JPS5932012B2 - ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト駆動装置 - Google Patents
ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト駆動装置Info
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- JPS5932012B2 JPS5932012B2 JP53103266A JP10326678A JPS5932012B2 JP S5932012 B2 JPS5932012 B2 JP S5932012B2 JP 53103266 A JP53103266 A JP 53103266A JP 10326678 A JP10326678 A JP 10326678A JP S5932012 B2 JPS5932012 B2 JP S5932012B2
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- current
- power supply
- turn
- cathode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic 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
- H03K17/72—Electronic 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
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Thyristor Switches And Gates (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ゲートターンオフサイリスタのゲート駆動装
置の改良に関する。
置の改良に関する。
最近、各種回路にゲートターンオフサイリスタ（以後Ｇ
ＴＯと略称する。
ＴＯと略称する。
）が使われている。このＧＴＯは、通常のサイリスタと
同様にＰ−Ｎ一Ｐ−Ｎの４層構造を採用しているが、ゲ
ート・カソード間に正方向のゲート電流を流すとターン
オンし、負方向のゲート電流を流すとターンオフする特
性を有している。したがつて、実回路に組込んだとき、
通常のサイリスタに較べて全構成を非常に簡単化できる
利点を有している。第１図はＧＴＯを実回路に組込んだ
ときの一例を示すもので、直流電源１の両端間に負荷２
を介してＧＴＯ３のアノード・カソードが接続され、上
記ＧＴＯ３のゲートとカソードとの間にゲート、駆動装
置４が接続される。
同様にＰ−Ｎ一Ｐ−Ｎの４層構造を採用しているが、ゲ
ート・カソード間に正方向のゲート電流を流すとターン
オンし、負方向のゲート電流を流すとターンオフする特
性を有している。したがつて、実回路に組込んだとき、
通常のサイリスタに較べて全構成を非常に簡単化できる
利点を有している。第１図はＧＴＯを実回路に組込んだ
ときの一例を示すもので、直流電源１の両端間に負荷２
を介してＧＴＯ３のアノード・カソードが接続され、上
記ＧＴＯ３のゲートとカソードとの間にゲート、駆動装
置４が接続される。
上記ゲート駆動装置４は、通常、ゲートとカソードとの
間に抵抗１１０ターンオフ用直流電源１２およびスイツ
チ１３を直列に接続し、また上記電源１２とスイツチ１
３との直列回路の両端にターンオフ用直流電源１４とス
イツチ１５との直列回路を並列に接続したものとなつて
いる。なお、図中１６はゲート駆動装置４に存在する配
線インダクタンスを示し、また１７はゲートターンオフ
時にＧＴＯ３のアノード・カソード間に生じる過電圧を
抑制するためのスナバ回路を示している。しかして、Ｇ
ＴＯ３をターンオンさせるときには、スイツチ１３を所
定期間投入してゲート・カソード間に図中矢印で示す正
方向のゲート電流を流し、またターンオフさせるときに
はスイツチ１５を所定期間投入してゲート・カソード間
に上記とは逆向きの負方向のゲート電流を流す。
間に抵抗１１０ターンオフ用直流電源１２およびスイツ
チ１３を直列に接続し、また上記電源１２とスイツチ１
３との直列回路の両端にターンオフ用直流電源１４とス
イツチ１５との直列回路を並列に接続したものとなつて
いる。なお、図中１６はゲート駆動装置４に存在する配
線インダクタンスを示し、また１７はゲートターンオフ
時にＧＴＯ３のアノード・カソード間に生じる過電圧を
抑制するためのスナバ回路を示している。しかして、Ｇ
ＴＯ３をターンオンさせるときには、スイツチ１３を所
定期間投入してゲート・カソード間に図中矢印で示す正
方向のゲート電流を流し、またターンオフさせるときに
はスイツチ１５を所定期間投入してゲート・カソード間
に上記とは逆向きの負方向のゲート電流を流す。
第２図はＧＴＯ３に負のゲート電流１ｇ（０ｆｆ）を供
給してゲートターンオフさせたときの各部の波形を示す
もので、図中１ａはアノード電流を、Ｉｋはカソード電
流を、Ｅａはアノード電圧を、Ｅｇはゲート・カソード
間電圧を、Ｅｇは直流電源１４の出力電圧を、ＶＯは直
流電源１の出力電圧を示している。今、時点ｔ：ｏにお
