JPS6041323A - 非再生型電力半導体のスイツチングを制御する方法および装置 - Google Patents

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Ｃ１景 木光明は、電カスーｒツチング半導体、詳しくは、電力
半導体装置におりる「能動領域」の電力消費を許容し１
りる程度にしながら、電磁障害を実質的に低減する非ｌ
ｌ１ｊ生型電力半導体装置のスイッチングを制ｙＯする
新規な方法および回路に関（る。

非再生型電力スイッチング半導体装置にＪ月〕ろ過度の
電力消費を防止するために、非再生型電力スイッチング
半導体装置が「能動領域ｊ内で費１時間を最小にづるこ
とは周知のことＴ：″ある。今まで、スイッチングによ
る過度の電力消費を１１（減りる必要性は、半導体装置
の最大ｄＶ／ｄｔまたはｄ’ｌ／ｄｔ限界値と調和を取
りながら、可１ｊシな限り速く半導体装１行を完全なオ
ン状態から完全２）オン状態にスイッチングすることに
Ｊニー）ζ満たされていた。半導体装置にＪ５りる比較
的急速’ｃｒ電圧変化゛や電流変化はかなりの電磁障害
（ＥＭｉｉを光生していた。

同じタイプのり゛べての電カスイツチング半導体装置が
同じ特性を而している場合には、所望の変化速度を右す
−るブ［１グラムされた駆ｆＩｌ源を利用りることによ
って半導体装置をオンまたはＡ）にりることがｉ′ｉｌ
能である。しかしながら、実際には、半等体制御素子に
３５ける許容範囲、例えば電力用電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）または絶縁ゲート整流器（ＩＧＲ）におりる
グー１〜電圧しきい値の許容「む囲は、実質的にターン
オンされた状態から実質的にターンオンされ７ｊ状態に
、またはその逆に変移さけるために制御素子で必要とさ
れる信号の変化よりもしばしば大きい。従って、通常使
用される一つの制御電性駆動方法（ま、電流源により制
御電極容量　（Ｆ　１丁またはＩＧＩくにｄ３けるゲー
ト電４ＪＪ内部容ｆＯのような容量であり、しばしば並
列に接続された外部固定容量と共に全６苗を形成する容
量）の電荷を変化させることで゛ある。この方法により
、通常「ミラー容量」どし”Ｃ知られているドレイン・
ゲートまたはアノード・ゲート容母にＪ：リスイッチン
グ１１：ｉ間間隔の一部にｄ３いてのみ所望の特性に近
似りる制御電極（ゲート）電圧特性が得られる。半導体
装置ターンオンまノこはターンオンし始める時、ミラー
容量はドレインまたはアノードの電圧変化をグー１へ回
路に結合し、ゲート電圧の変化速度を在らせる。同じタ
イプのタベての半導体装置の電極間容量が全く同じであ
る場合には、上記方法は石川な方法でｄうるがも知れな
い。しケしながら、リベ−Ｃの単導体装置は同じＣない
のＣ′、（政壇的なスイッチング効ム１１が弁生りるこ
とかある。更に、制御（グー１−）素子が電流源のよう
な高インピーダンス源にＪ：って駆動される８、デーに
は、電力スイッチング半導体装置の破壊的なＡン／′Ａ
ノ自己スイッチングを４１０しる多くのｆｒ　ｒＸｉ状
態かあり１１することが観察され（いる。

従っ、Ｃ１電力半導体装置のスイッチング１［１人をに
′［容し１！７るレベルに肩「持しながら、単導体装置
ｔＹに自己破壊的光撤を導入りること４１り、ＩＥＭＩ
を実質的に除去りるに十分な程ゆっ（つと半導体肢Ｕ７
をターンオン、ターンＡ〕する制御素子駆動（Ｆｉ　Ｊ
号を提供りること１）望ましい。

ざと明の概要 本ブを明によれば、非再生型電力スイッチング半導体１
′ム置の制御型４！！ｌｉ、は、制御素子の［オン」ン
１にはｌ−Ｊ）」しきい値に達するまでは急速に変化し
、それから半導体装置が実質的にターンオンされＩこ状
態または実質的にターンオンされｌｃ状態になる間は、
より遅い速度で変化し、更にそれからターンオンすたは
ターンＡノ信号の最大値まで急速に変化づる１３号を受
（プるようになっている。利用しようとづ゛る被制御ス
イッチング装置に応じて、制御電極駆動信号は電流また
はこの電流に比例する電圧である。初期の駆動電流は第
１の大ぎさの実質的に一定の電流を有りる電流源手段か
ら供給される。この第１の大きさの′電流源電流は、（
１）ｔｌｉｌ制御素子の「能動領域」のしきい値レベル
に急速に達し、く２）実質的にターンオン（またはター
ンオン）されたレベルから被制御スイッチング装置の完
全な作動状態くまたは非作動状態）まで゛制御電極を駆
動リ−るために望ましい比較的急速な変化を設定ηる。

負荷電流または負荷電圧の帰還に応じて実質的に一定の
電流から可変電流を差し引き、ｊＩ／ｉ望の負荷電流ま
たは負荷電圧の変化を低い速度に制御Ｊ゛る。

好適実施例にＪ３いては、基本駆動電流は、容量に供給
され、次いで電ツノ用Ｆ　Ｅ　Ｔのような電圧制御形（
ｖｏｌｔａｇｅ　−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）　４ｉｆ４
を駆動Ｊるための電圧小ロワに供給されるが、または電
流制御形（Ｃ１ｌｒｒｅｌｌｔ−ＣＯｌＩＬｒＯＩＩＱ
（１）装置、例えば電力用トランジスタの制御電極、例
えばベース電極に直接供給される。電流源手段の出ツノ
電流は負荷パラメータの帰還に応じて調整されで基本駆
動電流を供給し、電流源手段自身は外部から供給される
信号に応答し−Ｃ遅いターンオンまたはターンミノを行
うことが可能で゛あり、その逆のターンオンまたはター
ンオン条ｆ１１よ、回路にＪ、−）でりでに制御され−
Ｃない場合には、制９１！リベき特定の負荷Ｊ＞よび制
御回路、の特定の最終用途に応じ′ＣＣ連速変移を？−
ｊうよ・）に定められる。電流または電圧帰還制御が制
御回路で利用される。

従っＣ１木発明の目的は、非ｊり生型電力半導体のスイ
ッチングを制御りる新規なｈ法３３　Ｊ、び回路を］；
？供り゛ることにある。

本発明のこのＬＩ的および他の（］的は、図１ｒｉｉを
参照した次の詳細な説明により明確になるＣあろう。

１１列１鼠へ葭」 最初に第２図（ａ　）８３よび（ｃ）を参照り−るど、
典型的な電力用Ｆ　Ｅ　Ｔはこの装置をターンオンさせ
るためのグーＩ−電圧ｖｇ′ににつて駆動されるグー１
へ電極を右Ｊる。Ｆ　Ｉヨー「はソース雷］つ！に対し
て典型的には約４ボルトのゲートしぎい値電圧Ｖ１．ｈ
を右しており、このしきい値電圧より低い電圧では実質
的に何らヂ（・ンネル電流は流れない。

従って、電圧Ｖｇ′の波形２の初］’ｌＪ部分２ａの間
は、負荷電流ＩＬの波形４（急′５２図（Ｃ））にＪｊ
いて破線で示゛す゛〉にはほとｌυどまたは全く変化か
ない。グー１−・ソース間電圧波形２か一定の傾斜で増
加し続りて、しさい（１０電圧（１）を越えると、負荷
電流波形の部分４１〕で示りように、実質的にチ１１ン
ネル電流が流れる。典型的には、しきい値電圧よりほん
の数ボルト高いゲート飽和電圧Ｖａにおいて、例えば約
６ボル１〜にＪＪいて、４装置（よ略完全にターンオン
し、例えば約１０Ａの全負荷電流ＩＬが流れる。順方向
ドレイン・ソース間電圧降下は、電圧波形の部分２Ｃに
ＪＪ　）ＩＪるようにグー１〜電圧をいくらか増加する
ことにより（典型的には１０ボルト以上増加り−ること
により）定格電流において史に減少づる。チＡ？ンネル
電流（Ｊ５よび負荷電流）は、電流波形の部分／ＩＣで
承りよ−）に、認められ寄る程には増加しない。従っＣ
１電流波形の部分４１＋にお（プるチャンネル電流（お
Ｊ、び負荷電流）の色激な増加はかなりのＦＭＩを発生
しに７る。この電流のスデップ状の作用は絶縁ゲート整
流器（Ｉ　Ｇ　Ｒ）のような装（４の場合には茗しい。

