JPS6314517A

JPS6314517A - トランジスタのベ−ス駆動回路

Info

Publication number: JPS6314517A
Application number: JP61157756A
Authority: JP
Inventors: ゴードン　エル．ブレッデンカンプ
Original assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Current assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-21
Also published as: US4684879A; DE3621692A1; SE460819B; SE8602895D0; CH672211A5; BR8603050A; GB8615941D0; GB2177564A; GB2177564B; AU5939186A; FR2601209A1; SE8602895L; AU579480B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、一般にトランジスタのスイッチングに係り、
特にはパワートランジスタのスイッチングに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

パワー［・ランジスタがスイッチング素子としてレギュ
レータやインパークのような高電力電子回路に使用され
ろ場合、適切な動作を得るには、トランジスタのスイッ
チング時におけるコレクタの電流−電圧特性がトランジ
スタの安全動作領域内に維持されるように保証してやる
必要がある。

これらの安全動作のためのパラメータは一般に周知であ
り、トランジスタのスイッチング時にこれらのパラメー
タがうま（（幼りことを保証するための多くの技術が提
案されている。ごのように、トランジスタのターンオフ
、ターンオフ間の負荷条件の基で必要な変化を達成する
ための様々な種類のスナバ−（ｓｎｕｂｂｅｒ　）回路
が知られている。

共振整流回路（ｒｅｓｏｒ＋ａｎｃｃ　ｃｏｍｍｕｔａ
ｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　）を利用すること、例えば半
ブリッジもしくは全ブリッジインバータにおいて、選択
されたトランジスタがそのコレクターエミッタ間電圧の
実質上ゼロとなるところでスイッチされるように、コレ
クタ電圧変動を生じさせるようにすることも知られてい
る。

また、他の回路としては、ベース駆動信号源が複数のダ
イオードによってベースおよびコレクタに接続されてい
るような、いわゆるコレクタキャッチャ−回路も提案さ
れている。

上述した技術やその変形は、多くの点で非當に満足のい
くものであるが、しばしば複雑さを犠牲にして成り立っ
ている。

共１辰整流システム内で動作するトランジスタのベース
駆動は、以下の特性を備えていなければならないことが
知られている。

工）　オン状態にある間、ベース電流は、トランジスタ
を飽和させない程度に、Ｖｃｅ（コレクターエミッタ間
電圧）をできるだけ低（維持しなければならない。

２）　ターンオフの時に、ベースは、十分なターンオフ
を保証し得るように、できるだけ早く負に駆動されなけ
ればならない。

３）　　　Ｖｃｅがある所定値よりも大きくなったら、
トランジスタはターンオフされなければならない。

ドイツ特許出願公告明細書　第１２５７８４２号には、
これらの目的のうちの第１番口を達成した回路が開示さ
れている。しかし、その残りの目的については言及され
ていない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑み、改良されたベース駆動回路
を提供することを目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明は、１次巻線および２次巻線を備えるトランスと
、ベース駆動信号源と、第１および第２の単方向性電流
導通手段とを含むトランジスタのベース駆動回路におい
て、上記１次巻線は、上記信号源に接続されるとともに
上記第１の単方向性電流導通手段によって上記トランジ
スタのコレクタに接続され、また、上記２次巻線は、上
記トランジスタのエミッタに接続された第１の端子と、
上記第２の単方向性電流導通手段によって上記トランジ
スタのコレクタに接続された第２の端子と、ベースに接
続されたタップとを有することを特徴とする。

本発明の好ましい実施例では、上記２次巻線において、
上記タップと上記第１の端子との間の巻数と、上記タッ
プと上記第２の端子との間の巻数の比は、１：２である
。しかし、他の適用例には他の比を用いてもよく、そし
て異なる比を使用したとしても本発明の範囲内である。

トランス内の過剰な磁化エネルギーを消費するための手
段を設けてもよい。この消費手段は、上記２次巻線の第
１の端子と上記タップとの間に接続された抵抗の形を取
るのが好ましい。