いてスイツチ１５を閉じると、直流電源１４の出力電圧
ＥｇがＧＴＯ３のゲート・カソード間に印加され、負の
ゲート電流１ｇ（０ｆｆ）が流れる。Ｉｇ（０ｆｆ）が
流れ始めてから蓄積時間Ｔｓと呼ばれる期間、アノード
電流１ａはスイツチ１５を閉じる前の値ＩＡＴＯを保つ
ている。蓄積時間Ｔｓを過ぎ、降下時間Ｔｆと呼ばれて
いる期間に入ると、アノード電流１ａが急激に減少し始
める、降下時間ＴｆはＧＴＯ３のゲート・カソード間接
合部Ｊ３が逆阻止能力を回復するまで続く。接合部Ｊ３
が逆阻止能力を回復し始めるとカソード電流１ｋは急激
に零に近づく。ｔ＝ｏから接合部Ｊ３が逆阻止能力を回
復するまでの時間を便宜上第一次回復時間Ｔｒｌと呼ぶ
ことにすると、Ｔｒ，を過ぎるとアノード電流１ａはゲ
ートを経由して流れる。この期間に至ると、アノード電
流１ａは、Ｎベースの残留キヤリアのライフタイムにほ
ぼ等しい時定数で指数関数時に減衰する。その結果、素
子によつて決定されるある時間（便宜上第二次回復時間
Ｔｒ２と呼ぶ。）過ぎると、中央接合部Ｊ２も逆阻止能
力を回復するのでスイツチ１５を開いても再度ターンオ
ンするようなことはない。このような経過でＧＴＯ３は
ゲートターンオフ動作を行なう。ところで、上記のよう
な動作を行なうＧＴＯにあつて、前述したＴｓ＋Ｔｆ二
ＴＯｆｆとし、これをターンオフ時間とすると、このタ
ーンオフ時間ＴＯｆｆはできるだけ短かい方がよく、長
いと素子が熱破壊する。熱破壊する直前のアノード電流
値をＩＡＴＯ（ＭａＸ）とすると、このＩＡＴＯ（Ｍａ
Ｘ）は降下時間Ｔｆの間に発生するスイツチング損失に
大きく依存し、またＴｆは負ゲート電流の大きさに左右
される。すなわち、実験によると、アノード電流１ａと
降下時間Ｔｆと熱破壊値との間には第３図に示す関係が
ある。そして、負ゲート電流供給回路の定数を等しくし
、負ゲート電源の出力電圧をＥｇ，，Ｅｇ２，Ｅｇ３（
但し、ＥｇｌくＥｇ２くＥｇ３）に設定して負ゲート電
流の値を可変したときのＴｆは同図１，Ｈ，で示す結果
となつた。この図から判るように、たとえば負ゲート電
流の出力電圧がＥｇ２に設定されて１５０Ａのアノード
電流を繰り返しゲートターンオフさせているとき、何ら
かの原因で負ゲート電源の出力電圧がＥｇｌに低下する
と、ＴｆがＴ２からＴ１に増加して素子が熱破壊するこ
とになる。したがつて、ＧＴＯを熱破壊から守るには、
負ゲート電流供給回路の定数に変動などが生じるのを確
実に防止しなければならない。
給してゲートターンオフさせたときの各部の波形を示す
もので、図中１ａはアノード電流を、Ｉｋはカソード電
流を、Ｅａはアノード電圧を、Ｅｇはゲート・カソード
間電圧を、Ｅｇは直流電源１４の出力電圧を、ＶＯは直
流電源１の出力電圧を示している。今、時点ｔ：ｏにお
いてスイツチ１５を閉じると、直流電源１４の出力電圧
ＥｇがＧＴＯ３のゲート・カソード間に印加され、負の
ゲート電流１ｇ（０ｆｆ）が流れる。Ｉｇ（０ｆｆ）が
流れ始めてから蓄積時間Ｔｓと呼ばれる期間、アノード
電流１ａはスイツチ１５を閉じる前の値ＩＡＴＯを保つ
ている。蓄積時間Ｔｓを過ぎ、降下時間Ｔｆと呼ばれて
いる期間に入ると、アノード電流１ａが急激に減少し始
める、降下時間ＴｆはＧＴＯ３のゲート・カソード間接
合部Ｊ３が逆阻止能力を回復するまで続く。接合部Ｊ３
が逆阻止能力を回復し始めるとカソード電流１ｋは急激
に零に近づく。ｔ＝ｏから接合部Ｊ３が逆阻止能力を回
復するまでの時間を便宜上第一次回復時間Ｔｒｌと呼ぶ
ことにすると、Ｔｒ，を過ぎるとアノード電流１ａはゲ
ートを経由して流れる。この期間に至ると、アノード電
流１ａは、Ｎベースの残留キヤリアのライフタイムにほ
ぼ等しい時定数で指数関数時に減衰する。その結果、素
子によつて決定されるある時間（便宜上第二次回復時間
Ｔｒ２と呼ぶ。）過ぎると、中央接合部Ｊ２も逆阻止能
力を回復するのでスイツチ１５を開いても再度ターンオ
ンするようなことはない。このような経過でＧＴＯ３は
ゲートターンオフ動作を行なう。ところで、上記のよう
な動作を行なうＧＴＯにあつて、前述したＴｓ＋Ｔｆ二
ＴＯｆｆとし、これをターンオフ時間とすると、このタ
ーンオフ時間ＴＯｆｆはできるだけ短かい方がよく、長
いと素子が熱破壊する。熱破壊する直前のアノード電流
値をＩＡＴＯ（ＭａＸ）とすると、このＩＡＴＯ（Ｍａ
Ｘ）は降下時間Ｔｆの間に発生するスイツチング損失に
大きく依存し、またＴｆは負ゲート電流の大きさに左右
される。すなわち、実験によると、アノード電流１ａと
降下時間Ｔｆと熱破壊値との間には第３図に示す関係が
ある。そして、負ゲート電流供給回路の定数を等しくし
、負ゲート電源の出力電圧をＥｇ，，Ｅｇ２，Ｅｇ３（
但し、ＥｇｌくＥｇ２くＥｇ３）に設定して負ゲート電
流の値を可変したときのＴｆは同図１，Ｈ，で示す結果
となつた。この図から判るように、たとえば負ゲート電
流の出力電圧がＥｇ２に設定されて１５０Ａのアノード
電流を繰り返しゲートターンオフさせているとき、何ら
かの原因で負ゲート電源の出力電圧がＥｇｌに低下する
と、ＴｆがＴ２からＴ１に増加して素子が熱破壊するこ
とになる。したがつて、ＧＴＯを熱破壊から守るには、
負ゲート電流供給回路の定数に変動などが生じるのを確
実に防止しなければならない。
しかし確実に防止することは一般に困難である。そこで