この絶縁ゲート整流器は損失を発生りる順方向電圧ｎｌ
下をイｊしＣ；Ｊ）す、この電圧降下はＪ：だ典型的に
はターンオフしぎい値電圧よりも少４Ｉ＜どｂ　１５−
２０ポル（・高いより大きなグーＩ−電圧のＪ！’１１
１１１にＪ、り実Ｙ′Ｉ的に減少りる。同様４１現象は
、装置Ｆｊ　（７）ターンオフの際にも生じ、また一定
の変化速度ＭのＲｏ制御制御電子電流用りる場合のく電
力用バーイボーフトフンジスタなどのような）電流制御
形装置にＪＪいＣも生じる。

次に第１図と第２しＩ　（ｂ　）　ｄ’ｉ　Ｊ：び（ｃ
）を参照して説明するど、本弁明はトＩ三１またはＩＯ
Ｒ，に対り゛るゲート電圧または電力用バイポーラ１−
フンジスタに対りるベース電流のＪ：うな制御電極信号
を供給゛す゛る。本発明にＪ：る制御１Ｒ極信号はしき
い値ｖｔｈに達するまでは、曲線６で示り′制御グーｌ
〜電圧Ｖ（＋の部分゛（３ａにａ３りるように速度Ｍで
最初急速に変化り″る。それから、この制御（ｉ号は、
制御電極しきい値（例えばグー１〜電圧しきい値■、ｔ
ｂ）に達した後、制御電極飽和しきい値（例えばグー１
へ飽和電圧Ｖａ）に達ＴＩ−るまで、制御曲線（例えば
ゲート電圧Ｖ（］曲線）の初期部分６ａにおける速度Ｍ
よりも遅い所望の速度Ｍ′で（例えばゲート電圧ＶＣ＋
曲線の部分６ｂに示！ｊＪ、うに）増加りる。このため
、直列に接続された負荷に対りる負荷電流ＩＬである装
置６出力電流が、一旦）５１通を（実質的に非う９通の
部分８ａの後に）開始した後、部分８ｂで示すようによ
りゆっくりとｊ（Ｑ加りる。

時点し叶において、飽和しさいｉｉＯＶ　ａに達し、実
質的に全装置（全角荷電流）が流れるようになると、制
御電極１３号の速度ば再び部分６ＣにおけるＪ、うに元
の速い速度Ｍに変更されて、急速に制御電極信５号を装
置の順方向・ＩＲ電圧降下最小にりるレベルまで増加ざ
し、その後この制御電極信号を部分６ｄにｄ５けるよう
に維持する。制御１Ｒ極信の最後の部分の間は実質的に
一定の電流部分ａＣａ；よび８ｄぐ示づように装置電流
（負荷７．Ｕ流）は実ｉ′１的に変化しないが、装置の
消費７Ｒ力は低減りる。

被制御スイッチング装置のターンＡノ動作４制御するこ
とが望Ｊ、れる場合には、制御信号を減らＪ方向に、例
えばＦ　Ｅ丁のゲート電圧Ｖりを正の高レベル（エンハ
ンスメントモードのＦ　Ｅ−１に対しＣ）から実質的に
ゼ［ルベルまＣ゛但減るように同（、）１なシーグンス
動作を利用−りることかできる。

スイッチング制御回路１０の一般的な形式が第１図に示
されている。回路１０は負荷１１の電流のスイッチング
を制御づるように作用づる。このｒ）荷は一対の電源端
子Ｌ＋Ｊｊよび１２間に少なくとも一つの被制御スイッ
チング装置手段１２ど直列に接続されＣいる。負荷１１
の性質Ｊ３よび被制御スイッチング装置手段１２の描成
に応じ゛Ｃ直流ｊ、たは交流７’Ｈ圧が端子Ｌ１および
１２間に接続される。被制御スイッチング装置手段の端
子１２−１および１２−２間の通路の電流導通性１にＦ
が制御入力１２−３における信号にＪ：り制御される。

入力１２−３の信号は、手段１２をターンオフする、１
−なわち等価スイッチ１２′を閉じるように制御するか
、または手段１２をターンオフ覆る、リーなわら等価ス
イッチ１２′を聞くＪ、うに制御りる信号であり、この
信号は、手段１２がバイポーラ１〜ランジスタなどのよ
うな電流で駆動される装置で構成され−Ｃいる場合には
制御電流１ｃであり、手段１２がＦ　Ｅ　Ｔ、ＩＧｆ＜
などのよう４に電圧で駆動される装置で構成されている
場合には制御電圧ＶＣである。制御入力１２−３のイニ
号は被制御スイッチング装置手段１２の状態を制御する
ために人力１０−１に供給され、るスイッチ駆動手段１
４からの信号に応じて供給される。

電流源手段１６は、電位諒端子１７−Ｊ３よび回路の共
通端子１０−２間に実効的に直列に接続された第１およ
び第２の電流ｔｌ！ｉｉ　１６ａ　ａ５Ｊ：び１６１＋
を備えている。電流５ｊ　ｉ　５　ａ　ｉＪ３よび１６
ｂの一方は実質的に定電流源であり、他方の電流源は可
変電流源である。各電流源の電流対時間特性、並びに電
源ＶＳの極性（従って矢印１６８′および１６ｂ′で示
Ｊように電流源１６ａおよび１６Ｉ）からの電流の流れ
の方向）は、回路１０が被制御スイッヂング装置ｍ手段
１２のターンオフを制御りるＩＣめに使用されるのか、
ターンオフを制御りるために使用されるのか、またはタ
ーンオンａ３　Ｊ：Ｕターンオフの両方を制御づるため
に使用されるのかによって定められる。エンハンスメン
Ｉ−形装置ｉｑに対し−Ｃターンオンを制御りる回路の
場合、第２のａｉｌ制御人力１６−２　（例えば第２の
制御人力１（３ａ−２や１６１１２）が入力１０−１の
信号により作動され゛Ｃ，電流１１１６ａ　＠？ｔｆ流
１＝Ｋ（定数〉をイｊＪる実質的に定電流源としＣ（１
４成し、この場合は正の電源７Ｈ圧十ＶＳが用いられ、
電流は共通端子１０−２の方に流れる。電流８１ｉ！１
６ｂは（の電流がま７Ｃ端子１０−２のｌｊ向に向って
流れる可変電流源であり、その電流の大きさは！１ｌｉ
ｌ運手段１８を介し“（電流源制御人力１６ｂ−１に帰
還される負荷１１のパラメータによって決定される。従
って、このターンオフを制御する回路構成の場合には、
電流源１６ｂの電流は負荷特性の関数、例えば時間に対
する負荷電圧または電流の変化速度（それぞれｄＶ／ｄ
ｔまたはｄＦ／ｄｔ）の関数であり、すなわちＩｖ＝ｒ
　（Ｌ）と表わされる。

端子１７の電圧の極性および電流の流れ方向は、同じタ
イプであるが反対の導通特性を有する装置、例えばエン
ハンスメントモードのＦＥＴでなくディブレジョンモー
ドのＦ　Ｅ　Ｔに対しては逆でなりればならないことに
注意されたい。回路１０をターンオフを制御する構成と
する場合には、第２の制御入力１６−２により、電流源
１６ｂを実質的に一定の電流源として構成し、電流源１
６ａを可変電流源として構成する。この電流源１６ａの
電流は制御人ノｊ１６ａ−１に接続されている帰還手段
１８からの信号によって制御される。ターンオンおよび
ターンオフの両方を制御する構成とする場合には、画制
御人力１６ａ−１６よび１６ｂ−１が利用され、第２の
制御入力１６−２により電流＆ｆｉ１６ａおよび１６ｂ
が等価スイッチ１２′を作動ずべき方向に応じて交互に
定電流源または可変電流源となるように構成する。

