JPS6053549B2 - 半導体スイツチング素子のオンオフ制御回路 - Google Patents

半導体スイツチング素子のオンオフ制御回路

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JPS6053549B2
JPS6053549B2 JP52015223A JP1522377A JPS6053549B2 JP S6053549 B2 JPS6053549 B2 JP S6053549B2 JP 52015223 A JP52015223 A JP 52015223A JP 1522377 A JP1522377 A JP 1522377A JP S6053549 B2 JPS6053549 B2 JP S6053549B2
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JP
Japan
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semiconductor switching
gto
pulse transformer
circuit
gate
Prior art date
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Expired
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JP52015223A
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English (en)
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JPS53100760A (en
Inventor
長隆 関
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はゲートターンオフサイリスタ、電力用トラ
ンジスタ等の半導体スイッチング素子をオンオフする制
御回路の改良に関する。
第1図は従来使用されているゲートターンオフサイリ
スタ(以下GTOと称す、)のオンオフ制御回路の1側
である。
円は直流電源で、これは出力が2個得られるパルストラ
ンスTl、ダイオードD1、D2およびコンデンサCl
、C2から構成されている。
Q、、Q2はトランジスタ、51はサイリスタ、R、、
R。は抵抗、D3、D。はダイオード、ZDIはツェナ
ーダイオード、Csはコンデンサである。 このような
構成のものにおいて、GTOをオンする際は、トランジ
スタQ、のベース、エミッタ間に正の信号GAを印加す
るとトランジスタQ、がオンし、その結果コンデンサC
l一トランジスタQ、−ダイオードD。−3ンデンサC
。−GTOゲートGからカソードにの経路で電流が流れ
GTOがオンする。コンデンサCsが充電し終つた後も
抵抗R、を通してGTOにゲート電流が流れ続ける。次
にGTOをオフする際はトランジスタQ、をオフし、サ
イリスタ5、のゲートカソードとの間に正の信号℃Bを
印加するとサイリスタ5、がオンし、これによつてコン
デンサCsに充電された電荷は、コンデンサCs−サイ
リスタS、−GTOのカソードにからゲートGの経路で
放電する。このGTOのゲートに流れる逆電流でGTO
はターンオフする。そしてコンデンサCsが放電し終る
とサイリスタ51もオフする。GTOのオフ期間中GT
Oに印加される正の電圧変化率(dv/dt)に対して
GTOが、誤点弧するのを防止するために、トランジス
タQ2のベース、エミッタ間に正の信号lを印加してト
ランジスタQ2をオンにすると、GTOのゲートにE、
の逆電圧が印加される。 GTOを複数個組合せる場合
前述と同91ご各GTOにそれぞれ互いに絶縁した直流
電源円を設け、さらに各GTOl個当り前述のようにト
ランジスタQl,Q2とサイリスタS1を設け、そのう
ちトランジスタQ1はGTOのオン用に、またサイリス
タS1はG′10のオフ用に、さらに残りのトランジス
タQ2はGTOのオフ期間中の電圧変化率(Dv/Dt
)の耐量増加用に使用している。このようにGTOl個
当りに3個の異なる機能を持つトランジスタQl,Q2
、サイリスタS1を設け、この各々を開閉するため、図
示しないが絶縁されたオンオフ制御信号を供給する必要
があり、このため、回路が複雑で信頼性の低下を招くと
いう欠点がある。
