JPS596622A - パワ−トランジスタのスナバ回路 - Google Patents

パワ−トランジスタのスナバ回路

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JPS596622A
JPS596622A JP11405382A JP11405382A JPS596622A JP S596622 A JPS596622 A JP S596622A JP 11405382 A JP11405382 A JP 11405382A JP 11405382 A JP11405382 A JP 11405382A JP S596622 A JPS596622 A JP S596622A
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JP
Japan
Prior art keywords
snubber circuit
power transistor
circuit
capacitor
snubber
Prior art date
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Pending
Application number
JP11405382A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Ito
豊 伊藤
Masami Ichijo
一条 正美
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP11405382A priority Critical patent/JPS596622A/ja
Publication of JPS596622A publication Critical patent/JPS596622A/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
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08146Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in bipolar transistor switches

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (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】 この発明は、パワートランジスタの過電圧保護を行うス
ナバ回路に関する。
一般に、パワートランジスタのスナバ回路トしては、パ
ワートランジスタのターンオフ時の動作軌跡(ターンオ
フする際にコレクタ電圧流。
コレクタ電圧が時間の変化と共にたどる軌跡)がターン
オフ時の安全動作領域内に収まシ、シかもスナバ回路で
の発生損失が少ないことが要求される。
このような観点から、従来においては、パワートランジ
スタのスナバ回路として、第7図に示す回路構成が最も
一般的に使用されている。
なお、第7図はチョッパ回路における構成例であるが、
基本的にはインバータ回路においても同様に実施するこ
とができる。すなわち、第7図において、参照符号70
は直流電源、/λはパワートランジスタ、/りはフリー
ホイールダイオード、/6は肪導性負荷をそれぞれ示し
前記パワートランジスタ12に対し抵抗lに、ダイオー
ド、20およびコンデンサ、2.2からなるスナバ回路
−2Vが接続される。なお、参照符号2乙は主回路配線
インダクタンスを示す。
このように構成されたパワートランジスタのスナバ回路
の動作波形を示せば第2図(1)〜(3)に示す通シで
ある。すなわち、第7図に示すスナバ回路2弘において
、コンデンサ2−は、パワートランジスタ/2のターン
オフ直前で、直流電源10の電圧Edに充電されている
〔第2図(,2>参照〕。次いで、パワートランジスタ
/2をターンオフする際にtJlそのコレクタ電流1゜
が減少し始めると同時にコレクタ・エミッタ電圧vOE
が直流電源10の電圧Edに達し〔第2図(1)参照〕
、フリーホイールダイオード/4tが導通する〔第2図
(3)参照〕。一方、コレクタ電流lcの減少に伴い、
負?TfIt流はフリーホイールダイオードフグを介し
てスナバ回路、24tのコンデンサ2.2に転流してこ
れを充電するため〔第2図(2)参照〕、パワートラン
ジスタ/、2のターンオフ時の動作軌跡は第3図に示す
ようになる。
また、パワートランジスタ/λがターンオフ完了した後
も、主回路の配線インダクタンス2乙に蓄積された電磁
エネルギーが完全に放出されるまでの間コンデンサ2.
2には電流iosが流れる〔第一図(2)参照〕。すな
わち、パワートランジスタ/2のスイッチング時間を無
視すると、前記コンデンサ22の電圧VC8および電流
icsは次式で与えられる。
但し、Iu:パワートランジスタ(/2)のターンオフ
直前の電流 ω: イにて Ed:  直流電源(10)の電圧 L : 主回路配線インダクタンス(26)Cs  ス
ナバIff(,2弘)のコンデンサ(コ2)の容量 前記式(1) 、 +2)から、パワートランジスタ7
.2の印加電圧ピーク値V。8Pは、次式で与えられ前
述したところから明らかなように、第1図に示すスナバ
回路、2グによれは、コンデンサ2.2の電圧が1紅流
1!源IOの電圧以下に放電されないので、スナバ1回
路24tでの発生損失が低減する特徴を有する。しかし
ながら、パワートランジスタ/2のターンオフ時の安全
動作領域を示せば、第V図に示す通シであシ、この場合
に第1図に示すスナバ回路を適用する場合に次のような
欠点を生じる。すなわち、第V図において、パワートラ