接続点１９における差動電流源出力はスイッチ手段２０
の第１の接−可能な端子２０ａに接続されている。スイ
ッチ手段の第２の接触可能な端子２０ｂ（１５よび第３
の接触可能な端子２０ｃはそれぞれ共−通回路端子１０
−２または電源電圧ＶＳ端子に接続されていて、必要に
より出力手段１２の関連する方向における高速スイッチ
ング動作用に設けられている。スイッチ手段の共通端子
２０ｄは、スイッチ駆動手段１４からの回路人力１０−
１における信号に応答して、端子２０ａおよび２ｏｂま
たは２０Ｃ間の選択可能な出力信号を提供する。被制御
スイッチング装置手段１２が電流制御形装置で構成され
ている場合、入力制御型流ｌｃがスイッチ手段の出力端
子２０ｄと被制御スイッチング装置手段の入力１２−３
との間の接続部２２を介して供給される。また被制御ス
イッチング装置手段１２が電圧制御形装置で構成されて
いる場合には、制御人力１２−３における制御電圧ＶＣ
が電流−電圧変換手段２４によって供給される。この変
換手段′２４はスイッチ手段の出力端子２０ＣＩにおけ
る電流に応じた電圧を生じるコンデンサ２６と、コンデ
ンサ２６両端間の電圧に対してバッファ作用を行い、入
ノ１１２−３を駆動する電圧小ロワ２８とを右Ｊる。特
定の回路１０においては一般に接続部２２または変換手
段２４の一方のみが使用されることに注意されたい。

スイッチ手段の端子２０ｂから回路共通端子１０−２へ
の接続は（エンハンスメント形ＦＥＴまたはバイポーラ
トランジスタで構成されるような）手段１２のターンオ
フ・スイッチング動作を比較的速くするために設りられ
ている。スイッチ手段の端子２０ＧからＶｓ電位への接
続は（エンハンスメント形Ｆ　Ｅ　Ｔまたはベース電流
制限抵抗を備えたバイポーラ１−ランジスタで構成され
るような）手段１２のターンオン・スイッチング動作を
比較的速くず−るために段けらている。スイッチ手段の
共通端子２０ｄから電流源選択端子２０ａへの接続は、
被制御スイッチング装置手段１２０制御されるスイッチ
ング動作を比較的遅くするために設けられている。そし
て、図示のようにスイッチ手段の共通端子２０ｄを回路
共通端子２０ｂに接続することにより被制御スイッチン
グ装置手段の人力１２−３と端子１２−２との間が実質
的に短絡される。端子１２−２に対して入ノｒｌ　２−
３に正の「オン」電圧を必要とするゲート・スイッチン
グ装置においては、または端子１２−３への電流ＩＣの
導入を必要とする電流制御形装置においては、この接続
は被制御スイッチング装置手段１２をターンオフされた
状態にし、これにより負荷電流が手段１２または負荷１
１のいずれにも流れない。スイッチ駆動手段１４により
スイッチの共通端子２０ｄを選択可能な端子２０ａに接
続させると、電流源１６ａおよび１６ｂの内、定電流源
としての一方から電流が端子２０ｄを介して流れ、制御
電流、またはコンデンサ２６および電圧ホロワ２８が使
用されている場合には制御電圧が制御１入力１２〜３に
現れる。被制御スイッチング装置手段の入力信号は増大
するが、直列に接続さ机だ負荷と手段１２中の制御され
る回路（端子１２−１および１　ｇ−２間〉に流れる電
流は前述した制御入力しきい値に達するまでほとんど流
れない。

しきい値に到達して、電流が直列に接続された負荷１１
および被制御スイッチング装置手段１２の導通回路を介
して流れ始めると、負荷電流または電圧の変化が帰還手
段１８を介して帰還され、他方の電流源１６ｂまたは１
６ａが帰還された負荷特性の大ぎざに比例する電流をス
イッチ手段の端子２０ｄにおいて得られる電流から差し
引く。このため、被制御スイッチング装置手段の入力１
２−３は変化速度がより小さい信号を受けることになり
、これにより負荷電流は一層ゆっくりと増大する。負荷
電流が実質的にその最大値に達すると、帰還手段によっ
て評価された負荷特性の変化速度は低減し、可変電流源
の電流（これは定電流源の電流から差し引かれるもので
あるが）は、実質的に取り除かれる。そこで、定電流源
の全電流が再びスイッチ手段の出力（端子２０ｄ）に得
られ、被制御スイッチング装置手段の制御人力１２−３
に最大変化速度の信号が最大レベル（電圧’Ｊｓによっ
て決定される）に達する・まで印加される。

ここでスイッチ駆動手段１４が信号を供給して、スイッ
チ手段２０を共通端子２０ｄと接触可能な端子２０ｂと
の間の接続に戻すと、被制御スイッチング装置手段の端
子１２−３および１２−２間の実質的な短絡回路を介し
て被制御スイッチング装置手段から急速に電荷を取り除
き、この手段は急速にターンオフする。被制御スイッチ
ング装置手段の導通形式が逆である場合、上述した作用
によりターンオン動作が急速に行われ、ターンオフ動作
が制御される特性になり、同じ導通形式の半導体に対し
て定電流源および可変電流源が逆になる。同様に、スイ
ッチ手段２０が電流源制御人ツノ１６ａ−１おＪ：び１
６ｂ−１間で帰還イム号を切り換えるように構成し直さ
れた場合、ターンオン動作およびターンオフ動作が共に
制御される構成になる。

第１ａ図に示１第１の好適な実施例の回路１０ａは、エ
ンハンスメントモードの電力用ＦＥＴ１２ａのような電
圧制御形装置のターン副ン動作を制御し、急速なターン
オフを行う。この回路１０ａは、被制御スイッチング装
置手段１２が一方向制御特性を有するので、電源端子Ｌ
２に対して電源端子Ｌ１が正の極性になる直流電圧源に
より付勢される回路においては直流負荷電流を制御する
ように構成されている。被制御スイッチング装置手段１
２が電圧側６１形ＦＥＩ−１２ａで構成されているので
、制御電圧Ｖ９が制御人力１２−３の所に供給されなけ
ればならない。従って、］コンデンサ６とＮｌ”Ｎトラ
ンジスタ３０を使用した電圧ホロワ２８とが設りられ−
Ｃいる。１〜ランジスタ３０のコレクタ電極は正の作動
電位子Ｖの電源に接続され、ベースおよびエミッタ電極
はそれぞれ変換用コンテン１ノ２６の非共通端子および
被制御スイッチング装置手段の入力１２−３に接続され
ている。コンデンサ３２が入力１２−３と端子１２−２
との間に接続され、手段１２の高周波に対する安定性を
増加している。

電流源手段１６はＩ−’　Ｎ　Ｐ　ｌ〜ランジスタ３４
を有し、この１〜ランジスタのエミッタ電極は電流源電
流設定用抵抗３６を介して正の作動電位子Ｖの電源に接
続されている。トランジスタ３４のコレクタ電極は電流
源用ノ１１９を介して電圧ホロワの入力２４ａに接続さ
れている。正の作動電位−ＩＶとトランジスタ３４のベ
ース電極との間に接続された固定抵抗３８と温度補償用
ダイオード３９からなるバイアス回路網、並びに一方の
端子が１−ランジスタ３４のベース電極に接続された固
定抵抗４０が設けられている。ｉ〜ランジスタ３４のエ
ミッタ電極と電流設定用抵抗３６の接続点は帰還パノｊ
１６−１を形成する。抵抗４０の残りの端子は電流源手
段スイッチング用の制御入力１６−２に接続されている
。この第２の制御入力１６−２はスイッチ手段２０のイ
ンバータ４２の出力信号を受ける。このインバータの入
力は、回路駆動用入力端子１０−１に接続されている。

高速ターンオフ・ダイオード４４のカソードがまた端子
１０−１に接続され、そのアノードは被制御スイッチン
グ装置手段の入力１２−３に接続されている。

動作において、共通端子１０−２に対しで端子１０−１
に実質的にゼロボルトの駆動入力電圧Ｖｉｎが供給され
ていることにより、負荷電流が最初オフである場合、電
力スイッチングＦＥＴＩ　２ａのゲート電極の電荷が、
順方向にバイアスされたダイオード４４を介してアース
に導かれている。

