JPS59178821A - トランジスタ駆動回路 - Google Patents

トランジスタ駆動回路

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JPS59178821A
JPS59178821A JP58055608A JP5560883A JPS59178821A JP S59178821 A JPS59178821 A JP S59178821A JP 58055608 A JP58055608 A JP 58055608A JP 5560883 A JP5560883 A JP 5560883A JP S59178821 A JPS59178821 A JP S59178821A
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JP
Japan
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transistor
main
sub
control
series
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JP58055608A
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Kenji Kawagishi
川岸 賢至
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H03K17/60Electronic 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

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electronic Switches (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】 本発明は、トランジスタ駆動回路に関し、特にチョッパ
1.インバータ等において、高周波で大電力を開閉制御
するトランジスタの駆動回路に関するものである。
一般に、パワートランジスタを開閉制御して電力を変換
する回路等においては、トランジスタのスイッチング損
失及び定常損失(Vce(sat))を低減するために
、パワートランジスタに、正逆とも十分に大きなベース
駆動電流を高速に流してやることが必要であり、しかも
パワートランジスタの制御性能が良好でなくてはならな
い。
従来、この種のトランジスタ駆動回路として、第1図に
示されるものが知られている。第1図はこの種の従来の
トランジスタ駆動回路を示す図である。
第1図において、Qlは主トランジスタで、主トランジ
スタQlの主電極の一つをなすエミッタに副トランジス
タQ2の主電極の−をなすコレクタが接続されている。
主トランジスタQ10ベースと副トランジスタQ2のエ
ミッタ、との間にはダイオードDI、D2.D3が直列
に接続されている。動作において、主トランジスタQ1
のターンオンは、主トランジスタQ1と副トランジスタ
Q2を同時に順方向にバイアスすることによって行なっ
ている。一方、ターンオフは副トランジスタQ2をター
ンオフすることによって行なう。これをすこし詳しく説
明すると、まず副トランジスタQ2がターンオフすると
、主トランジスタQ1のエミッタが瞬時にオープンされ
たことになる。しかし、主トランジスタQlのベースは
依然余剰キャリアで飽和されたままであるから、そのコ
レクターベース間の抵抗は低いままである。その結果、
主トランジスタQlのコレクター電流IBは主トランジ
スタQ1のベースから副トランジスタQzのエミッタに
接続されているダイオードDI、D2、D3を通して流
れ出る。この電流IBi余剰キャリアを消し去ったのち
、コレクター電流Icをしゃ断するので、主トランジス
タQlはターンオフとなる。
このように副トランジスタの存在によシ、主トランジス
タの高速スイッチングが大きな逆バイアス電源を備える
ことなく可能になり、しかも回路の高耐圧化が容易とな
る。しかしながら主トランジスタの高耐圧化とその直流
電流増幅率hfeとは相反する関係にあるので、一般的
にこの種のパワートランジスタのhfeは低い。この結
果、主トランジスタを順バイアスする回路は犬きくなシ
、その回路に消費される損失も犬きくなる。
結局、主トランジスタを高速で駆動しようとすると、そ
のベース駆動回路は大きく、かつ損失も大きくなり、こ
のような駆動回路のメリットは少なくなる。
本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、この主トランジスタのスイッチン