ンジスタ/2は1  ’OA以下の電流でスイッチング
させる場合にパワートランジスタ/2の耐電圧能力を有
効に活用できるが、ICBの電流で適用する場合に工。
え以下と比較し直流電源電圧を低減しなければならない
また、パワートランジスタ7.2−のスパナ回路、24
tとして、第5図に示す回路も一般的に使用されている
。なお、第5図に示す回路は、第1図に示す回路と全て
共通の構成安累を肩し、同一の構成要素には同一の参照
符号を付しである。
第5図に示す回路の動作につき第2図(1)〜(3)に
示す動作波形を参照しながら説明する。第5図に示すス
パナ回路24tにおいて、コンデンサ2コは y<’¥
、−トランジスタ12のターンオフ直前で蓄積電荷が放
電され、その端子電圧vC8はθVになっている〔第を
図(,2)参照〕。次いで、パワートランジスタ/、2
をターンオフする際には、そのコレクタ電流ICが減少
し始めると、減少した電流分はコンデンサ、22に転流
する〔第2図(2)参照〕。従って、ターンオフ時のパ
ワートランジスタンコのコレクタ・エミッタ電圧VCH
の電圧上昇率はコンデンサ2.2によシ抑制され〔第2
図(1)参照〕、パワートランジスタ7.2のターンオ
フ時の動作軌跡は第7図に示すようになる。一方、パワ
ートランジスタ/2がターンオフ完了した後、コンデン
サ、2コの端子電圧V。Sが直流電源IOの電圧Edt
/C達する−まで、コンデンサ・2.2は負荷電流(パ
ワートランジスタのターンオフ完了前の′暖流に等しい
)で定電流充電される。
そこで、スナバ回路、2+Lのコンデンサ22の端子電
圧vcsかi1L?IC電源10の電圧に達すると、フ
リーホイールダイメート/Vが導通し〔第6図(3)参
照〕、その後コンデンサ、22の電圧VQ3および電流
icsは次式で与えられる。
Ic3 := 10008ωt    −−−−−1−
1−−−−−−1(41但し、I[Iiω、Ed、L、
Cは前記式(1) 、 +2)と同じである。
この結果、ンリーホイールダイオード/4tが導通した
後のコンデンサ、22の電圧yesおよび電流tcsの
変化は、先に説明した第7図に示す回路と同一である。
また、パワートランジスタの印加電圧ピーク値VOEP
も、前記式(3)と全く同様の式で与えられる。
第1図に示すスナバ回路コ≠によれば、ターンオフ時の
パワートランジスタ1.2のコレクタ・エミッタ電圧V
。□の上昇率を抑制することができるので、第≠図に示
されるようなターンオフ時の安全動作領域を有するパワ
ートランジスタにおいても、耐電圧および電流容量(第
参図においてはVOE l 工an )を最大限に活用
できる。しかしながら、パワートランジスタ/2のター
ンオフに先立ち、コンデンサコλの蓄積電荷を毎回放電
するので、発生損失が大きくなる欠点を准する。
そこで、本発明者尋は、前述した従来のパワートランジ
スタにおけるスナバ回路の問題点を全て克服すべく檀々
検討を重ねた結果、ノクワートランジスタのスナバ回路
として従来と同様のスナバ回路を設けると共に過電流時
にのみ前記スナバ回路と共に動作してスナバ回路のサー
ジエネルギー吸収能力を有するスナバ回路を付設するこ
とにより、パワートランジスタの通常の動作時には発生
損失の少ない従来のスナバ回路のみによって過電圧の保
賎を行い、過11#L時には全てのスナバ回路によって
サージエネルギーを有効に眩収し、パワートランジスタ
の過電圧保睡を確実に達成し、前記問題点を解消し得る
ことを突き止めた。
従って、本発明の目的は、M電流領域で制圧が低下する
パワートランジスタに対し、通常のスイッチング動作時
に最小限のサージエネルギー吸収能力を有し、過電流時
に前記サージエネルギーを充分吸収し得るよう能力の増
大を達成することができるパワートランジスタのスナバ
回路を提供するにある。
前記の目的を達成するため、本発明においては、パワー
トランジスタに通常のスイッチング動作を行う際に最小
限のサージエネルギー吸収能力を有する第/のスナバ回
路を接続し、さらに前記パワートランジスタに過電流時
において前記第1のスナバ回路のサージエネルギー吸収
能力を増大し得る第2のスナバ回路を接続することを!
+j徴とする。
MJ Heのスナバ回路において、第コのスナバ回路は
、パワートランジスタのコレクタ・エミッタ端子間に接
続したコンデンサとサイリスタスイッチとの直列回路か
らなり、過電v10時にパワートランジスタのターンオ
フに先立ってサイリスタスイッチを点弧するよう構成す
れは好適である。この場合、前醜己コンテンサと並列抵
抗を接続してコンデンサの端子電圧をOVに保持するよ
う構成すれば好適である。
次に、本発明に係るパワートランジスタのスナバ回路の
実施例につき、添句図面を参照しながら以下旺細に説明
する。
58r図は1本発明スナバ回路の一実施例を示すもので
ある。′4一実施例においては、パワートランジスタを
、通當第≠図に示す”OA r vOHで囲まれる動作
領域で適用し、第1図に示す回路構成からなるスパナ泊
1路によって過電圧保睦を行うよう構成する。すなわち
、第を図において、第1図に示す回路と同一の構成部分
については同一の参照符号を付してその詐細な台兄明は
省略する。しかるに、本実施例回路においては、第1図
に示す囲路構成に加えて、パワートランジスタ/2のコ
レクタ・エミッタ端子間にコンデンサ2tとサイリスタ
スイッチ30との直列回路を接続し、しかも前記コンデ
ンサ2rと並列に抵抗32を接続してスナバ回路を構成
する。
また、前記パワートランジスタ/2に対する過電流を検
出するため、パワートランジスタ/、2のコレクタ端子
を針こ変流器3≠を介して電流検出回路3ぶを接続し、
過電流が検出された際前記電流検出回路3乙によってサ
イリスタスイッチ30をON状態にするよう構成する。
