KR940011278B1 - 반도체 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 제어장치

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 회로도.

제 2 도는 이 발명의 타의 실시예를 표시하는 회로도.

제 3 도는 종래의 반도체 제어장치를 표시하는 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : IGBT 4 : 좌측 접속 도체

6 : 우측 접속 도체 5, 7, 16, 19 : 인덕턴스

10 : 제어전원 31, 35 : 변성기

32, 36 : 제 1 의 권선, 33, 37 : 제 2 의 권선

[산업상의 이용분야]

이 발명은 예컨데 트랜지스터 등을 이용한 반도체 제어장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

제 3 도는 종래의 반도체 제어장치를 표시하는 회로도이다.

그림에 있어서 (1)은 반도체 제어소자인 절연게이트형 바이폴러 트랜지스터(Insulated Gate Biplor Transistor)(이하, IGBT라 함)이고 한쌍의 주회로전극인 컬렉터 C, 에미터 E를 구비하고 기준전위측이 있는 에미터 E측에는 단자 e가 설치됨과 동시에 컬렉터 C, 에미터 E와 절연된 제어전극 g를 가지고 있다.

(2)는 전원측 모선, (3)은 부하측 모선, (4)는 좌측 접속 도체, (5)는 모의적으로 표시한 좌측 접속 도체 (4)의 인덕턴스, (6)은 우측 접속 도체, (7)은 모의적으로 표시한 우측 접속 도체(6)의 인덕턴스이고 좌우 두개의 IGBT(1)는 컬렉터 C가 전원측 모선(2)에 접속되어 에미터 E가 좌측 접속 도체(4), 우측 접속 도체(6)에 의하여 부하측 모선(3)에 접속되어 있다.

(10)은 제어전원이고 2개의 IGBT에 공통으로 설치되어 도시의 극성에 접속된 두개의 폐용(閉用)전원(11), 개용(開用)전원(12)을 내장하고 폐용전원(11)의 부극측 및 개인전원(12)의 정극측은 단자(13)에 접속되고 폐용전원(11)의 정극측 및 개용전원(12)의 부극측은 도시되지 않은 스위치 회로를 통하여 단자(14)에 접속되어 있다.

(15), (17), (18), (20)은 접속선이고 제어전원(10)의 단자(13), (14)와 좌우의 IGBT(1)의 단자 e, 제어전극 g에 도시된 바와같이 각기 접속되어 있다. 역시, (16)은 접속선(15)의 인덕턴스를, (19)는 접속선(18)의 인덕턴스를 모의적으로 표시한 것이다.

다음 동작에 대하여 설명한다.

도시되어 있지 않은 스위치회로를 온(ON)시킴에 따라 폐용전원(11)의 전압을 단자 e측을 부, 제어전극 g측을 정으로 되도록 인가하는 것에 따라 인가된 전압에 응하여 IGBT(1)의 컬렉터 C, 에미터 E간에 도통하여 부하전류는 전원측 모선(2)에서 부하측 모선(3)으로 흐른다. 또 소정의 개용전원(12)의 전압을 단자 e측을 정, 제어전극 g측을 부가되도록 인가하면은 컬렉터 C, 에미터 E간의 도통이 저지되어 전원측 모선(2)에서 부하측 모선(3)으로 흐르는 전류가 차단된다.

일반적으로 반도체 제어소자는 그의 제어전극에 개폐신호가 주어졌을때부터 주회로 전극간이 개폐하기까지의 시간(턴온, 턴오프시간)에 흔들림이 있어, 또 반도체 제어소자까지 접속하는 접속도체 등은 인덕턴스를 가지고 있다.

지금 제어전원(10)에서의 전압신호에 의하여 좌우 양쪽의 IGBT(1)가 개로(open)되어 각 IGBT(1)의 컬렉터 C에서 에미터 E에 흘려있던 전류를 차단하는 경우를 생각한다. 만일 좌측의 IGBT(1)의 턴오프시간이 우측의 IGBT(1)의 턴오프시간보다도 짧다고 한다면 좌측의 IGBT(1)를 흐르는 전류가 먼저 감쇠함으로 좌측의 IGBT(1)의 특성에 의존하는 전류의 변화율과 좌측 접속 도체(4)의 인덕턴스(5)의 적(product)에 비례한 전압이 인덕턴스(5)의 양단에 도면과 같은 극성에 즉 부하측 모선(3)측이 정, IGBT(1)의 에미터 E측이 부로되는 극성으로 발생한다.