インバータ４２の出力は比較的高い電圧、典型的には杓
子Ｖポル１〜であり、これによって電流源１〜ランジス
タ３４ｄ５よび電圧ホロワのトランジスタ３０は両方共
カットオフ状態になる。ここで、十Ｖボ・ルトのターン
オン・レベルが入力電圧Ｖｉｎとして共通端子１０−２
に対して入力端子１０−１に供給されると、高速ターン
オフ・ダイオード４４が逆バイアスされて、高抵抗を示
Ｊ。インバータ４２の出力は実質的にゼロ・ボルトのレ
ベルに低下し、このためトランジスタ３４がターンオン
して電流を入力２４ａに供給し、コンデンサ２６を充電
Ｊる。トランジスタ３０のベースの電圧は、電流源１６
からの電流〈抵抗３６の大きさおよび抵抗３８と４０の
大きさによって決定される）およびコンデンサ２６の容
量値によって決定される速度で増加す−、る。１〜ラン
ジスタ３０のベース電極の電圧が増加すると、トランジ
スタ３０はコンデンサ３２およびＦＥＴ１２ａのゲート
・ソース間容量を充電する出力電流を供給する。１：Ｅ
ｌのゲート電圧は、しきい値電圧ｖｔｈに達するまで、
比較的速−い速度Ｍで増大する。しきい値電圧に達した
時、電流ＩＬは端子Ｌ＋から負荷１１およびＦＥＴ１２
ａの（端子１２−１および１２−２間の）導通チャンネ
ルを介して端子Ｌ２に流れ始める。

電流源の動作は抵抗３６の電圧降下を一定に維持し、従
って抵抗３６を通る電流を一定に維持づる。この電圧降
下は抵抗３８の両端間の電圧にほぼ等しい。コンデンサ
２６を充電づるのに利用されるトランジスタ３４のコレ
クタ電流は、抵抗３６を流れる一定電流と帰還手段１８
に流れる電流との差に等、しい。帰還コンデンサ１８の
電流は、ＣＩＶｃ／ｃ１．ｔ）に等しく、ここにおいて
Ｖｃは帰還コンデンサの両端間の電圧である。電圧ＶＣ
はＦ　Ｅ　１−　／負荷電圧と第１の入力１６−１のく
一定の）電圧との差に等しいので、トランジス夕３４の
コレクタ電流は人ぎさくＣｄＶ／ｄｔ）たり減少する。

従って、コンデンサ２６が充電される速度は減少し、Ｆ
ＥＴのグー１〜電圧Ｖ（＋が変化する速度は速度Ｍ′に
低下する。従つ−Ｃ１飽和電圧値Ｖａに達し、Ｆ’　Ｅ
　Ｔが実質的に完全にオン状態なるまで、負荷電流は一
層小さい速度Ｍ′で増加し、ＦＥＴが完全にオン状態に
なった点において、負荷電圧の変化速度は低下づる。こ
の負荷電圧の変化速度低下はコンデンサ１８ａによるｄ
■／ｄｔ帰還を低下させ、これによってトランジスタ３
４のコレクタ電流を初期値の状態に増加させる。これに
応答して、電流源１６によってコンデンサ２６に供給さ
れる電流は最初の速度に増加し、被制御スイッチング装
置のグー１〜電圧Ｖ（１は一層速い速度Ｍに増加し、装
置はそのドレイン・ソース間電圧時下が最も低くなるよ
うに駆動され、装置において消費される電力を低減りる
。

実質的にゼロ・ボルトの駆動入力信号Ｖｉｎを供給する
ことにより回路をターンオフするとき、インバータ４２
の出力は高レベル（＋　Ｖ　）信号になり、電流源手段
１６をオフにする。一方、ダイオード４４は導通し、コ
ンテン４ノ３２Ｊ３よびＦ　Ｅ　Ｔのゲート・ソース間
容量の電荷を急速に取り除く低抵抗路を形成する。これ
により出カ雷流の導通カ急速ニゼロまで低下し、負荷を
オフにする。］ンデン４Ｊ−２６はＮＰＮＩ−ランジス
タ３ｏのベース・エミッタ間接合部を介して放電覆る。

次に第１ｂ図を参照すると、回路１０ｂは同様な電圧制
御形スイッチング装置に対して同じようにターンオン動
作を制御し、ターンオフ動作を急速に行うものであるが
、交流電源が電源端子Ｌ１とＬ２の間に接続される。こ
の交流電源の周期的に交番する極性に適応させるために
、スイッチング装釘手段１２は一対のエンハンスメント
モードのＦＥＴ１２ａおよび１２ｂ″ｃ構成され、これ
らのソース電極は一緒に共通回路端子１ｏ−２に接続さ
れている。各ＦＥＴのドレイン・ソース■１導通チャン
ネルには、各ダイオ・−ド１２ｃおよび１２ｄが並列に
接続され、これらのダイオードの極性は互いに対し反対
方向になっていて、電流が電源波形の適当な半サイクル
の間ＦＥＴ１２ａおよび１２ｂの一方を介して流れるよ
うになっている。

典型的な電力用Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔにおいては、逆導
通用ダイオード１２Ｇおよび１２ｄはＦＥＴ１２ａＪ３
よび１２１１内に寄生しており、個別の外部素子として
設ける必要はない。従って、端子Ｌ１が端子Ｌ２に対し
て正である時には、電流は負荷１１から直列に接続され
たスイッチング装置、すなわらＦＥＴＩ　２ａ　（オン
の場合〉を通り、それから順方向にバイアスされたダイ
オード１２ｄを通って端子Ｌ２に流れることができる。

端子Ｌ１が端子Ｌ２に対して負である時には、電流は端
子Ｌ２から、ＦＥＴ１２ｂ（オンの場合）を通り、それ
から順方向にバイアスされたダイオード１２ｃおよび負
荷１１を通って端子Ｌ１に流れることができる。両ＦＥ
Ｔ１２ａおよび１２ｂのゲート電極は被制御スイッチン
グ装置手段１２の入力端子１２−３に共通に接続されて
いる。

電圧制御形スイッチング装置が再び使用されているので
、同じ電圧ホロワ手段２４が同じ電流源手段１６ととも
に使用されている。帰還手段１８は両極性の電源信号に
適合させなければならないので、第１および第２の帰還
コンデンサ１８ａおよび１８ｂ　（ｄＶ／ｄｔ＠還のた
め）が使用されている。直列の帰還抵抗１８ｃおよび１
８ｄがそれぞれ帰還コンデンサ１８ａおＪ：び１８ｂの
関連する一方に直列に接続され、両者の共通端子は電流
源手段の制御入力１６−１に接続されている。

抵抗１８０および１８ｄは電流設定用抵抗３６に関連し
て動作し、微分された負荷電圧を減衰させる。

回路１０ｂを「オン」状態にＪるための実質的にゼロ・
レベルと′、「オフ」状態にりるための作動電圧レベル
＋Ｖとを有する反転されたスイッチ駆動信号が、回甲の
融通性を示す一例として、端子１０−１および１０−２
間に人ツノ電圧Ｖｉｎとして使用される。融通性を示す
別の例として、高速ターンオフ・ダイオード４４がイン
バータ・トランジスタ４２によって制御され、このイン
バータ・１−ランジスタのコレクタ電位は電流源１６の
出力によって供給されている：このインバータ・トラン
ジスタ４２は入力端子１０−１に接続されたベース抵抗
４２ａを介してベース電極駆動信号を受りている。

動作においては、回路１０ｂは、トランジスタ４２が飽
和してダイオード４４を順方向にバイアスし、負荷１１
を流れる電流がなくなるようにＦＥＴ１２ａ＝１５よび
１２ｂのゲート回路からすべての電荷を排出する低抵抗
路を形成り“るように、十分な時間＋Ｖレベルの「オフ
」電位を受けていたものと想定する。このとき電流源１
６はまた「オフ」状態にバイアスされ、コンデンサ２６
はスイッチ手段２０の飽和したトランジスタ４２、ダイ
オード４４およびトランジスタ３０のベース・エミッタ
間接合部を介して放電されている。ここで入力電圧■ｉ
ｎが実質的にゼロ・レベルに降下すると、トランジスタ
４２はカッ１−′Ａフ状態になり、ダイオード４４は高
抵抗逆バイアス状態になる。