グ損失、定常損失を低下させると共に、主トランジスタ
を駆動するために必要とするベース駆動回路を小形化で
きるトランジスタ駆動回路を提供することを目的として
いる。
以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。
第2図は本発明の一実施例を示すパワ−トランジスタ1
駆動回路図である。図中、第1図と同等部分には同一符
号を用いて表示してあり、繰返しとなる説明は省略する
第2図において、変成器Tlは巻線W 1 、 W 2
及びW3を有し、巻線W3はトラン・ジスタQ3(制御
トランジスタ)のコレクタと直流電源11との間に直列
に接続され、このトランジスタQ3のベースには連続的
なパルス列の信号e2が端子Bを介して入力される。変
成器Tlの巻線W2は、その一端が整流用のダイオード
D5及びインダクタンスL1を介して主トランジスタQ
10ベースに接続され、その他端が直流電源1の負側に
接続され、ダイオードD5とインダクタンスL1との接
続点はダイオードD6を介して直流電源1の負側に接続
されろ。変成器T10巻線W1は、一端が直流電源1の
負側に1&続され、他端が副トランジスタQ2、主トラ
ンジスタQl及び負荷6を介して直流電源1の正端子に
接続される。
第3図は第2図に示すn)トランジスタQ2のシンボル
図である。副トランジスタQ2は図示のようにいわゆる
金属酸化被膜電界トランジスタ(MOSFET )より
なる。
第4図は第2図に示すトランジスタ、駆動回路における
各部の出力波形を示す図であり、その動作について第4
図を参照(−ながら説明する。
まず、主トランジスタQlを周期τ1で、かつ導通時間
τ2で駆動するものとして、この信号を第3図(a)で
示すelとする。この信号elとは無関係に周期τlに
対して十分に小さいパルス幅τ、 4で周期τ3のパル
ス列からなり、端子Aを介してトランジスタQ2のベー
スに信号e2を第3図中)入力する。信号el及びe2
により、トランジスタQ3は時間τ4の期間でオンとな
り、時間τ3−τ4の期間でオフとなる。トランジスタ
Q3がオンする時に変成器T1の各巻線Wl、W2゜W
3の電圧極性は第2図(a)の黒点で示す端子がプラス
電圧となり、ダイオードD50巻線W2には電流が流れ
ず、主トランジスタQlはし−や断状態となる。したが
って、巻線W上にも電流は流れず、巻線W3のみに電流
が流れて変成器T1は磁気エネルギを蓄える。トランジ
スタQ3が時間T4後にオフの状態となると、変成器T
1の磁気エイ、ルギは巻線W2及びダイオードD5を介
して放出される。この時、副トランジスタQ2は信号e
lによりオン状態であるので、主トランジスタQlにベ
ース電流IBIが流れる。これにより、主トランジスタ
Q1は導通して負荷電流Icが流れるので、巻線Wlに
も負荷電流が流れ、巻線Wlと巻線W2とは変流器の関
係となり、主トランジスタQlのベース電流が維持され
る。ところが、変成器T1の磁束は、ダイオードD5の
順方向電圧と、主トランジスタQlのベース・エミッタ
間電圧と副トランジスタQ2の飽和電圧(VCK (s
at) )の積分値により変化するので、変成器TIの
磁束はいずれどちらか一方方向に飽和する。しかるに、
時間τ3−τ4後に再びトランジスタQ3がオンしたと
すると、巻線W3を介する電流によりダイオードD5に
(r−1整流作用により逆方向電流が流れないが、変成
器T1の磁束がリセットされる。しかしリセット期間に
おいては主トランジスタQlに加えられるペース′6流
IB1は第3図(C)に示すようにダイオードD6とイ
ンダクタンスL1の作用によシ続流する。この磁束のリ
セットが終了すると再び主トランジスタQlのベースに
は、巻線\■1と巻線W 2との間の変流器の関係((
よってペニス電流が供給される。トランジスタQ2にパ
ルス列の1言号e1が印加され続ける限り、主トランジ
スタQ1は導通、因襲な伏ける。
次いで第3図(a)に示すようと1時間τIにおいて副
トランジスタQ2のベースに加えられていた1言号e1
をしゃ断すると、剣トランジスタQ2はしゃ断状頓とな
シ、今まで流れていた主トランジスタQlのベース電流
もしゃ断され、主トランジスタQlのエミッタも瞬時に
オープンされる。しかし主トランジスタQlのベースは
依然余剰キτリアで飽和したままであ−る。よってコレ
クターベース間の抵抗は低い−1:まである。その結果
、主トランジスタQ1の直流IB2は、主トランジスタ
Qlのベースから1iil) )ランジスタQ2のエミ
ッタに接続されているダイオードDI、D2.D3を通
して流れ出る。この電流IBは、余剰キャリアを消し去
ったのちコレクター電流Icをしゃ断する。