このように構成された本実施例回路においては、パワー
トランジスタ/、2が安全動作領域で作動す−る場合に
は第1図に示す従来の回路と同様にスナバ回路、2グが
有効に作用【7て過電圧保睦が行われる。しかるに、過
電流時には、パワートランジスタ/2のター/オフに先
立って前記電流検出回路36が動作してサイリスタスイ
ッチ3θが点弧し、パワートランジスタ/2と並列に接
続されたコンデンサ、2gによりスナバ回路−2グのサ
ージエ不ルキー吸収能力が高められる。なお、過電流時
には、パワートランジスタ/−2は*  ’OAを越え
る電流をム卸「する可能性があるが5本発明回路によれ
ば、前記コンデンサ2どの追加によりパワートランジス
タ12のターンオフ時のコレクタ・エミッタ電圧の電圧
上昇率を抑制することができるので、パワートランジス
タ7.2を確実に保強することができる。
この場合、コンデンサ、2gに並列接続した抵抗3λは
、コンデンサ2gの端子電圧を過電流時の動作に備えて
oVに保持しておくためのものである。
第を図に示す本発明の実施例回路においては。
通常動作時のパワートランジスタ/2のスナバ回路、2
4tとして、第7図に示す回路構成を採用しているが、
この(g回路構成に限定されることなく、例えは第1図
に示すスナバ回路や一般的なlLCスナバ回路叫を適用
し得ることは勿論である。また、第を図に示す回路にお
いては、過電流の検出をパワートランジスタ7.2のコ
レクタ側に変流器3Vを接続して行っているが、この検
出+段に限定されることなく他の検出手段を適用するこ
ともできる。
前述し′fc実施例からψ」らかなように、本発明によ
れば、パワートランジスタの通常の動作時には発生損失
の少ないスナバ回路のみを動作させ、過′1JL流時に
ターンオフ時のコレクタ・エミッタ電圧の電圧上JJ4
−率の抑制が可能なスナバ回路が追加されて前+1ピス
ナバ(ロ)路と共に動作することにより1通常動作時に
は高い変換効率が得られ、過電流時にはパワートランジ
スタを確実に保護することができる。従って、本発明ス
ナバ回路は、バソートツンジスタをスイッチング動作さ
せて適用する全ての′亀力変挾i籠に有効に実施するこ
とができる。
以上1本発明の好適な実施レリについて説明したが1本
発明の梢神を逸脱しない範囲内において種々の設■1°
変史をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパワートランジスタのスナバ回路の一構
成例を示す回路図、第2図(1)〜(3)は第7図に示
すスナバ回路の動作波形図、第3図は第1図に示すパワ
ートランジスタのターンオフ時の動作軌跡線図、第V図
はパワートランジスタのターンオフ時の安全動作領域を
示す線図、第1図は従来のパワートランジスタのスナバ
回路の別の構成例を示す回路図、第2図(1)〜(3)
は第j図に示すスナバ回路の動作波形図%第7図は第1
図に示すパワートランジスタのターンオフ時の動作軌跡
線図、第を図は本発明に係るパワートランジスタのスナ
バ回路の一実施例f示す回路図である。 IO・・・直流電源     /2・・・パワートラン
ジスタ /l・・・抵 抗     、20・・・ダイオードλ
λ・・・コンデンサ   、2弘・・・スナバ回路ツチ 3グ91.変流器      36・・・電流検出回路
特杵出願人  富士電楡製造株式会社 FIG、I FIG、2 3.3 c 3.4 O VOEllIltRtl FIG、5 FIG、6 FIG 7 c FIG8 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)パワートランジスタに通常のスイッチング動作を
    行う際に最小限のサージエネルギー吸収能力を有する第
    1のスナバ回路を接続し、さらに前記パワートランジス
    タに過電流時において前記第1のスナバ回路のサージエ
    ネルギー吸収能力を増大し得る第2のスナバ回路を接続
    することを4+黴とするパワートランジスタのスナバ回
    路。 (2、特許請求の範囲第1項記載のスナバ回路において
    、第コのスナバ回路はパワートランジスタのコレクタ・
    エミッタ端子間に接続したコンデンサとザイリスタスイ
    ッチとの直列回路からなシ、過電流時にパワートランジ
    スタのターンオフに先立ってサイリスタスインチを点弧
    するよう構成してなるパワートランジスタのスナバ回路
    。 (3)  %FF梢求0範囲第2項記載のスナバ回路に
    おいて、第λのスナバ回路のコンデンサと並列にコンデ
    ンサの端子電圧をOVに保持するための抵抗を並列に接
    続してなるパワートランジスタのスナバ回路。
JP11405382A 1982-07-02 1982-07-02 パワ−トランジスタのスナバ回路 Pending JPS596622A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63164397U (ja) * 1987-04-10 1988-10-26
JPH0210919A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Nissin Electric Co Ltd スナッバ回路
WO1999003205A1 (de) * 1997-07-08 1999-01-21 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung, insbesondere zum ansteuern einer zündendstufe

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