第2図は従来のGTOのオンオフ制御回路の他の例を示
すもので、E1は制御電源、Tl,T2は絶縁されたオ
ンおよびオフ信号を供給するパルストランス、Ql,Q
2はトランジスタ、ZD2,ZD3はツェナーダイオー
ド、D5はダイオードである。
このような第2図の回路において、トランジスタQ1が
オンすると、GTOのゲートGに正の信号が印加された
GTOがオンする。また、トランジスタQ2がオンする
と、GTOのゲートGに負の信号が印加されGTOはオ
フする。
第2図の場合第1図の回路と異なり、トランジスタQl
,Q2が整流電源E1に共通に接続されているので、ト
ランジスタQl,Q2のオンオフ信号は絶縁する必要は
なく、回路が簡単である。しかしながらGTOのゲート
GとカソードKとの間にパルストランスT2の2次巻線
が常時接続されているので、GTOをオフする際の負の
ゲート電流の勾配(嗜)の絶対値を大きくするには限界
があり、大容量のGTO例えば400AGT0オンオフ
制御回路としては不適当である。又電圧変化率(Dv/
Dt)の耐量増加のための逆バイアス電源がないため、
GTOのオン期間中連続的にゲート信号を加えるにはパ
ルストランスT1を大形にしなければならない。この発
明はこのような欠点を除去するためになされたもので、
回路構成が簡単で信頼性の低下を招くことがなく、大容
量の半導体スイッチング素子にも適用でき、電圧変化率
の耐量増加が可能な半導体スイッチングのオンオフ制御
回路を提供することを目的とする。
以下この発明の実施例について図面を参照して説明する
第3図はこの発明の一実施例を示すもので、ゲータター
ンオフサイリスタGlOl(以下GTOlと称す)のゲ
ートGとカソードK間にダイオードD4とツェナーダイ
オードZDlとの直列回路が並列に接続れている。この
ツェナーダイオードZDlとダイオードD4の直列回路
に抵抗R1を直列に介してダイオードD6〜D9からな
る第1の整流回路RFlが並列に接続されている。さら
にツェナー・ダイオードZDlとダイオードD4の直列
回路に抵抗R4を直列に介してダイオードDlO−Dl
3からなる第2の整流回路RF2が並列に接続されてい
る。またツェナーダイオードZDlとダイオードD4と
の直列回路に並列に、サイリスタS1とダイオードDl
4と抵抗R,の直列回路が接続され、かつこの直列回路
に並列コンデンサC1が接続されている。オン用パルス
トランスT1の1次巻線にはトランジスタQllとQl
2で構成された第1のパルス増幅器が接続され、パルス
トランスT1の2次巻線の一・方は第1の整流回路RF
lの中点に接続され、さらにパルストランスT1の2次
巻線の他方は、前記抵拍只。とコンデンサC1との接談
点間に直列に接続されている。逆バイアス用パルストラ
ンスT2の1次巻線にはトランジスタQ2l,Q22で
構成された第2のパルス増幅器が接続され、パルストラ
ンスT2の2次巻線は前記第2の整流回路RF2の中点
に接続されている。前記トランジスタQll,Ql2,
Q2l,Q22のエミッタと前記パルストランスTl,
T2の1次巻線の中点には制御電源E1が共通に接続さ
れている。前記パルストランスT1はGTOlのオン用
であるが、GTOlのオフ用の電源を兼ねている。
すなわちパルストランスT1の1次巻線にはパルス増幅
器を構成するトランジスタQllとQl2が接続されて
おり、このトランジスタQllとQl。はGTOlのオ
ンすべき期間中に例えば50ps毎にオンオフを交互に
繰り返すようになつている。その結果パルストランスT
1の2つの2次巻線にはそれぞれ方形波の交流が発生す
る。
パルストランスT1の一方の2次巻線に生じた交流は整
流回路RFlで全波整流されて抵抗R1を通してGTO
lのゲートG1カソードK間に加えられ、これによりG
TOlはオンする。またパルストランスT1の他方の2
次巻線に生じた交流はダイオードDl4て整流されてコ
ンデンサC1が図示極性に充電される。そしてGTOl
をオフする際は、まずトランジスタQllとQl2を共
にオフにしてGTOlのオン制御信号を止め、ついで図
示しない回路よりパルストランスT3を介してサイリス
タS1をオンすると、図示極性に充電されたコンデンサ
C1の電荷が、コンデンサC1−GTOのカソードK1
ゲートG−サイリスタS1の閉回路で放電し、GTOは
ターンオフする。
コンデンサC1が放電するとサイリスタS1はオフする
。またパルス増幅器を構成するトランジスタQ2lとQ
22は、トランジスタQll,Ql2と同様にオンオフ