、このような問題に対処するため、従来ゲートターンオ
フ時間ＴＯｆｆを検出し、その値が予め定められた値を
越えたとき、格別に設けられた保護回路を動作させるこ
とによつてＧＴＯの熱破壊を防止することが提案されて
いる。
、このような問題に対処するため、従来ゲートターンオ
フ時間ＴＯｆｆを検出し、その値が予め定められた値を
越えたとき、格別に設けられた保護回路を動作させるこ
とによつてＧＴＯの熱破壊を防止することが提案されて
いる。
しかしながら、このような手段であると、ゲートターン
オフ時間ＴＯｆｆの検出から保護回路を動作させるまで
にある時間を必要とするので、その間にＧＴＯが熱破壊
する虞れがあり、確実な保護を図れない問題がある。
オフ時間ＴＯｆｆの検出から保護回路を動作させるまで
にある時間を必要とするので、その間にＧＴＯが熱破壊
する虞れがあり、確実な保護を図れない問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、負ゲート電流供給系に異常が生
じた場合でも熱破壊を招かずにＧＴＯを確実にゲートタ
ーンオフさせ得るゲートターンオフサイリスタのゲート
駆動装置を提供することにある。
の目的とするところは、負ゲート電流供給系に異常が生
じた場合でも熱破壊を招かずにＧＴＯを確実にゲートタ
ーンオフさせ得るゲートターンオフサイリスタのゲート
駆動装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的とするところは負ゲート電流供
給系に異常が生じた場合でも熱破壊を招かずにＧＴＯを
確実にゲートターンオフさせることができ、しかも短絡
事故などによつてアノード電流が大きくなつたときでも
ＧＴＯを確実にゲートターンオフさせることができ、Ｇ
ＴＯに過電流しや断器としての機能をも付加させ得るゲ
ートターンオフサイリスタのゲート駆動装置を提供する
ことにある。
給系に異常が生じた場合でも熱破壊を招かずにＧＴＯを
確実にゲートターンオフさせることができ、しかも短絡
事故などによつてアノード電流が大きくなつたときでも
ＧＴＯを確実にゲートターンオフさせることができ、Ｇ
ＴＯに過電流しや断器としての機能をも付加させ得るゲ
ートターンオフサイリスタのゲート駆動装置を提供する
ことにある。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説明する。
第４図は本発明の一実施例を示すもので第１図と同一部
分は同一符号で示してある。
分は同一符号で示してある。
したがつて、重複する部分の説明は省略する。同図にお
いて、ＧＴＯ３のゲート・カソード間には本発明に係る
ゲート駆動装置２１が接続されており、このゲート駆動
装置２１は次のように構成されている。
いて、ＧＴＯ３のゲート・カソード間には本発明に係る
ゲート駆動装置２１が接続されており、このゲート駆動
装置２１は次のように構成されている。
すなわち、ゲート・カソード間にゲート駆動装置本体２
２と保護用電源回路２３とを並列的に接続している。
２と保護用電源回路２３とを並列的に接続している。
上記ゲート駆動装置本体２２は、ゲート・カソード間に
、電子的なスイツチ２４と図示極性の直流電源２５とを
直列接続したゲートターンオン用電源回路２６を接続す
るとともに上記電源回路２６と並列に図示極性の直流電
源２７と電子的なスイツチ２８とを直列接続したゲート
ターンオフ用電源回路２９を接続して構成されている。
なお、スイツチ２４は後述するアンドゲート４０の出力
によつてオン制御され、またスイツチ２８は外部からの
オフ指令Ｘによつてオン制御される。また、前記保護用
電源回路２３は、ゲート・カソード間に、外部から常に
図示極性に充電されるコンデンサ３０と電子的なスイツ
チ３１とを直列に接続したものとなつている。なお、コ
ンデンサ３０の端子電圧は前記直流電源２７の出力電圧
より十分高い値に設定されており、また、コンデンサ３
０の容量はこのコンデンサ３０の電荷をスイツチ３１を
通して放電させたときＧＴＯ３の予想される最大のター
ンオフ時間より長い時定数となる値に設定されている。
しかして、前記保護用電源回路２３と、ＧＴＯ３のカソ
ードとの間のゲートラインには電流検出器３２が介挿さ
れており、この電流検出器３２の出力端間には図示極性
のダイオート３３とインダクタンス３４とが直列に接続
されている。
、電子的なスイツチ２４と図示極性の直流電源２５とを
直列接続したゲートターンオン用電源回路２６を接続す
るとともに上記電源回路２６と並列に図示極性の直流電
源２７と電子的なスイツチ２８とを直列接続したゲート
ターンオフ用電源回路２９を接続して構成されている。
なお、スイツチ２４は後述するアンドゲート４０の出力
によつてオン制御され、またスイツチ２８は外部からの
オフ指令Ｘによつてオン制御される。また、前記保護用
電源回路２３は、ゲート・カソード間に、外部から常に
図示極性に充電されるコンデンサ３０と電子的なスイツ
チ３１とを直列に接続したものとなつている。なお、コ
ンデンサ３０の端子電圧は前記直流電源２７の出力電圧
より十分高い値に設定されており、また、コンデンサ３
０の容量はこのコンデンサ３０の電荷をスイツチ３１を
通して放電させたときＧＴＯ３の予想される最大のター