이 발생전압은 인덕턴스(7)-인덕턴스(19)-인덕턴스(16)로 구성된 직렬회로상에서 각기의 인덕턴스에 응하여 도면에 있어서 ○로 둘러쌓여 표시한 극성으로 분압된다. 이 결과 좌측 또는 우측의 IGBT(1)의 제어 전극 g에는 제어전원(10)에서 인가된 전압 이상 또는 이하의 전압이 인가된다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

종래의 반도체 제어장치는 이상과 같이 구성되어 있음으로 개폐(開閉) 등의 제어시에 인덕턴스(5), 인덕턴스(7)에 의해 유기되는 전압이 제어전원(10)과 IGBT(1)의 단자 e와의 사이에 존재하는 인덕턴스(16), 인덕턴스(19)에 인가된 결과 제어전원(10)에서 주어지는 전압보다 높은 전압 또는 낮은 전압이 IGBT의 제어전극 g에 인가되는 것이 되어 IGBT의 오동작이나 경우에 따라서는 IGBT의 허용 전압 이상의 전압이 인가되어 IGBT가 파괴되는 경우가 있었다.

이 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로 주회로전극의 한쪽이 공통으로 접속된 복수의 반도체 제어소자를 공통인 제어전원에 의해 안정하게 제어되는 신뢰성이 높은 반도체 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이 발명에 관련되는 반도체 제어장치는 제 1 의 권선 및 이 제 1 의 권선과 동극성이 된 제 2 의 권선을 갖는 변성기 설치, 제 1 의 권선을 제어전원과 반도체 제어소자의 주회로전극의 한쪽과의 사이에 삽입하여, 제 2 의 권선을 제어전원과 반도체 제어소자의 제어전극과의 사이에 삽입한 것이다.

[작용]

이 발명에 있어서 변성기는 반도체 제어소자의 제어시에 반도체 제어소자의 주회로전극의 한쪽측에 발생하는 전압을 제 1 의 권선에 의하여 받도록 함과 동시에 제 2 의 권선에 의해 제어전원과 IGBT의 제어전극과의 사이에 상기 전압과 동극성의 전압을 발생시켜 주회로전극의 한쪽측에 발생하는 전압을 없애고 제어전극에 이상한 전압이 인가되지 않도록 한다.

[실시예]

제 1 도는 이 발명의 한 실시예를 표시하는 회로도이고 제어전원(10)과 각 IGBT(1)와의 사이에 변성기(31), (35)를 설치한 것이다.

변성기(31)는 제 1 의 권선(32), 제 2 의 권선(33)이 철심(34)에 도시된 바와 같이 동극성에 동일권수로 감겨 돌려진다. 제 1 의 권선(32)은 제어전원(10)의 단자(13)와 좌측의 IGBT(1)의 단자 e와의 사이에 삽입되어, 제 2 의 권선(33)은 제어전원(10)의 단자(14)의 좌측의 IGBT(1)의 제어전극 g와의 사이에 삽입되어 있다.

변성기(35)에 대하여도 변성기(31)와 동일하며, 제 1 의 권선(36)과 제 2 의 권선(37)과는 동극성으로 동일 권수철심(38)에 감겨 돌려져 제어전원(10)과 우측의 IGBT(1)와의 사이에 도시된 바와같은 극성에 접속되어 있다.

기타의 구성에 대하여는 제 3 도의 종래예와 같으므로 대응하는 것에 동일부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

다음 동작에 대하여 설명한다.

지금 제 3 도의 종래예와 같은 제어전원(10)에서의 신호에 의하여 좌우 양쪽의 IGBT(1)가 도통상태에서 비도통상태로 되어 각 IGBT(1)의 주회로전극을 컬렉터 C에서 에미터 E로 흐르고 있는 전류를 파단하는 경우를 생각한다. 예컨데 좌측의 IGBT(1)의 턴오프시간이 우측의 IGBT(1)의 턴오프시간보다 짧은 경우는 좌측의 IGBT(1)를 흐르는 전류가 먼저 감쇠한다.

이때에 인덕턴스(5)에 유기되는 전압은 제 3 도의 종래예와 같은 제 1 도에 표시되도록 좌측의 IGBT(1)의 측이 부, 부하측 모선(3)측이 정의 극성으로부터 이 발생전압은 우측 접속 도체(6), 접속선(18), 접속선(15) 및 변성기(35), 변성기(31)로 구성된 직렬회로상에서 인덕턴스(7), 인덕턴스(19), 변성기(35)의 제 1 의 권선(36), 변성기(31)의 제 1 의 권선(32) 인덕턴스(16)의 임피던스비로 분압된다.

