間は、比較的大きな値の抵抗体として作用
し、この等測的抵抗体での電圧降下Vfrも前記ピーク
値v、ヲ大きくする方向に作用する。しかも、大容蓋、
高周波用途のGTOにはピーク値の大きいターンオフ電
流を供給する必要がちシ、直流電源1の電圧Eとしては
数十〜数百Vにも達する。したがって、前記トランジス
タ6のコレクタ・エミッタ間電圧VcKの瞬時のはね上
がり(ピーク値VP)は直流電源電圧Eの1.5〜2倍
に達することがある。
〔背景技術の問題点〕
上述したように、従来はトランジスタ6を過電圧から保
護するために一次巻線4,5に並列にダイオード8、抵
抗9′!i−接続しているが、次のような欠点がある。
即ち、(a)抵抗9によシミ流を減衰させているが、抵
抗9は発熱体となシ、回路構成上、他の部品に対する取
付は位置の関係からターンオフ回路の小皺化の妨げとな
る。
(b)ダイオード8として耐圧の高いものを選ぶ必要が
あるが、耐圧が高いほど電圧降下Vfrも大きくなり、
前記コレクタ・エミッタ間電圧V。F。
のビー・り値vP−6よシ大きくする方向に作用する。
(c)還流回路そのものの配線インダクタンスおよび抵
抗の誘導成分等によシ前記ピーク値vPヲ大きくする方
向に作用する。
〔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、パルスト
ランスの一次巻憩に直列接続されたスイッチング素子を
過電圧から保護でき、しかも使用部品点数の削減、信頼
性の向上を図9、小形化および軽量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、ノクルスト
ランスの一次巻線に直列接続されたスイッチング素子に
対して、並列に定電圧ダイオードを接続し、前記パルス
トランスの一次巻線に並列接続されたエネルギー還流用
のダイオードおよび抵抗を除去したことを特徴とするも
のである。
これによって、スイッチング素子にかかる瞬時の過電圧
を定電圧ダイオードで制限するようになシ、エネルギー
還流用の高耐圧ダイオードおよび抵抗が除去されている
ので抵抗による発熱および高耐圧ダイオードの電圧降下
とか還流回路の配線インダクタンスによる過電圧の増大
作用の問題が解消されると共に部品点数が削減され、信
頼性が高く小型化、軽量化が可能なターンオフ回路が得
られる。
〔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のターンオフ回路は、第1図を
参照して前述したターンオフ回路に比べて、−次巻線4
,5に並列接続されてbたエネルギー還流用の高耐圧ダ
イオード(第1図8)および抵抗(第1図9)が省略さ
れ、−次巻線4,5に直列接続のトランジスタ6に並列
に定電圧ダイオード3oが図示極性で接続されている点
が異なシ、その他は同じであるから第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。
上記構成における動作が前述した第1図のターンオフ回
路の動作と異なる点は、トランジスタ6のターンオフに
際してパルスト2ンス3の励磁インダクタンス等の蓄積
エネルギーにょルトランリスタ6のコレクタ・エミッタ
間電圧VcEが上昇しようとしてもそのコレクタ・エミ
ッタ間に並列の定電圧ダイオード3oにょ力制限される
ことによってトランジスタ6が過電圧から保護されるこ
とである。この際、−次巻線4.5には抵抗(第1図9
)とか高耐圧のダイオード(第1図8)とかが並列接続
されていないので、発熱とか過電圧の増大作用が生じる
ことはなく、ターンオフ回路の信頼性が高くなシ、小型
化、軽量化が可能になる。また、定電圧ダイオード30
は、導通に要する時間を従来例における上記高耐圧ダイ
オードおよび抵抗の組み合わせに比べて一般に短縮でき
るので、過電圧保護動作上都合が良い。
第4図は、本発明の他の実施例に係るターンオフ回路を
示しておシ、第3図のターンオフ回路に比べて、充電用
抵抗10および逆流防止用コンデンサ12が省略され、
コンデンサ11の一端が直接に一次巻線4,5の接続点
(B点)に接続されている点が異外り、その他は同じで
あるので同じ符号を付している。上記ターンオフ回路に
おける動作が第3図のターンオフ回路の動作と異々る点
は、トランジスタ6がターンオフした際にパルストラン
ス3の励磁インダクタンス等に蓄積されたエネルギーに
よってコンデンサ11が再充電されることである。また
、第4図のターンオフ回路においては、定常状態におけ
るコンデンサ11の電圧ECは直流電源電圧Eよシ大き
く、トランジスタ6のコレクタ・エミッタ間電圧vcE
の定常値V。は上記ECに等しく、トランジスタ6のタ
ーンオフ直後のコレクタ・エミッタ間電圧の過渡的なは
ね上がり(ピーク値)vPは上記E0よりも太きい。し
たがって、第4図のターンオフ回路におけるトランジス
タ6の電圧定格は、第3図のターン第1回路におけるト
ランジスタ6の電圧定格よりも厳しいことになる。
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、コ
ンデンサに蓄積された電荷をノソルストランスを介して
スイッチング素子によシ放電してピーク値の大きいGT
Oターンオフ電流を得るターンオフ回路に本発明を適用
可能である。
また、前記バイポーラ形のトランジスタ6に代えて他の