ンオフ時間より長い時定数となる値に設定されている。
しかして、前記保護用電源回路２３と、ＧＴＯ３のカソ
ードとの間のゲートラインには電流検出器３２が介挿さ
れており、この電流検出器３２の出力端間には図示極性
のダイオート３３とインダクタンス３４とが直列に接続
されている。
そして、上記インダクタンス３４の両端電圧は電圧比較
器３５に導入される。電圧比較器３５は入力電圧が基準
値Ｖ１を越えると論理レベルで゛１゛なる出力信号を送
出し、この出力信号は単安定マルチバイブレータ３６の
駆動信号として与えられる。単安定マルチバイブレータ
３６は駆動信号が与えられると、反転作動して期間ＴＷ
ｌの間、論理レベルで゛０゛なる出力を送出する。なお
、期間ＴＷｌはＧＴＯ３の最大ターンオフ時間より長め
に設定されている。そして、単安定マルチバイブレータ
３６の出力はアンドゲート３７の一方の入力端に導入さ
れる。アンドゲート３７の他方の入力端には、前記オフ
指令Ｘが単安定マルチバイブレータ３８を介して期間Ｔ
ｗ２遅れて導入される。なお、期間Ｔｗ２は単安定マル
チバイブレータ３６のスイツチング時間より長く、前記
ＴＷｌより十分に短かい値に設定されている。そして、
アンドゲート３７の出力信号は、前記スイツチ３１のオ
ン制御信号に供されるとともにインバータ３９を介して
アンドゲート４０の一方の入力端に導入されている。上
記アンドゲート４０の他方の入力端にはオン指令Ｙが導
入されており、このアンドゲート４０の出力信号は前記
スイツチ２４のオン制御信号として与えられるようにな
つている。このような構成であれば、今、インバータ３
９の出力が゛１゜゛の状態であるものとすると、この状
態でオン指令Ｙを与えると、アンドゲート４０が開いて
スイツチ２４がオン作動する。
器３５に導入される。電圧比較器３５は入力電圧が基準
値Ｖ１を越えると論理レベルで゛１゛なる出力信号を送
出し、この出力信号は単安定マルチバイブレータ３６の
駆動信号として与えられる。単安定マルチバイブレータ
３６は駆動信号が与えられると、反転作動して期間ＴＷ
ｌの間、論理レベルで゛０゛なる出力を送出する。なお
、期間ＴＷｌはＧＴＯ３の最大ターンオフ時間より長め
に設定されている。そして、単安定マルチバイブレータ
３６の出力はアンドゲート３７の一方の入力端に導入さ
れる。アンドゲート３７の他方の入力端には、前記オフ
指令Ｘが単安定マルチバイブレータ３８を介して期間Ｔ
ｗ２遅れて導入される。なお、期間Ｔｗ２は単安定マル
チバイブレータ３６のスイツチング時間より長く、前記
ＴＷｌより十分に短かい値に設定されている。そして、
アンドゲート３７の出力信号は、前記スイツチ３１のオ
ン制御信号に供されるとともにインバータ３９を介して
アンドゲート４０の一方の入力端に導入されている。上
記アンドゲート４０の他方の入力端にはオン指令Ｙが導
入されており、このアンドゲート４０の出力信号は前記
スイツチ２４のオン制御信号として与えられるようにな
つている。このような構成であれば、今、インバータ３
９の出力が゛１゜゛の状態であるものとすると、この状
態でオン指令Ｙを与えると、アンドゲート４０が開いて
スイツチ２４がオン作動する。
この結果、ＧＴＯ３のゲート・カソード間に図中矢印で
示す如く正方向のゲート電流が流れ、これによつてＧＴ
Ｏ３がゲートターンオンする。ＧＴＯ３がターンオンし
ているとき、オフ指令Ｘを与えると、スイツチ２８がオ
ン作動し、この結果、ＧＴＯ３のゲート・カソード間に
は矢印とは反対の負方向のゲート電流が流れる。
示す如く正方向のゲート電流が流れ、これによつてＧＴ
Ｏ３がゲートターンオンする。ＧＴＯ３がターンオンし
ているとき、オフ指令Ｘを与えると、スイツチ２８がオ
ン作動し、この結果、ＧＴＯ３のゲート・カソード間に
は矢印とは反対の負方向のゲート電流が流れる。
この場合、負方向のゲート電流が流れると、電流検出器
３２の出力端に接続されたインダクタンス３４の両端間
に負ゲート電流の増加率Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔに比例
した電圧が発生する。なお、正方向のゲート電流が流れ
たときにはダイオード３３の働きによつてインダクタン
ス３４の両端には電圧が発生しない。上記電圧は電圧比
較器３５に導入されて基準電圧Ｖ１と比較される。上記
電圧が基準電圧Ｖ１を越えるとき、つまり負ゲート電流
供給系が正常のときには電圧比較器３５から出力が送出
され、これによつて単安定マルチバイブレータ３６の出
力はＴＷｌの期間６０゜”レベルとなる。このため、こ
のような場合、つまり負ゲート電流供給系が正常のとき
にはアンドゲート３７は開かない。一方、直流電源２７
の出力電圧が何らかの原因で低下したような場合、つま
り負ゲート電流供給系が正常でないときには、負ゲート
電流の増加率が低くなるのでインダクタンス３４の両端
に発生する電圧も低くなる。この電圧が基準電圧１以下
の場合には、電圧比較器３５から出力信号が送出されず
、この結果単安定マルチバイブレータ３６が反転しない
ので、アンドゲート３７は、オフ指令Ｘが与えられた時
点よりＴｗ２遅れた時点で１開゛となる。アンドゲート
３７が開くと、スイツチ３１がオン作動し、またインバ
ータ３９の出力は”０゛に切換わる。スイツチ３１がオ
ン作動すると、直流電源２７の規定出力電圧より高い値