電流源手段１６が作動状態になり、出力１９に実質的に
一定充電電流を供給し、コンデンサ２６の両端間の電圧
を比較的速い速度でほぼ直線的に増大させる。コンデン
サの電圧のこの比較的速い増加は、電圧ホロワのトラン
ジスタ３０によって追従され、比較的速い電圧増加速度
ＭとしてＦ　Ｅ　ｌ’１２ａおよび１２ｂのゲート電極
に現れる。前述したように、ゲートしぎい値電圧Ｖｔｂ
に達するまでは、いずれのＦＥＴ１２ａまｌこは１２ｂ
のドレイン・ソース間チャンネルに：ｔＪ実質的に電流
は流れない。ゲートしきい値電圧に達した時、電流が負
荷１１を介して流れ始め、負荷電圧は増大する。

交流電源の半（）′イクルの極性に応じて、増大する負
荷電圧は帰還コンデンサ１８ａまたは１８ｂの関連する
一方により微分されて、抵抗１８ｃまたは１８ｄの関連
する一方を介して流れる電流を設定する。この電流は抵
抗３６を流れる一定電流から差し引かれる。従って、一
層少ない電流がトランジスタ３４のコレクタ電極から供
給され、］ンデン′ｖ２６の電圧は一層遅い速度Ｍ′で
変化りる。

このため一層遅い変化速度のゲート電圧がスイッチング
装置（ＦＥＴ）に供給される。Ｆ　Ｅ　Ｔが実質的に飽
和し、負荷電流が実質的に「完全オン」の大きざになる
まで、ＦＥＴはこの遅い速度で負荷電流を増大Ｊる。飽
和状態になると、負荷電圧の変化速度が低下して、電流
源の入力１６−１において分岐される電流の量が減少す
る。これは電流源の出力１９からの電流の流れを元のレ
ベルまで増大させる。このようにして、コンデンサ２６
を充電する電流は増大し、ゲート電圧は再びもとの比較
的速い速度Ｍで上昇し、ＦＥＴを完全に飽和させ、被制
御スイッチング装置手段２０の端子１２−１と１２−２
間の電圧降下を小さくする。

入力電圧Ｖｉｎを＋Ｖの「オフ」レベルに上昇させるこ
とにより、回路をターンオフするときは、電流源手段１
６はオフになり、スイッチ手段のトランジスタ４２は飽
和し、蓄積されていたゲートの電荷は順方向にバイアス
されたダイオード４４を介して流れ、ＦＥＴ１２ａおよ
び１２ｂを急速にオフにする。

次に第１Ｃ図を参照すると、電圧制御形スイッチング装
置（単極性回路）のターンオフ動作を急速に行い、ター
ンオフ動作を制御するための電圧帰還式回路１０ｃが図
示されている。第１ａ図の回路１０ａにおけるように、
安定用のコンデンサ３２が被制御スイッチング装置手段
１２に設りられ、帰還コンデンサ１８ａが電流源手段１
６′に対し電−正帰還を与えるように設各ノられている
。スイッチ手段２０はインバータ４２およびダイオード
４４を有している。ダイオード４４の極性は、この回路
が急速ターンオン動作を行うように構成されるので、回
路１０ａで設けられているような急速ターンオン動作用
のダイオードとは反対の逆方向の極性を有している。

制御される動作の方向が逆であるので、電流洲（手段の
トランジスタ３４′の極性は逆である。乃なわち、ＮＰ
Ｎトランジスタが利用されている。

同様にして、電極における電位は逆であり、トランジス
タ３４′のエミッタ電極は電流設定用抵抗３６′を介し
て回路の共通端子１０−２に接続されている。電流源手
段のバイアス回路においては、直列抵抗３８′および温
度補償用ダイオード８９′がトランジスタ３４のベース
電極と抵抗３６′の他端、ずなわら回路の共通端子１０
−２との間に直列に接続されている。電流源手段のバイ
アス回路内には第２の抵抗４０′がトランジスタ３４′
のベース電極と電流源手段のスイッチング用制御端子１
６’−２との間に接続され工いる。

電流源１手段の帰還人力１６’−１は１〜ランジスタ３
４′のエミッタ電極に接続され、電流源の出力１９′は
トランジスタ３４′のコレクタ電極から取り出されてい
る。

電圧制御形出力装置（ＦＥＴ）１２ａが使用されている
ので、電圧ホロワ手段２４′が必要である。充電コンデ
ンサ２６′が回路の共通端子１０−２と電圧ホロワ手段
の入力２４′ａとの間に接続され、またこの入力２４′
ａに電圧小ロワ・トランジスタ３０′のベース電極が接
続されている。

しかしながら、作動方向が逆であるため、電圧ホロワ・
トランジスタ３０′はＰＮＰトランジスタであり、その
エミッタ電極は電圧ホロワ出力２４ｂ′および被制御ス
イッチング装置手段の入ノｊ１２−３に接続されている
。電圧ホロワ・ｉ−ランジスタのコレクタ電極はゲート
電圧Ｖすよりも低い電位源に接続しなければならないが
、このような接続は出力装置をターンオフする時必要な
たりである。スイッチ手段２０は実質的にゼロ・ボルト
の入力電圧Ｖｉｎにより負荷電流をターンオブりるよう
に構成されているので、１〜ランジスタ３０’のコレク
タは駆動入力端子１０−１に接続されている。

動作において、回路はある比較的長い時間オフ状態にあ
ったものと想定する。この場合、入力端子１０−１およ
び共通端子１０−２間に供給されている実質的にゼロ・
ポル１−の駆動入力電圧Ｖｉｎが、比較的高い電圧＋Ｖ
として電流源の人力１６’−２に現われてトランジスタ
３４′および３０′をオン状態にし−Ｃおり、出力装置
のゲート電圧−Ｖ（］を実質的にゼロ・ボルトのレベル
に低下させている。同様に、ターンオン用ダイオード４
４が［オフｊの入力電圧レベルにより逆方向バイアスさ
れて、高抵抗状態にある。ここで、入力端子１０−１に
高レベルの電圧子■を供給して、ターンオン用ダイオー
ド４４を順方向にバイアスし、装置１２ａを飽和状態に
駆動するゲート電圧Ｖｇまで装置の入力容量を急速に充
電することによって、負荷電流はオン状態になる。同時
に、電流源の入力１６’−２にお（プるインバータ４２
の出力電圧は低レベルに低下し、電流源のトランジスタ
３４′をオフにする。コンデンサ２６′の両端間の電圧
は、このとき順方向にバイアスされた１−ランジスタ３
０′のベース・エミッタ間接合部を通って流れる電流に
より出力装置１２ａのゲート電極の電圧レベルまで実質
的に上昇する。

その後、実質的にゼロ・レベルに低下した入力電圧Ｖｉ
ｎで回路端子１０−１を駆動すると回路はオフになる。

この場合、ターンオン用ダイオード４４は直ちに逆バイ
アスされ、高抵抗になる。電流源の入力１６’−２にお
けるインバータの出力電圧は急速に増大し、実質的に電
圧子■のレベルになり、電流源のトランジスタ３４′を
オンにする。端子１９′からのコレクタ電流は、最初抵
抗３８’　、４０’および補償用ダイオード３９′のバ
イアス回路と電流設定用抵抗３６′の大きさにより設定
される。コンデンサ２６′の両端間の電圧は減少し始め
て、電圧ホロワの出力２４１１’　における電圧を低下
させ、これによりスイッチング装置のゲート電圧Ｖｇは
速い速度Ｍｔ−低下し始める。スイッチング装置が飽和
領域から活性領域に移動し始めるに従って、スイッチン
グ装置のドレイン・ソース間電圧は増加し始める。しか
しながら、飽和しきい値電圧（導通しきい値電圧Ｖｔｂ
よりも大きな電圧Ｖａである）に達Ｊるまで、負荷電流
は余り低下しない。飽和しきい値に達し、装置が飽和領
域から活性領域に入ると、負荷電流は減少し始める。ス
イッチング装置のトレイン・ソース間電圧の増大は帰還
コンデンサ１８ａを介して帰還されて、電流源の制御端
子１（３’−１から電流を流れさせる。この電流の流れ
は、一時的にトランジスタ３４′のコレクタ電極から得
られる電流を減少させる。従って、コンデンサ２６′の
両端間の電圧の変化速度は低下し、出力スイッチング装
置のゲート電圧Ｖｇはより小さい速度Ｍ′で低下する。