上記第１および第２の単方向性電流導通手段は、好まし
くはダイオードである。

また本発明は、前述したのと同種類のベース駆動回１７
＆を備えたトランジスタを含むレギュレータやインバー
タのような、高電力回路にまで拡張しうるちのである。

この場合、上記トランスはトランジスタを所定のオン時
間後にターンオフさせるように飽和すればよく、また、
上記ベース駆動信号源はトランジスタの出力信号から得
られた帰還信号を含むことが望ましい。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るパワートランジスタ
ベース駆動回路の回路図である。同図には、パワートラ
ンジスタ１０、トランス１２、第１、第２のダイオード
２４，２６、抵抗２８、べ゛−ス駆動信号源３０および
抵抗３２が示されている。上記トランス１２は１次巻線
１４および２次巻線１６を含んでおり、上記２次巻線１
６は、トランジスタのエミツタに接続された第１の端子
１８と、トランジスタのベースに接続されたり・ノブ２
０と、第２の端子２２とを備えている。上記第１のダイ
オード２４は、上記１次巻線の一方の端子をトランジス
タのコレクタに接続している。上記第２のダイオ−１′
２６は、上記２次巻線の上記第２の端子をトランジスタ
のコレクタに接続している。上記抵抗２８は、上記２次
巻線の第１の端子１８とタップ２０との間に接続されて
いる。上記抵抗３２は、信号源３０を上記１次巻線に接
続している。

トランス１２の動作中における電圧の極性は、１・７ト
を用いて従来の方法で示されている。

２次巻線において、第１の端子１８とタップ２０との間
の巻数と、タップ２０と第２のｙ＋ｉ！子２２との間の
巻数の比は、１：２である。

次に、上記構成からなる回路の動作を説明する。

２次巻線の下方部分にかかる電圧、すなわらタップ２０
と第１の端子１８との間にかかる電圧は、ｌ・ランジス
タのエミソターベース間電圧Ｖａｂである。従って、２
次巻線の下方部分と上方部分の巻止が１：２であるとい
う事実から、２次巻線全体にかかる電圧は３■。−であ
る。ここで、トランジスタ１０がオン状態であって、か
つ−、−スミ流Ｌｂ　が、コレクターエミッタ間電圧■
Ｃｅがトランジスタの飽和する点まで減少する傾向を持
つほどに大きいものと仮定する。電圧■。が２Ｖｅｂ以
下まで低下し、かつダイオード２６に係る順方向の電圧
降下がＶｅｂと同じオーダーになった時、ダイオード２
６を介して電流ｉ　ａ　が流れるとともに、２次巻線に
かかる電圧が減少する。ベース電流ｉｂ　　が減少する
に伴い、トランジスタのエミッターペース間電圧Ｖｓｂ
もまた減少し、このことによりコレクターエミッタ間電
圧Ｖ　（ｅの降下が抑制される。上述した本回路の動作
は、コレクターエミ・７次間電圧Ｖ　（＋１を飽和レベ
ル以上の値に安定させる負帰還ループの動作である。

トランジスタ１０がオン状態の時は、トランスの１次巻
線１４に磁化電流が生じている。ターンオフ時には、負
荷電流および磁化電流を含む１次電流ｉ、全体が遮断さ
れる。ベース電流ｉｂ　　とコレクタに流れ込む過剰電
流ｉ　ａ　　とを含む２次側の負荷電流もまた、停止す
る。トランスに貯えられた磁気エネルギーは、２次側に
磁化電流を流し続けようとし、これは負のベース電流と
して現れる。

この負のベース電流は、トランジスタを放電さて、トラ
ンジスタを急激にターンオフさせ、このことによりター
ンオフ消費が非常に低い値に制限される。

上記放電動作が完了した後、全ての過剰な磁化エネルギ
ーが抵抗２８で消費され、そしてトランスは、次のオン
サイクルが開始する前に、零エネルギー状態に戻される
。ベースーエミソク間の結合も、ターンオフサイクルが
完全に終了するまでの間、逆バイアス状態に保持され、
このことは偽のターンオフパルスが渦流効果によって生
じることのないように手助けする。

もし、コレクターエミッタ間電圧Ｖ　（（が所定値以下
でないならば、トランジスタはターンオンされない。こ
の動作は、１次巻線１４をダイオード２４を用いてトラ
ンジスタのコレクタに結合することによって達成される
。このダイオードは、コレクターエミッタ間電圧Ｖ　（
６がベース駆動信号源３０の電圧Ｖｓよりも低下した時
にのみ、順方向にバーイアスされる。このことにより、
トランジス夕の早過ぎるターンオンが禁止される。抵抗
３２は、１次電流ｉ、をＶ　ｃ＠＝２　Ｖｅ−となるよ
うな所望の値に設定するために使用される。

もし、コレクタ電流ｉｃが大きくなり過ぎたために、も
しくはベース電流ｉ）が小さくなり過ぎたために、コレ
クターエミッタ間電圧ＶＣ６が上昇した時には、ダイオ
−Ｆ２４、トランスの１次巻線１４、ベース駆動巻線お
よびトランジスタを介して生じる正帰還動作によって、
トランジスタがターンオフされる。この帰還は、コレク
ターエミッタ間電圧■工を更に上界させ、ダイオード２
４に逆バイアスをかける。１次電流ｉ、は遮断され、磁
化電流がベース回路に送られて、このことにより前述し
たようにターンオフサイクルが終了する。