に充電されたコンデンサ２３の両端がＧＴＯ３のゲート
・カソード間に接続される。
３２の出力端に接続されたインダクタンス３４の両端間
に負ゲート電流の増加率Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔに比例
した電圧が発生する。なお、正方向のゲート電流が流れ
たときにはダイオード３３の働きによつてインダクタン
ス３４の両端には電圧が発生しない。上記電圧は電圧比
較器３５に導入されて基準電圧Ｖ１と比較される。上記
電圧が基準電圧Ｖ１を越えるとき、つまり負ゲート電流
供給系が正常のときには電圧比較器３５から出力が送出
され、これによつて単安定マルチバイブレータ３６の出
力はＴＷｌの期間６０゜”レベルとなる。このため、こ
のような場合、つまり負ゲート電流供給系が正常のとき
にはアンドゲート３７は開かない。一方、直流電源２７
の出力電圧が何らかの原因で低下したような場合、つま
り負ゲート電流供給系が正常でないときには、負ゲート
電流の増加率が低くなるのでインダクタンス３４の両端
に発生する電圧も低くなる。この電圧が基準電圧１以下
の場合には、電圧比較器３５から出力信号が送出されず
、この結果単安定マルチバイブレータ３６が反転しない
ので、アンドゲート３７は、オフ指令Ｘが与えられた時
点よりＴｗ２遅れた時点で１開゛となる。アンドゲート
３７が開くと、スイツチ３１がオン作動し、またインバ
ータ３９の出力は”０゛に切換わる。スイツチ３１がオ
ン作動すると、直流電源２７の規定出力電圧より高い値
に充電されたコンデンサ２３の両端がＧＴＯ３のゲート
・カソード間に接続される。
ＧＴＯ３は、第３図に示したように回路条件がほぼ等し
いときには、負ゲート電源の出力電圧が高い程、降下時
間Ｔｆが短かくなり、最大ゲートターンオフ電流ＡＴＯ
（ＭａＸ）も大きな値となる。したがつて、ＧＴＯ３は
確実にゲートターンオフし、熱破壊するようなことはな
い。なお、スイツチ３１がオン作動している間インバー
タ３９の出力は“Ｏ゛となるのでこの期間にオン指令Ｙ
が与えられてもスイツチ２４はオン作動しない。このよ
うに、常時使用するゲート駆動装置本体２２のターンオ
フ用電源回路２９に異常が生じたか否かを負ゲート電流
の立上り増加率から検出し、異常のときには直ちに上記
ターンオフ用電源回路２９の規定出力電圧より高い出力
電圧を送出する保護用電源回路２３をＧＴＯ３のゲート
・カソード間に接続するようにしているので、ターンオ
フ用電源回路２９の異常に伴なつて起こり易いＧＴＯ３
の熱破壊を確実に防止できる。
いときには、負ゲート電源の出力電圧が高い程、降下時
間Ｔｆが短かくなり、最大ゲートターンオフ電流ＡＴＯ
（ＭａＸ）も大きな値となる。したがつて、ＧＴＯ３は
確実にゲートターンオフし、熱破壊するようなことはな
い。なお、スイツチ３１がオン作動している間インバー
タ３９の出力は“Ｏ゛となるのでこの期間にオン指令Ｙ
が与えられてもスイツチ２４はオン作動しない。このよ
うに、常時使用するゲート駆動装置本体２２のターンオ
フ用電源回路２９に異常が生じたか否かを負ゲート電流
の立上り増加率から検出し、異常のときには直ちに上記
ターンオフ用電源回路２９の規定出力電圧より高い出力
電圧を送出する保護用電源回路２３をＧＴＯ３のゲート
・カソード間に接続するようにしているので、ターンオ
フ用電源回路２９の異常に伴なつて起こり易いＧＴＯ３
の熱破壊を確実に防止できる。
また、負ゲート電流の立上り増加率からターンオフ用電
源回路２９の異常を検出し、これに基いて保護用電源回
路２３を投入しているので、投入までに若干の時間を要
するが、従来のようにターンオフ時間を検出する方式に
較べて、いわゆる保護回路を動作させるまでの時間を非
常に短かくでき、したがつて、それだけＧＴＯ３を確実
に保護できる。第５図は本発明の異なる実施例を示すも
ので、第４図と同一部分は同一附号で示してある。した
がつて、重複する部分の説明は省略する。この実施例に
おいては、負荷電流供給ラインに電流検出器５１を介挿
し、この電流検出器５１の出力端間に抵抗５２を接続し
、上記抵抗５２の両端電圧を電圧比較器５３に導入して
いる。
源回路２９の異常を検出し、これに基いて保護用電源回
路２３を投入しているので、投入までに若干の時間を要
するが、従来のようにターンオフ時間を検出する方式に
較べて、いわゆる保護回路を動作させるまでの時間を非
常に短かくでき、したがつて、それだけＧＴＯ３を確実
に保護できる。第５図は本発明の異なる実施例を示すも
ので、第４図と同一部分は同一附号で示してある。した
がつて、重複する部分の説明は省略する。この実施例に
おいては、負荷電流供給ラインに電流検出器５１を介挿
し、この電流検出器５１の出力端間に抵抗５２を接続し
、上記抵抗５２の両端電圧を電圧比較器５３に導入して
いる。
電圧比較器５３は、入力電圧が基準電圧２を越えたとき
論理レベルで゛１゛なる出力信号を送出するように設定
されている。そして、上記出力信号は単安定マルチバイ
ブレータ５４の駆動信号として与えられる。単安定マル
チバイブレータ５４は駆動信号が与えられるとＴｗ３の
期間、論理レベルで“１″゜なる出力を送出し、この出
力をアンドゲート３７の出力端に与えるようにしている