従って、主トランジスタQlは高速でターン・オフする
。すなわち蓄積時間tsもフォールタイムifも非常に
小さいので損失も少ない。この時、当然トランジスタQ
3は主トランジスタQ1のベース電流IBIを供給しよ
うとしまいと関係はない。すなわち、副トランジスタQ
2とは無関係に動作しても良い。このことは主トランジ
スタQlのベース電流は、常に一定電流で良く、なんら
制御の必要はないということでめる。
第5図は第2図に示す駆動回路を:FJ数1固組み合せ
てなるモータ、駆動回路を示し、この発明の他の実施例
を示す図である。モータMは3相のものよりなり、各相
毎に制御アームをなす一対の制御回路5,6が接続され
る。制御回路5.6は互に直列接続され、直流型#、1
により、駆動される。各制御回路5,6は第2図で示す
ものと同様のダイオード回路7を有し、その一つのみを
詳細に示す。
端子El、E2.E3.E4.E5.E6には変成器T
2の巻線W21 、 W22 、 W23 、 W24
が接続される。変成器T2は第2図に示す変成器Tlと
巻線Wユ、W2の構成を異にするが、巻線W3は同じよ
うに構成される。
以上のように、本発明によれば、副トランジスタを開閉
することにより、主パワートランジスタを開閉するよう
にした構成としたので、少ない、駆動電力で主パワート
ランジスタを開閉制御でき、かつ高周波スイッチング、
高耐圧化が容易でパワー損失も少ない高性能のパワ−ト
ランジスタ1駆動回路が実現できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパワートランジスタ駆動回路の回路図、
第2図は本発明の一実施例を示すノくワートランジスタ
駆動回路の回路図、第3図はトランジスタのシンボル図
、第4図(a)〜(C)は第2図に示すパワ−トランジ
スタ1駆動回路における各部の出力波形図である。第5
図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 1.11・・・直流電源、 6・・・負荷、  5.6
・・・制御回路、7・・・ダイオード回路、 Ql・・
・主トランジスタ、  Q2・・・副トランジスタ、 
 Q3・・・トランジスタ、  Tl、T2・・・変成
器、  DI、D2、D3.D5.D6・・・ダイオー
ド、  Ll・・・インダクタンス。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人   葛  野  信  −(ほか1名)第  
13  図 第  4  図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示   特願昭58−55608号2、発
明の名称 トランジスタ駆動回路 3、補正をする者 事件との関係  持許出[911人 住 所    東京都千代lJ1区丸の内二丁目2番3
号名 称  (601)三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4、代理人 5、補正の対象 fi1明細書の特許請求の範囲の欄 (2)明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 (21明細書第4頁第12行に「ターンオフは」とある
のを「夕“−ンオフは主トランジスタQ117)Ili
バイアス電流’1g断し、その後」と補正する。 (31明細書第4頁第14行に「′!Fず」とあるのを
rlf、主トランジスタQ1の順バイアス電流が遮断さ
fl、  Jと補正する。 (4)明細書第5頁第13行にr hfeJとあるのを
「直流電流増幅率11feJと補正する。 (51明細書第7頁第15行に「第3図(a)」とある
の?「第4図(a) Jと補正する。 (6)明細書第7頁第18行から第19行に「第3図(
b)」とあるのを「第4図(′b)に示すように」と補
正する。 (7)明細書第9頁第8行に「第3図(C)」とあるの
を「第4図・(C)」と補正する。 (8)明細書第9頁第16行に「第3図(a)」とある
のをf第4図(a)」と補正する。 7、 添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面 1通以上 補正後の特許請求の範囲 通して負荷電流を導く主電極を有する主トランジスタと
、上記主トランジスタの主電極に直列接続された主電極
?有し、第1パルス信号の印部にエリ導通する副トラン
ジスタと、複数のダイオードを直列接続し上記主トラン
ジスタのベースエリ流出する電流を上記副トランジスタ
を側路するように導くダイオード回路と、上記第1パル
ス信号エリ短かいパルス幅を有する連続的なパルス列か
らなる第2パルス信号KLり導通ずる制御トランジスタ