スイッチング装置１２ａがしきい値電圧Ｖｔｈを通過す
ると、負荷電圧の変化速度は低下し、これによってより
小さなバイパス電流が帰還コンデン＋ｊ１８ａを流れ、
トランジスタ３４′のコレクタ電極から得られる電流は
元の値に増加する。これに応じてコンデンサ２６′の両
端間の電圧の変化速度は実質的に元の値に戻り、これに
よってグー１〜電圧■９は再びより速い速度Ｍで低下す
る。これはゲート電圧が実質的にゼロの大きさになるま
で行われ、これにより出力スイッチング装置１２ａは確
実にカットオフ領域に置かれる。

次の第１ｄ図を参照すると、電圧制御形スイッチング装
置（単極性回路）のターンオン動作およびターンオフ動
作の両方を制御する電圧帰還式回路１０（ｌが図示され
ている。ターンオン動作およびターンオフ動作の両方が
制御されるので、高速スイッチング・ダイオ−−ドはス
イッチ手段２０には使用されていない。ターンオフに必
要な電圧より大きな正の電圧でターンオンを行うために
インバータ４２のみが使用されている。回路の入力１０
−１と電流源１６″の制御人力１６−２″との間のイン
バータは、第１ｂ図に示ずように、反対の制御信号（例
えば「オ゛ン」状態の場合よりも「オフ」状態の場合に
は一層高い正の電圧）が使用される場合には、必要でな
いことに注意されたい。

ターンオン動作およびターンオフ動作の両方が制御され
るので、電流源手段１６″は一ヌリの相補型装置を使用
している。電流源のトランジスタ３４ａ″はターンオフ
動作を制御するために使用され、電流源のトランジスタ
３４　ｂ　″はターンオフ動作を制御するために使用さ
れる。ｌ）　Ｎ　Ｐ　トランジスタ３４　ａ　ＬＬはそ
のエミッタ電極と正電位源（＋Ｖ）間に接続されたオン
電流設定用抵抗３６８″と、十Ｖ電源とトランジスタの
ベース電極どの間に接続された抵抗３８ａ″と温度補償
用ダイオード３９　ａ　Ｈからなるバイアス回路と、ベ
ース電極と制御入ノＪ１６−２”との間に接続された抵
抗４０ａ″とを有している。電流源のターンオフ動作用
のＮＰＮｔ−ランジスタのエミッタ電極は電流源抵抗３
６　ｂ　″を介して回路の共通端子１０−２に接続され
、更にＮＰＮトランジスタは第１の抵抗３８　ｂ　”を
有したバイアスネットワークと、１−ランジスタ３４ｂ
″のベース電極と回路の共通端子１０−２間に接続され
た温度補償用ダイオード３９　ｂ　″と、ベース電極と
制御人力１６−２”間に接続されＩＣ抵抗４０ｂ″とを
有している。両トランジスタ３４８″および３４　ｂ　
″のコレクタ電極は、電流源の出力端子１９″に並列に
接続されている。電圧小ロワ２４″はまた一対の相補型
トランジスタ３０ａ（＋５よび３０ｂを必要とし、これ
らのエミッタは互いに電圧ホロワ出力２４″ｂおよび被
制御スイッチング装置手段の制御人力１２−３に接続さ
れＣいる。ＮＰＮＩ−ランジスタ３Ｑａのコレクタは正
電諒電位十Ｖに接続され、ＰＮＰＩ−ランジスタ３０ｂ
のコレクタは共通端子１０−２に接続されている。両ｉ
〜ランジスタのベース電極は互いに充電コンデンサ２６
の非共通端子および電流源手段の出）］　１９　″に接
続されている。

動作において、回路の入力端子１０−１および回路の共
通端子１０−２間の入力電圧Ｖｉ１１はある長い時間「
オフ」の実質的にゼロ値にあったとりると、電流源トラ
ンジスタ３４　ｂ　″は作動状態にあり、電流源トラン
ジスタ３４８″はカッ［・オフ状態にあ−る。コンデン
サ２６両端間の電圧は実質的にゼロの大きさであるので
、被制御スイッチング装置のゲート電圧Ｖ（＋もゼロの
大きさである。

スイッチング装置１２ａは従って完全にカットオフ状態
にあり、負荷電流は流れていない。入力電圧Ｖｉｎｈ’
：＋Ｖ（ｒオン」）レベルに上昇すると、電流源の入力
１６−２″における電圧は実質的にゼロ・レベルに低下
する。電流源トランジスタ３４ｂ″はカットオフ状態に
切り換わり、電流源１−ランジスタ３４ａ”は作動状態
になる。

電流がコンデンサ２６に流れ、その両端間の電圧は増加
し、対応する増加が被制御スイッチング装置のゲート電
圧Ｖ（］に現れる。電圧■９は装置１２ａのスイッチン
グしきい値に達するまで比較的速い速度で増大し、この
時負荷１１および装置１２ａの導通チ１７ンネルに電流
が流れ始める。負荷に電流が流れ始めるのに応答して、
負荷１１の両端間の電圧は増大し、帰還コンデンサ１８
ａを介して分岐される電流は増大し、電流源手段の出力
１９″を流れる電流は減少ターる。これにより、コンデ
ンサ−２６の充電速度は低下し、スイッチング装置のゲ
ート電圧速度はより遅い速度Ｍ′に低下する。スイッチ
ング装置が実質的に飽和状態に達づると、負荷電圧の変
化は遅くなり、帰還コンデンサ１８ａを介して分岐され
る電流はより少なくなる。これにより電流源手段の出力
１９″を流れる電流は元の値に戻り、コンアン４ノ２６
により多くの電流が流れる。これに応答して被制御スイ
ッチング装置のゲート電圧はより速い速度Ｍに増加し、
装置を急速に完全な飽和状態にする。

入力電圧■ｉｎが「オフ」の実質的にゼロ電圧に切り換
えられると、電流源の人力１６−２″の電圧は急に約＋
Ｖボルトに増大する。電流源トランジスタ３４　ａｕは
カットオフ状態にされ、電流源トランジスタ３４　ｂ　
″は作動状態になる。コンデンサ２６から電荷が取り除
かれ、これによって出力装置のゲート電圧Ｖｇは比較的
速い速度Ｍで低下する。装置は飽和状態から抜り始める
が、飽和しきい値に達するまで負荷電圧の実質的変化は
発生しない。飽和しきい値に達すると、負荷電圧は低下
し始め、その低下速度は帰還コンデンサ１８１１を介し
て結合されて、−ｎ￥的に出力端子１９″への電流を減
少させる。これによりコンデンサ２６の放電速度は遅く
なり、出力装置のゲート電圧はより遅い速度Ｍ′で変化
し、負荷電流の変化はより遅くなる。負荷電流の変化が
実質的に完了し、出力装置１２ａのゲート電圧がしきい
値レベルｔｈに達すると、電流−源入ノ］　１６−１　
ｂ　”への帰還量は減少し、電流源手段の出力電流は元
の値に戻る。コンデンサ２６からより速い速度で電荷が
取り除かれ、これにより出力装置のゲート電圧は出ノｊ
装置１２ａが完全にオフ状態になるまで、元のより速い
速度Ｍで低下り″る。