。また、保護用電源回路２３のコンデンサ３０には、Ｇ
ＴＯ３のゲート・カソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）に
ほぼ等しいかそれ以上の電圧が充電されるように設定さ
れている。このような構成であれば、ゲート駆動装置本
体２２のターンオフ用電源回路２９に異常が生じてもＧ
ＴＯ３を確実にゲートターンオフさせ、ＧＴＯ３の熱破
壊を防止できるばかりか、負荷電流ラインに規定電流以
上の過電流が流れたときＧＴＯ３を過電流しや断器とし
て機能させることができる。
論理レベルで゛１゛なる出力信号を送出するように設定
されている。そして、上記出力信号は単安定マルチバイ
ブレータ５４の駆動信号として与えられる。単安定マル
チバイブレータ５４は駆動信号が与えられるとＴｗ３の
期間、論理レベルで“１″゜なる出力を送出し、この出
力をアンドゲート３７の出力端に与えるようにしている
。また、保護用電源回路２３のコンデンサ３０には、Ｇ
ＴＯ３のゲート・カソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）に
ほぼ等しいかそれ以上の電圧が充電されるように設定さ
れている。このような構成であれば、ゲート駆動装置本
体２２のターンオフ用電源回路２９に異常が生じてもＧ
ＴＯ３を確実にゲートターンオフさせ、ＧＴＯ３の熱破
壊を防止できるばかりか、負荷電流ラインに規定電流以
上の過電流が流れたときＧＴＯ３を過電流しや断器とし
て機能させることができる。
すなわち、抵抗５２の両端には、負荷電流供給ラインに
流れる電流に比例した電圧が現われる。
流れる電流に比例した電圧が現われる。
この電圧が基準電圧Ｖ２を越えると電圧比較器５３から
出力が送出され、これに基いて単安定マルチバイブレー
タ５４が反転作動してスイツチ３１をオン作動させる。
スイツチ３１がオン作動すると、ＧＴＯ３のゲート・カ
ソード間にカソード側をプラスとし、しかもＧＴＯ３の
ゲート・カソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）にほぼ等し
いかそれ以上のコンデンサ３０の充電々圧が印加される
。このように、高い負ゲート電源電圧をＧＴＯＧＴＯ３
のゲート・カソード間に印加すると、ＧＴＯ３の最大ゲ
ートターンオフ電流１ＡＴ０（Ｍａｘ）は大幅に大きな
値となる。すなわち、発明者等の実験によると、負ゲー
ト電流の増加率Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔをパラメータに
して負ゲート電源電圧Ｅｇと最大ゲートターンオフ電流
１ＡＴ０（Ｍａｘ）との間に第６図に示す関係が存在す
ることを見出した。なお、実験に際しては、試料ＧＴＯ
としてゲートカソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）が１４
のものを用い、またスナバ回路条件を一定にして行なつ
た。
出力が送出され、これに基いて単安定マルチバイブレー
タ５４が反転作動してスイツチ３１をオン作動させる。
スイツチ３１がオン作動すると、ＧＴＯ３のゲート・カ
ソード間にカソード側をプラスとし、しかもＧＴＯ３の
ゲート・カソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）にほぼ等し
いかそれ以上のコンデンサ３０の充電々圧が印加される
。このように、高い負ゲート電源電圧をＧＴＯＧＴＯ３
のゲート・カソード間に印加すると、ＧＴＯ３の最大ゲ
ートターンオフ電流１ＡＴ０（Ｍａｘ）は大幅に大きな
値となる。すなわち、発明者等の実験によると、負ゲー
ト電流の増加率Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔをパラメータに
して負ゲート電源電圧Ｅｇと最大ゲートターンオフ電流
１ＡＴ０（Ｍａｘ）との間に第６図に示す関係が存在す
ることを見出した。なお、実験に際しては、試料ＧＴＯ
としてゲートカソード間逆降服電圧Ｇｋ（Ｂｒ）が１４
のものを用い、またスナバ回路条件を一定にして行なつ
た。
この第６図から明らかなようにＩＡＴＯ（ＭａＸ）はＤ
ｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔより負ゲ一電源の出力電圧Ｅｇに
強く依存し、Ｅｇの値を大きくとつてゲート駆動すると
ＩＡＴＯ（ＭａＸ）はＥｇの増加にほぼ比例して増加し
ている。
ｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔより負ゲ一電源の出力電圧Ｅｇに
強く依存し、Ｅｇの値を大きくとつてゲート駆動すると
ＩＡＴＯ（ＭａＸ）はＥｇの増加にほぼ比例して増加し
ている。
またＶｇｋ（Ｂｒ）以下の電圧でゲート駆動した場合、
Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔを増加させてもＩＡＴＯ（Ｍａ
Ｘ）はほとんど増加しないばかりか、むしろ低下する傾
向すら示している。このような傾向は従来全く知られて
いないことである。このように大きな負ゲート電源電圧
でゲート駆動すれば最大ゲートターンオフ電流ＩＡＴＯ
（ＭａＸ）を増加させることができる。したがつて、こ