スイッチング素子、たとえばFET(電界効果形トラン
ジスタ)、GTOlSCR(シリコン制御整流素子)な
どを使用し得ることは言うまでもなく、第5図はGTO
50およびそのr−ト制御回路51を用いた変形例を示
している。ここで、定電圧ダイオード30はGTO50
のアノード・カンード間に並列接続されており、4.5
は一次巻線、11はコンデンサである。
第6図は、トランジスタ6に過電圧保護のために並列接
続される定電圧ダイオード60に直列にダイオード6ノ
を挿入して組み合わせた例を示している。ここで、ダイ
オード61の電圧定格は、定電圧ダイオード60による
電圧降下が存在するため、従来例の還流用ダイオード(
第1図8)の電圧定格よシも小さなものを選ぶことがで
き、上記ダイオード61の電圧降下が過電圧発生に寄与
する割合は少ない。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のGTOのターンオフ回路によれ
ば、パルストランスの一次巻線に直列接続されたスイッ
チング素子のター/オフ時にその両端に発生する過渡的
な電圧のはね上がフを定電圧ダイオードによシ抑制する
ことができるので、抵抗およびダイオードからなる還流
回路を省略でき、回路部品点数の減少、発熱部品の除去
に伴ってターンオフ回路の小形化、軽量化、高信頼性の
確保を実現できる。また、上記還流回路を省略できるの
で、部品取付けに伴なう配線インダクタンスを小さくで
き、過電圧そのものの発生を低減できるので、スイッチ
ング素子の電圧定格を従来に比べて3/4〜2/3倍に
小さくとることができ、ターンオフ回路の軽量化だけで
なく低価格化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は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2図は第1図のトランジスタの
コレクタ・エミッタ間電圧vc1.の変化を示す波形図
、第3図は本発明に係るダート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図は同じ
く他の実施例に係るターンオフ回路の要部を示す回路図
、第5図は第4図のトランジスタ部の変形例を示す回路
図、第6図は第4図の定電圧ダイオード部の変形例を示
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、11・・・コンデンサ、13・・・スイッチ制御
回路、14・・・GTo、3o、6o・・・定電圧ダイ
オード。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 1 第2図 V。 [ 1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. パルストランスの一次巻線とスイッチング素子とを直列
    接続し、上記スイッチング素子をターンオンさせたとき
    にコンデンサの蓄積電荷を上記−次巻線の一部を経て上
    記スイッチング素子に放電させ、このときのパルストラ
    ンスの二次側からダートターンオフサイリスタにオフゲ
    ート電流を供給するダートターンオフサイリスタのター
    ンオフ回路において、前記スイッチング素子に並列に定
    電圧ダイオードを接続してなシ、上記スイッチング素子
    のターンオフ時にスイッチング素子にかかる過電圧を定
    電圧ダイオードによシ抑制するようにしたことを特徴と
    するダートターンオフサイリスタのターンオフ回路。
JP58003015A 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 JPS59127422A (ja)

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JP58003015A JPS59127422A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 ゲ−トタ−ンオフサイリスタのタ−ンオフ回路

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JP58003015A Pending JPS59127422A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 ゲ−トタ−ンオフサイリスタのタ−ンオフ回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5760619A (en) * 1995-08-30 1998-06-02 Nec Corporation Piezoelectric transformer driver circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5760619A (en) * 1995-08-30 1998-06-02 Nec Corporation Piezoelectric transformer driver circuit

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