次に第１ｅ図を参照すると、電流制御形スイッチング装
置く単極性回路）のターンオフ動作を制御し、ターンオ
フ動作を制御ｔｌＩする電圧帰還式回路１０ｅが図示さ
れでいる。この回路においては、被制御スイッチング装
置はバイポーラ１〜ランジスタ１２ｃであり、このトラ
ンジスタのコレクタ・ソース間電流（従って負荷１１を
流れる電流）は、装置の制御入ノＪ１２Ｇ、、リーなわ
ちトランジスタのベース電極を流れる電流Ｉｃの大きさ
によって制御される。電流−電圧変換手段おにび電圧ホ
ロワ手段２４は必要でなく、これによりターンオフ動作
を制御し、ターンオフ動作を制御Ｊる電流源手段１６″
の電流出力１９″は被制御スイッチング装置の人力１２
−３に直接接続されている。回路１０ｅは、実質的にづ
−べてのその他の点において回路１０（Ｉに事実上同じ
である。回路１００の動作はまた（バイポーラトランジ
スタのシ９通および飽和しきい値電流をＦ　Ｅ　Ｔ　１
７）　棚連および飽和しきい値電圧の代りに用いれば）
実質的に同じであり、相違はターンオンの際に電流源ト
ランジスタ３４８″からの電流が直接出力トランジスタ
のベース電極に供給され、ターンオフの際にターンオフ
用の電流源（・ランジスタ３４　ｂ　″の出力電流が出
力トランジスタのベース電極から直接引き出され−Ｃい
ることだけである。

次に第１ｆ図を参照すると、電圧制御形スイッチング装
置（単極性回路）のターンオン動作を制御し、−ターン
オフを急速に行う電流帰還式回路１０ｆが図示されてい
る。回路１０ｆは帰還手段１８が負荷電圧変化（ｄＶ／
ｄｔ）を電流源トランジスタのエミッタ電極に結合づる
コンデン１すを利用していないということを除い−Ｃ第
１ａ図の回路１０ａと実質的に同じである。負荷電流（
ｄｉ／ｄ　ｔ　）帰還は電流感知用抵抗１８０を使用し
−Ｃ供給され、この抵抗１８ｅは回路の共通端子１〇−
２Ｊ３よび電源端子Ｌ２と被制御スイッチング＠「ｑづ
なわちＦＥＴ１２ａのソース電極との間に接続されてい
る。負荷電流ＬＬが感知用抵抗１８ｅを流れることによ
り、電圧がこの抵抗の両端間に発生され、この負荷電流
に関連Ｊる電圧はコンデンサ１８ａを介して電流源［−
ランジスタ３４のベース７ＨｖＩＡずなわら人ツノ端子
１６−３に９＋ｉ）還され−（いる。従って、負荷電流
ＩＬが増加するにつれて、より大きな電圧が抵抗１８８
の両端間に形成され、電流源トランジスタ３４のベース
電位は上昇し、これによって電流設定用抵抗３６の両端
間の電圧は低下し、ターンオンの際の比較的遅い速度Ｍ
′が設定される。

別の構成として、電流感知用抵抗１８ｅを利用する必要
はなく、変成器１８［をその代りに用いてもよい。この
場合、変成器の一次巻線１８ｆ−１が負荷１１とスイッ
チング装置１２ａのドレイン・ソース間導通チャンネル
どの間に直列に接続される。変成器の二次巻線１８ｆ−
２は共通電位点と隔離−帰還コンデンサ１８ａとの間に
接続される。ターンオン制御動作の際に負荷電流が増加
し始めると、−次巻線１８丁−１の両端の電圧降下が増
大し、電圧のこの増大は二次巻線１ｓｒ−２および電流
源の入）〕端子１６−３に結合されて、一時的に電流源
の出力電流を減少させる。本技術分野で知られているよ
うな他の形態の電流帰還を利用できること、並びに負荷
電流帰還構成は、特定の最終用途の要求に応じて、ター
ンオン動作を急速に行うと共にターンオフ動作を制御し
−Ｃ行い、またはターンオン動作およびターンオフ動作
を制御して行うスイッチング回路に利用できることを理
解されたい。