の実施例のような構成を採用すれば、常時使われるゲー
ト駆動装置本体２２の異常時に十分対処してＧＴＯ３を
保護できるばかりか、ＧＴＯ３を過電流しや断器として
機能させることができるので、実回路に組込んだとき全
体の設計の容易化に寄与できる利点がある。この実施例
の場合、ＧＴＯ３がゲートターンオフしてからコンデン
サ３０の両端電圧がＧＴＯ３のゲート・カソード間逆降
服電圧以下になるか、もしくはスイツチ３１が開くまで
の期間ＧＴＯ３のゲートにツエナ一電流が流れる。しか
し、ＧＴＯ３にツエナ一電流が流れても最大ゲートター
ンオフ電流ＩＡＴＯ（ＭａＸ）に影響を与えないことが
実験的に確認されている。また、ツエナ一電流が流れる
のはアノードに過電流が流れたときか、ゲート駆動装置
本体２２に異常の生じたときだけであるからＧＴＯ３の
信頼性に影響を与えるようなこともない。なお、上述し
た各実施例では、ターンオフ用電源回路２９の異常を検
出する手段として負ゲート電流の増加率から検出してい
るが、直流電源２７の両端電圧の変化から検出してもよ
いし、また、両者を併用して検出してもよい。
Ｄｉｇ（０ｆｆ）／Ｄｔを増加させてもＩＡＴＯ（Ｍａ
Ｘ）はほとんど増加しないばかりか、むしろ低下する傾
向すら示している。このような傾向は従来全く知られて
いないことである。このように大きな負ゲート電源電圧
でゲート駆動すれば最大ゲートターンオフ電流ＩＡＴＯ
（ＭａＸ）を増加させることができる。したがつて、こ
の実施例のような構成を採用すれば、常時使われるゲー
ト駆動装置本体２２の異常時に十分対処してＧＴＯ３を
保護できるばかりか、ＧＴＯ３を過電流しや断器として
機能させることができるので、実回路に組込んだとき全
体の設計の容易化に寄与できる利点がある。この実施例
の場合、ＧＴＯ３がゲートターンオフしてからコンデン
サ３０の両端電圧がＧＴＯ３のゲート・カソード間逆降
服電圧以下になるか、もしくはスイツチ３１が開くまで
の期間ＧＴＯ３のゲートにツエナ一電流が流れる。しか
し、ＧＴＯ３にツエナ一電流が流れても最大ゲートター
ンオフ電流ＩＡＴＯ（ＭａＸ）に影響を与えないことが
実験的に確認されている。また、ツエナ一電流が流れる
のはアノードに過電流が流れたときか、ゲート駆動装置
本体２２に異常の生じたときだけであるからＧＴＯ３の
信頼性に影響を与えるようなこともない。なお、上述し
た各実施例では、ターンオフ用電源回路２９の異常を検
出する手段として負ゲート電流の増加率から検出してい
るが、直流電源２７の両端電圧の変化から検出してもよ
いし、また、両者を併用して検出してもよい。
また、保護用電源回路２３とゲート駆動装置本体２２と
の間のラインに負ゲート電流の増加率だけを抑制する素
子、たとえばインダクタンスとダイオードとの並列回路
を直列に介挿することによつてＧＴＯ３のゲートターン
オフゲインを上げ、ターンオフ用電源回路２９に介挿さ
れるスイツチ２８の電流容量を少なくしたり、上記スイ
ツチ２８のスイツチング時間に許容度をもたせるように
してもよい。以上詳述したように本発明によれば、ゲー
ト駆動装置本体に異常が生じた場合であつてもＧＴＯを
熱破壊させることなく確実にゲートターンオフさせるこ
とができる。
の間のラインに負ゲート電流の増加率だけを抑制する素
子、たとえばインダクタンスとダイオードとの並列回路
を直列に介挿することによつてＧＴＯ３のゲートターン
オフゲインを上げ、ターンオフ用電源回路２９に介挿さ
れるスイツチ２８の電流容量を少なくしたり、上記スイ
ツチ２８のスイツチング時間に許容度をもたせるように
してもよい。以上詳述したように本発明によれば、ゲー
ト駆動装置本体に異常が生じた場合であつてもＧＴＯを
熱破壊させることなく確実にゲートターンオフさせるこ
とができる。
また、本発明によれば、上述した機能を発揮させること
ができるとともにＧＴＯの保護を図つたうえで、なおか
つＧＴＯを過電流しや断器として機能させることができ
、実回路に組込んだときの安全性の向上化および回路設
計の容易化に寄与できるゲートターンオフサイリスタの
ゲート駆動装置を提供できる。
ができるとともにＧＴＯの保護を図つたうえで、なおか
つＧＴＯを過電流しや断器として機能させることができ
、実回路に組込んだときの安全性の向上化および回路設
計の容易化に寄与できるゲートターンオフサイリスタの
ゲート駆動装置を提供できる。
第１図はＧＴＯを実回路に組込んだときの一例を示す回
路図、第２図はＧＴＯのゲートターンオフ時における各
部の波形を示す図、第３図はターンオフ電流と降下時間
との関係の一例を示す図、第４図は本発明の一実施例の
回路図、第５図は本発明の他の実施例の回路図、第６図
は同実施例の作用を説明するための実験結果を示す図で
ある。 ３・・・・・・ゲートターンオフサイリスタ、２１・・
・・・・ゲート駆動装置、２２・・・・・・ゲート駆動
装置本体、２３・・・・・・保護用電源回路、３２，５
１・・・・・・電流検出器。
路図、第２図はＧＴＯのゲートターンオフ時における各
部の波形を示す図、第３図はターンオフ電流と降下時間
との関係の一例を示す図、第４図は本発明の一実施例の
回路図、第５図は本発明の他の実施例の回路図、第６図
は同実施例の作用を説明するための実験結果を示す図で
ある。 ３・・・・・・ゲートターンオフサイリスタ、２１・・