当然ながら、本発明のベース７０１回路は、この明細書
の序文において述べた、必要な特性を備えている。

本発明の回路は、レギュレータやインバータ内のパワー
トランジスタに対して適用する場合に、特に有用なもの
となる。非安定型もしくは自己宛１辰型のインバータ回
路では、ベース駆動トランスは、システムの動作別１Ｊ
ＩＢを決定するタイミング隠能を備えていてもよい。こ
れは、上記ベース駆動トランスを、そのコアが所定のオ
ン時間後に飽和するように設計し、その時点で順方向の
ベース電流を鋭く低下させるようにすることにより達成
される。このことは、前述したようなり−ンオフサイク
ルを決定する。この場合、ベース駆υｊ信号源は、ｌ−
ランジスタの負荷の少なくとも一部を形成するｌ・ラン
スに設けられた帰還巻線であってもよい。　　　・本発明のベース駆動回路が全ブリッジインバータに通用
されたときは、負荷トランスの１次巻線に直接結合され
た１個の緩ｆｆ’ｉ用コンデンサを用いる代りに、従来
と同様に、その２倍の値を持つ２個のコンデンサによっ
て負荷のそれぞれの側からシステムのグランドまでを接
続するようにしてもよい。このようにすれば、斜め方向
に対向したベース駆動回路を、問題となる２個のトラン
ジスタの同時スイッチングを保証するために交差して接
続するような必要性がなくなる。全ブリッジインバータ
を構成する２つの部分は、整流中における負荷電圧の共
振およびコレクタ電圧の連動動作によって強制的に同期
して動作する２個の独立した半ブリフジ回路として考え
てもよい。

本発明では、多くの変形例を考えることができる。例え
ば、電流を制限する役割を果す抵抗３２は、２次巻線内
、例えばタップ２０とトランジスタのベースとの間に設
けた抵抗によって匿き換えるか、もしくは交互に補い合
うようにすることもできる。抵抗３２を１次巻線内に保
持しておくことによって、トランジスタが飽和する時に
流れる１次巻線電流を制限できるという利益が持たらさ
れる。もう１つの可能性としては、装置にがかる電圧が
所定値に達した時に１次巻線に流れる電流を制限する電
子流制限装置によって、抵抗３２を置き換えるようにし
てもよい。

２次巻線の巻き比が１：２であることは、すでに述べた
。しかし、適用例に応じて、またトランジスタのパラメ
ータに応じて、池の比を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るパワートランジスタベ
ース駆動回路を示す回路図である。１０・・・トランジスタ、１２・　・　・　トラン２い１４・・・１次巻線、１６・・・２次巻線、１日・・・第１の端子、２０・・・タップ、２２・・・第２の０紙１子、２４・・・第１の単方向性電流導通手段（第１のダイオ
ード）、２６・・・第２の単方向性電流導通手段（第２のダ・イ
オード）、２８　・　・　・　１氏抗、３０・・・ベース駆動信号源、

Claims

【特許請求の範囲】１）１次巻線（１４）および２次巻線（１６）を備える
トランス（１２）と、ベース駆動信号源（３０）と、第
１および第２の単方向性電流導通手段（２４、２６）と
を含むトランジスタ（１０）のベース駆動回路において
、前記１次巻線（１４）は、前記信号源（３０）に接続さ
れるとともに前記第１の単方向性電流導通手段（２４）
によって前記トランジスタ（１０）のコレクタに接続さ
れ、また、前記２次巻線（１６）は、前記トランジスタ
（１０）のエミッタに接続された第１の端子（１８）と
、前記第２の単方向性電流導通手段（２６）によって前
記トランジスタ（１０）のコレクタに接続された第２の
端子（２２）と、ベースに接続されたタップとを有する
ことを特徴とするトランジスタのベース駆動回路。２）前記２次巻線（１６）において、前記タップ（２０
）と前記第１の端子（１８）との間の巻数と、前記タッ
プ（２０）と前記第２の端子（２２）との間の巻数の比
が１：２であ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のベース駆動回路。３）前記２次巻線における前記第１の端子（１８）と前記タップ（２０）との間に抵抗（２８）を
接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項に記載のトランジスタのベース駆動回路。４）前記トランス（１２）は、前記トランジスタ（１０
）を所定のオン時間後にターンオフさせるように飽和す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
いずれか１つに記載のトランジスタのベース駆動回路５）前記ベース駆動信号源（３０）は、前記トランジス
タ（１０）の出力信号から得られた帰還信号を含むこと
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
のベース駆動回路。