を交互に繰り返すようになつており、これによりパルス
トランスT2の2次巻線に生じる交流は、整流回路RF
2で全波整流されて抵抗R4を介してGTOlのゲート
GとカソードK間に逆バイアス電圧が加えられる。以上
述べた実施例によれば、GTOll個当りに、GTOl
オフ用のスイッチング素子として例えはサイリスタS1
が1個ですみ、これにともないサイリスタS1をオンオ
フ制御するための回路が1個ですむことから、従来の第
1図の回路に比べて構成が簡単で信頼性の低下を招くこ
とがない。
またGTOlのオン期間中に充電したコンデンサC1の
電荷を利用してGTOlをオフさせるようにしたので、
GTOlをオフにする際の頁のゲート電流の勾配の絶対
値を大きくすることがてき、これにより大容量のGTO
lにも適用できる。さらに、トランジスタQ2l,Q2
2によつて構成されるパルス増幅器からの交流がパルス
トランスT2を介して整流回路RF2で整流され、これ
がGTOlのゲートGとカソードK間に加えられるので
、電圧変化率(Dv/Dt)の耐量増加が可能となる。
以上述べた実施例は半導体スイッチング素子としてゲー
トターンオフサイリスタを例にあげたが、これを電力用
トランジスタにも適用する場合はベース信号を制御すれ
ばよい。
その他この発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して
実施できる。以上述べたようにこの発明によれば回路構
成が簡単で信頼性の低下を招くことがなく、大容量の半
導体スイッチング素子にも適用でき、電圧電化率の耐量
増加が可能な半導体スイッチング素子のオンオフ制御回
路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ異なる従来の半導体スイ
ッチング素子のオンオフ制御回路の例を示す回路図、第
3図はこの発明による半導体スイッチング素子のオンオ
フ制御回路の一実施例を示す回路図である。 GTO,GTOl・・・ゲートターンオフサイリスタ、
Qll,Ql2,Q2l,Q22・・・トランジスタ、
S1・・・サイリスタ、C1・・・コンデンサ、E1・
・・制御電源、R1〜R4・・・抵抗、D1〜Dl3・
・・ダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一次巻線が第1のパルス増幅器によつて付勢される
    オン用パルストランスと、一次巻線が第2のパルス増幅
    器によつて付勢される逆バイアス用パルストランスの一
    方の2次巻線の出力を整流し、ゲートあるいはベース信
    号でオンオフ可能な半導体スイッチング素子のオン信号
    を出力する第1の整流回路と、前記オン用パルストラン
    スの他方の2次巻線出力によつて前記半導体スイッチン
    グ素子のオン期間において充電されるコンデンサと、前
    記半導体スイッチング素子をオフする際に閉路され、前
    記コンデンサの充電電荷を放電させ前記半導体スイッチ
    ング素子にオフ信号を供給するためのスイッチング素子
    と、前記逆バイアス用パルストランスの2次巻線の出力
    を整流し、前記半導体スイッチング素子に逆バイアス信
    号を供給する第2の整流回路と、前記第1及び第2のパ
    ルス増幅器に共通に接続された制御電源とからなる半導
    体スイッチング素子のオンオフ制御回路。
JP52015223A 1977-02-15 1977-02-15 半導体スイツチング素子のオンオフ制御回路 Expired JPS6053549B2 (ja)

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JPS53100760A JPS53100760A (en) 1978-09-02
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028971A (ja) * 1973-07-14 1975-03-24
JPS5177164A (ja) * 1974-12-27 1976-07-03 Tokyo Shibaura Electric Co
JPS5177162A (ja) * 1974-12-27 1976-07-03 Tokyo Shibaura Electric Co

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