以上、−非再生形電力用半導体のスイッチングを制御す
る新規な回路の好適な実施例のいくつかを、スイッチン
グを制御する方法と共に図示し説明した。本技術分野、
特に電源周波数または他のスイッチング速度の低い応用
分野において専門知識を右ツる者にとっては多（の変形
および変更を行うことができることは明らかなことであ
ろう。ここにＪ＞いて、負荷電流の変化をいくらが遅く
することによるスイッチングの損失は受動スナツパ回路
およびり、ＭＩフィルタを用いた場合に生じる損失に比
し実用になり得るものである。従って、本発明は特許請
求の範囲によって限定されるものであり、ここに図示し
例示した特定の詳細にのみ限定されるものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に従ってスイッチングを制御す
る一般的回路の概略ブロック図であり、第１ａ図は、本
発明の原理に従って、電圧制御形半導体装置のターンオ
ンを制御し、ターンオフを急速に行う回路の回路図であ
り、 第１ｂ図は、少なくとも一つの電圧制御形半導体装置の
ターンオンを制御し、ターンオフを急速に行う回路の回
路図であり、 第１Ｃ図は、電圧制御形半導体装置ターンオンを急速に
行い、ターンオフを制御する回路の回路図であり、 第１ｄ図は、電圧制御形半導体装置のターンオンＪ５よ
びターンオフを共に制御り゛る回路の回路図であり、 第１Ｃ図は、電流制御形半導体装置のターンオーンおよ
びターンオフを共に制御する回路の回路図であり、 第１ｆ図は、ｄｉ／（ｊｔ帰還を用いて、電圧制御形半
導体装置のターンオフを急速に行い、ターンオフを制御
する回路の回路図であり、第２図は、従来の制御方法、
における電圧制御電極電圧、本発明の原理に従った電圧
制御電極電圧、および上記制御電圧の各々に応じた負荷
電流波形をそれぞれ示す一組のグラフである。 主な符号の説明 １０・・・スイッチング制御回路、 １１・・・負荷、 １２・・・被制御スイッチング装置手段、１４・・・ス
イッチ駆動手段、 １６・・・電流源手段、 １８・・・帰還手段、 ２０・・・スイッチ手段、 ２４・・・電流−電圧変換手段、 ２６・・・コンデンサ、 ２８・・・電圧ホロワ。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　心通しきい値と飽和しきい値を有し、通過する電
   流の流れが制御電極信号に応じてａＪす御される非再生
   型電力半導体装置のスイッチングを完全にターン号）さ
   れた状態と完全にターンメンされた状態の間で制御づ−
   る方法であって、（ａ）　各々が前記半導体装置を通過
   り−る電’（１’ｂの流れの完全にターンオンされた状
   態および完全にターンオフされた状態の関連する一方の
   状態に前記半導体装置を方向イ」りるための第１．　Ｊ
   ＞よび第２の特性値を右りる駆動信号を供給し、（ｂ）
   　前記１駆動信号の第１おＪ、び第２の状態間の少なく
   とも−りの変化の方向を、制ｉ１１電極信号の関連づる
   制御される変化の方向としてｊＥ択し、（Ｃ）　選択さ
   れた各制御される方向の駆動信号の変化に応答し−ｃ、
   ｆけ初に遭ａ′？ｌる前記しきい値の一方に）ヱするま
   で第１の速度Ｍで制御電極信号を変化さｕｌ （ｄ）　それから、制御されＩこｙｊ向に、Ｉ３りる制
   御電極信号の変１ヒ速度を、他方のしきい値に）ヱする
   まで前記第１の速度Ｍより小さい第２の速ＩＳｔＭ′に
   低減し、 （ｅ）　（れから、制御された方向におりる制御雷神信
   号の変化速度を、前記第２の速度Ｍ′より大きい別の速
   度に一増大する、 各スデップをイｊづる方法。 ２、　狛Ｒ’ｌ晶求の範囲第１３１１記載の方法におい
   て、前記スデップ（ｅ）にお（）る別の速度がスデップ
   （Ｃ）にｄ月ノる第１の速度Ｍ′に実７′１的に等しい
   方法。 ３、　特許請求の範ｔｔｎ第′１１ｎ記戦の方法にａＪ
   い゛Ｃ１前記スデップ（ｂ）が駆動信号および制御され
   る変化の／ｊ向を半３９１本装置の電流の流れをターン
   オンする方向としＣＩＪＪ択ジるスデツノ゛を右ジる方
   法。 ４、　ｂ訂Ｒｔｆ求の範囲第３項記載の方法にＪ３いて
   、駆動信号が半導体装置の電流の流れをターンオフする
   反対方向に変化する時、制ｒｊｌｌ電極信号を飽和しき
   ・い値より大きな値から２９通しきい値よりも小さな値
   に実質的に直ちに変化させる方法。 ５、　特許請求の範囲第１項記載の方法にＪ３いて、前
   記ステップ（ｂ）が駆動４５号おにび制御される変化の
   方向を半導体装置の７ｈ流の流れをターンオフする方向
   とし゛Ｃ選択するステップをイー１覆る方法。 ６、　特許請求の範囲第５項記載の方法にｄ３いて、駆
   動信号が半導体装置の電流の流れをターンオンする反対
   り向に変化する時、制御電極１５号を尋通しきい値より
   も小さにｒ値から飽和しきい値よりも大きな値まで実′
   質的に直ちに変化さＵｏる方法。 ７、　特許請求の範囲第５項記載の方法において、前記
   ステップ（ｂ）がまた駆動信号Ｊ３よび制御される変化
   の方向を半導体装置の電流の流れをターンオンする方向
   どして選択するステップを右づる前記方法。 ８、　特許請求の範囲第１項記載の方法にａ３いて、半
   導体装１ｔが電流を消費りる負荷に電気的に接続されｃ
   　Ｊｙす、更に、（ｆ）各しきい値に達した時を決定す
   る負荷のパラメータに関連りる（ｉｌｉ号を帰還をり°
   るステップをイＴ　′ｔｌる方法。 ９、　特許請求の範囲第８項記載の方法にｄ３いＴ　、
   負゛荷パラメータが負荷電圧であり、前記ステップ（ｆ
   ）が帰還信号を負荷電圧の時間変化速度から尋き出覆ス
   テップを右ツる方法。 １０、　特許請求の範囲第ε３項記載の方法に（１３い
   Ｃ１負荷パラメータが負荷電流であり、前記ステップ（
   「）が帰還信号を負荷電流の時間変化速度から導き出す
   ステップを右づる方法。 １１、　特ｉｉＴ請求の範囲第８項記載の方法においＣ
   １制御電極信号が制御７ＩＩ電ＩＩ電流であり、前１−
   ステップ（Ｃ）が電流源により実質的に一定の人きさを
   有り゛る制御電極電流を発生り゛るステップをイロし、
   前記ステップ（ｄ）が電流源から電流の一部を、負荷か
   ら帰３ヱされる信号の大きさおよび継続時間に応じＣ分
   岐し゛Ｃ１制御電極電流を減少させるステップを右りる
   方法。 １２、特許請求の範囲第８項記載の方法において、制御
   電極４Ｂ号が制御電極電圧であり、前記ステップ（Ｃ）
   が電流源により実質的に一定の大きさを有する電流を発
   生させ、制御電流を制御電圧に変換し、制御電圧を制御
   電極信号どし゛Ｃ供給するステップを有し、前記ステッ
   プ（ｄ）が電流源からの電流の一部を、負荷から帰還さ
   れる信号の大きさおよび方向に応じて分岐して、変換さ
   れた制御電極電圧を減少させるステップを右する方法。 １３、　導通しきい値と飽和しきい値を有し、通過する
   電流の流れが制御電極信号に応じて制御される非再生型
   電力半導体装置のズイッチングを完全にターンオフされ
   た状態と完全にターンオンされた状態の間で制御Ｊる装
   置にＪ３いて、各々が半導体装置を通過する電流の流れ
   の前記完全にターンオンされた状態および完全にターン
   オフされた状態の関連する一方の状態に半導体装置を方
   向イ」けるための第１８３よび第２の特性値を有する駆
   動信号を受Ｇする手段と、 前記駆動信号の第１および第２の特性値の少なくとも一
   方に応答しで、第１の速度Ｍで制御電極信号の大ぎざを
   変化づ−るように電流を供給する手段と、 前記導通しきい値と飽和しきい値との間にある前記半導
   体装置を通過りる制御された電流の流れに応じて、帰還
   信号を前記電流供給手段に供給して電流供給手段からの
   電流を変化さＵて、制９１１電極４ｇ号の変化速度を前
   記第１の速度Ｍ　、にり小さい第２の速度Ｍ′に低減す
   る手段と、 を有する装置。 １４、　特許請求の範囲第１３項記載の装置において、
   前記制御電極信号が制御電（へ電圧Ｃあり、更に前記電
   流供給手段からの電流を前記制御電極電圧として前記半
   導体装置に供給される電圧に変換する手段を有Ｊる装置
   。 １５、　特許請求の範囲第１３項記載の装置において、
   前記電流供給手段が、作８電位源と、多数Ｎ個の電極を
   有する電流源装置と、前記電位源および（Ｎ−ｉ）個の
   電８！諒装置の電極に接続されていて、前記駆動信号の
   第１および第２の特性値の選ばれた一方に応答して、前
   記電流源装置の残りの電極からの前記電流の流れを前記
   第１の速度で生じせしめるように描成された回路手段と
   を有する装置。 １６、！ｌｉ許請求の範囲第１５項記載の装置において
   、前記帰還手段が前記電流源装置の前記（Ｎｌ＞個の電
   極の一つに結合されている装置。 １７、　特許請求の範囲第１３項記載の装置において、
   前記電流源が、前記駆動信号の第１の特性値を受けたこ
   とに応答して、半導体装置の電流の流れを前記完全にタ
   ーンオフされｌｊ状態から完全にターンオンされた状態
   に制御りるようになっており、更に、前記駆動信号の第
   ２の特性１１ａの存在に応答し−Ｃ１）０記電力半導体
   装置を前記完全にターンオフされｌ〔状態か・ら完全に
   ターンＡ）心れノＣ状態に切り換えるように制御電極信
   号を実質的に直ちに変化さＶる手段を有Ｊる装置。 １８、　特許請求の範囲第１３項記載の装置において、
   前記電流源が、前記駆動信号の第１０特性値／！：受（
   ）たことに応答しＣ１半導体装置の電流の流れを前記完
   全にターンオンされた状態から完全にターンオフされた
   状態に制御Ｊるようになっており、更に、前記駆動手段
   の第２の特性値の存在に応答し−Ｃ前記電力半導体装置
   を前記゛完全にターンオフされた状態から完全にターン
   Ａ＞された状態に切り換えるように制御電極信号を実？
   ｑ的に直ちに変化させる手段をイ輸りる装置。 １９、　特許請求のｆｆ４１１１１第１３Ｊｊ′ｉ記載
   の装置１にＪ５いて、電気的負荷が前記電力半導体装Ｊ
   ｆ接続され（おり、前記帰還手段が負荷電圧のｆｆ１間
   変化速度に応じて帰還信号を供給りる装置。 ２０、　特、７Ｆ請求の範囲第１９３Ｆｊ記載の装置り
   において、前記帰還信号供給手段が直列容ｐ索子でＩＭ
   成されている装置。 ２１、　特許請求の範囲第２０項記載の装置においＣ１
   前記帰遠信号供給手段が更に、前記回路手段とｒＶＩ３
   ！Ｔｉ　ＬＩ　Ｔ前記電流供給手段に供給される帰還信
   号の人ささを減衰させる／ｊめの抵抗素子を、前記容量
   素子と直列に含んでいる装置。 ２２、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、電
   気的負荷が前記電力半導体装置に接続されており、前記
   帰還信号供給手段が前記負荷を流れる電流の時間変化速
   度に応じた帰還信号を供給する手段を含んでいる装置。 ２３、り２ｉ許請求の範囲第２２項記載の装置にａ３い
   て、前記手段が、前記負荷電流の時間変化速度に応じた
   前記帰還信号を前記電流供給手段に供給するために、前
   記負荷に直列に接続された感知抵抗素子を右Ｊ゛る装置
   。 ２４、　特許請求の範囲第２２　Ｔｒｉ記載の装置にお
   いて、前記手段が、−次巻線を前記負荷に直列に接続し
   、二次巻線により前記−次巻線に流れる電流の部間変化
   速度に応じた前記帰還１３号を前記゛電流供給手段に供
   給する変成器を有り−る装置。