・・・・ゲート駆動装置、２２・・・・・・ゲート駆動
装置本体、２３・・・・・・保護用電源回路、３２，５
１・・・・・・電流検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ゲートターンオフサイリスタのゲート・カソード間
に接続され外部からオン指令が与えられたとき上記ゲー
ト・カソード間に正方向のゲート電流を供給するゲート
ターンオン用電源回路および外部からオフ指令が与えら
れたとき上記ゲート・カソード間に負方向のゲート電流
を供給するゲートターンオフ用電源回路からなるゲート
駆動装置本体と、前記ゲート・カソード間に負方向のゲ
ート電流を供給し得る極性に接続され前記ゲートターン
オフ用電源回路の出力電圧以上の出力電圧を送出する保
護用電源回路と、オフ指令到来時に前記ゲート駆動装置
本体を通して供給される負方向ゲート電流の供給回路条
件が定められた範囲外のとき所定期間前記保護用電源回
路を投入する手段とを具備したことを特徴とするゲート
ターンオフサイリスタのゲート駆動装置。 ２ ゲートターンオフサイリスタのゲート・カソード間
に接続され外部からオン指令が与えられたとき上記ゲー
ト・カソード間に正方向のゲート電流を供給するゲート
ターンオフ用電源回路および外部からオフ指令が与えら
れたとき上記ゲート・カソード間に負方向のゲート電流
を供給するゲートターンオフ用電源回路からなるゲート
駆動装置本体と、前記ゲート・カソード間に負方向のゲ
ート電流を供給し得る極性に接続され前記ゲートターン
オフサイリスタのゲート・カソード間逆降服電圧以上の
出力電圧を送出する保護用電源回路と、オフ従指到来時
に前記ゲート駆動装置本体を通して供給される負方向ゲ
ート電流の供給回路条件が定められた範囲外のとき所定
期間前記保護用電源回路を投入する手段と、前記ゲート
ターンオフサイリスタのアノード電流を検出する電流検
出器と、この電流検出器の出力が定められたレベルを越
えたとき所定期間前記保護用電源回路を投入する手段と
を具備したことを特徴とするゲートターンオフサイリス
タのゲート駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53103266A JPS5932012B2 (ja) | 1978-08-24 | 1978-08-24 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53103266A JPS5932012B2 (ja) | 1978-08-24 | 1978-08-24 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5530237A JPS5530237A (en) | 1980-03-04 |
| JPS5932012B2 true JPS5932012B2 (ja) | 1984-08-06 |
Family
ID=14349619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53103266A Expired JPS5932012B2 (ja) | 1978-08-24 | 1978-08-24 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932012B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376142U (ja) * | 1986-05-16 | 1988-05-20 | ||
| JPH0527628Y2 (ja) * | 1987-05-20 | 1993-07-14 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9106076A (pt) * | 1990-09-18 | 1993-02-02 | Gen Electric | Circuito de controle de tiristor de comutacao comandada de porta com deteccao de porta em curto |
| US5262691A (en) * | 1990-09-18 | 1993-11-16 | General Electric Company | Gate turnoff thyristor control circuit with shorted gate detection |
-
1978
- 1978-08-24 JP JP53103266A patent/JPS5932012B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376142U (ja) * | 1986-05-16 | 1988-05-20 | ||
| JPH0527628Y2 (ja) * | 1987-05-20 | 1993-07-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5530237A (en) | 1980-03-04 |
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