とを備えたトランジスタ駆動回路。 (2)変成器は副トランジスタの主電極に直列接続され
、負荷電流を導く帰還巻線を有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のトランジスタ駆動回路。 +3)、?ill )ランジスタは電界効果トランジス
タにより構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は第2項記載のトランジスタ駆動回路。 (4)導通により負荷電流を導く主電極を有する主トラ
ンジスタと、上記主トランジスタの主電極に直列接続さ
れた主電極を有し、第1パルス信号の印加により導通す
る副トランジスタと、複数のダイオードを直列接続し、
上記主トランジスタのベースより流出する電流を上記副
トランジスタを側路するように導くダイオード回路とを
含む制御回路を直流電Q線間に2個直列接続してなる制
御アームを複数備え、−F記各制御アームにおける制御
回路の各直列接続点を上記負荷電流により駆動される負
荷の各端子に接続すると共に、上記第1パルス信号より
短かいパルス幅を有する連続的なパルス列からなる第2
パルス信号により導通する制御トランジスタと、この制
砥トランジスタの主電極に接続された第1巻線及び上記
各制御アームにおける各主トランジスタのベースに開閉
制御用の伯母を供給する複数の第2巻線を有する変成器
とを備えたトランジスタ駆動回路。 (5)副トランジスタは電界効果トランジスタにより構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第4項記
載のトランジスタ駆動回路。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導通によシ負荷電流を導く主電極を有する主トラ
    ンジスタと、上記主トランジスタの主電極に直列接続さ
    れた主電極を有し、第1パルス信号の印加により導通す
    る副トランジスタと、複数のダイオードを直列接続し上
    記主トランジスタのベースより流出する電流を上記副ト
    ランジスタを側路するように導くダイオード回路と、上
    記第1パルス信号より短かいパルス幅を有する連続的な
    パルス列からなる第2パルス信号により導通する制御ト
    ランジスタと、この制御トランジスタの主電極に接続さ
    れた第1巻線及び上記主トランジスタのベースに1mm
    副制御用信号を供給する第2巻線を有する変成器とを備
    えたトランジスタ駆動回路。
  2. (2)変成器は副トランジスタの主電極に直列接続され
    、負荷電流を導く帰還巻線を有することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のトランジスタ駆動回路。
  3. (3)  副トランジスタ゛は電界効果トランジスタに
    より構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載のトランジスタ駆動回路。
  4. (4)導通により負荷電流を導く主電極を有する主トラ
    ンジスタと、上記主トランジスタの主電極に直列接続さ
    れた主電極を有し、第1パルス信号の印加によシ導通ず
    る副トランジスタと、複数のダイオードを直列接続し、
    上記主トランジスタのベースより流出する電流を上記副
    トランジスタを側路するように導くダイオード回路とを
    含む制御回路を直流電源線間に2個直列接続してなる制
    御アームを複数備え、上記各制御アームにおける制御回
    路の各直列接続点を上記負荷電流により、鳴動される負
    荷の各端子に接続すると共に、上記第1パルス信号より
    短かいパルス幅を有する連続的なパルス列からなる第2
    パルス信号によシ導通ずる制御トランジスタと、この制
    御トランジスタの主電極に接続された第1巻線及び上記
    各制御アームにおける各主トランジスタのベースに開閉
    制御用の信号を供給する複数の第2巻線を有−ブーる変
    成器とを備えたトランジスタ駆動回路、。
  5. (5)  副トランジスタは電界効果トランジスタによ
    り構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項記載のトランジスタ駆動回路。
JP58055608A 1983-03-29 1983-03-29 トランジスタ駆動回路 Granted JPS59178821A (ja)

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