변성기(31), 변성기(35)의 여자 임피던스를 인덕턴스(16), 인덕턴스(19)의 임피던스보다 충분히 큰 값으로 고르게 되는 것보다 인덕턴스(5)에 유기되는 전압의 대부분을 변성기(31)의 제 1 의 권선(32), 변성기(35)의 제 1 의 권선(36)이 담당하여 이 각 제 1 의 권선(32), (36)에 인가된 전압과 동극성으로 동일한 전압이 각 제 2 의 권선(33), (37)에 유기된다.

이 결과 IGBT(1)의 에미터 E와 제어전극 g와의 사이에 인가되는 전압은 변성기(31)의 제 1 의 권선(32)과 제 2 의 권선(330) 및 변성기(35)의 제 1 의 권선(36)과 제 2 의 권선(37)과에 의하여 서로 없앤다. 그리하여 제어전원(10)에서 본 변성기(31), 변성기(35)의 임피던스는 제로로 되기 때문에 각 IGBT(1)의 제어전극 g, 단자 e간에 인가하는 신호의 방해는 안되고 소정의 신호를 제어전극 g, 단자 e간에 주어지는 것이된다.

제 2 도는 이 발명의 타의 실시예를 표시하는 것으로 IGBT(1)의 전원측 즉 컬렉터 C측이 각각의 전원측 모선(41), (42)에 접속되어 좌 및 우의 IGBT(1)는 제어전원(10)에 의해 각각의 타이밍으로 제어되는 예이다.

이 경우에는 제어전원(10)에 의해 좌우의 IGBT(1)를 각각에 제어되도록 제어전원(10)에는 단자(13), 단자(14)와는 따로 단자(43), (44)를 설치하여 폐용전원(11), 개용전원(12)을 그림과 같이 접속하여 그림표시 없는 스위치회로를 폐하는 것에 따라 폐용전원(1) 또는 개용전원(12)의 전압을 IGBE(1)의 제어전극 g, 단자 e간에 인가되도록 하고 있다.

역시, 콘덴서(45), 콘덴서(46)는 각 IGBT(1)의 제어전극 g, 단자 e간에 설치된 서지흡수용의 콘덴서이다.

이상과 같이 구성된 제 2 도의 반도체 제어장치에 있어서 좌우의 IGBT(1)는 독립하여 제어 가능으로 되어 있지만 각 IGBT(1)가 개폐될때 인덕턴스(5) 또는 인덕턴스(7)에 발생하는 전압에 대하여는 변성기(31), 변성기(35)에 의하여 보상됨으로 제 1 도의 실시예와 같이 제어전극 g, 단자 e간에는 나타나지 않는다.

역시 상기 각 실시예에 있어서 제어전원(10)과 각 IGBT(1)의 제어전극 g와의 사이에 변성기(31), 변성기(35)를 단독으로 삽입하는 것을 표시하였지만, 변성기(31), 변성기(35)의 타에 직렬로 타의 임피던스 요소가 삽입되어 있는 경우이었을 때에도 같은 효과를 올리고 변성기(31), 변성기(35)의 제1 및 제 2 의 권선의 권수비는 반드시 1 : 1이 아니어도 좋다.

또 상기 각 실시예 또는 반도체 제어소자는 IGBT(1)인 경우에 대하여 표시하였지만 MOSFET와 같은 절연게이트형 전계효과 트랜지스터등 IGBT(1)와 같은 전압구동형의 반도체 제어소자의 경우에도 또 바이폴러 트랜지스터와 같은 전류 구동형의 반도체 제어소자, 혹은 다이리스터나 게이트 턴 오프 다이리스터(GTO)와 같은 반도체 제어소자이었더라도 같은 효과를 올리는 것은 말할 필요 없다.

[발명의 효과]

이상과 같이 이 발명에 반도체 제어소자와 제어전원과의 사이에 변성기를 설치하여 반도체 제어소자의 제어시에 발생하는 전압을 없애는 반도체 제어소자의 제어전극에 이상한 전압이 인가되지 않도록 한 것으로 반도체 제어소자는 오동작하던지 절연파괴하던지 하는 것이 없고 신뢰성이 높은 반도체 제어장치가 얻어진다.

Claims (1)

1. 제어전극(g)를 갖는 적어도 2개의 반도체 제어소자(1)의 각각이 있는 한쌍의 주회로전극(C, E)의 한편이 공통으로 접속되는 동시에, 상기 제어전극이 공통의 제어전원(10)에 의해 제어되어서 상기 주회로전극간의 도통의 제어가 행하여지는 반도체 제어장치에 있어서, 제 1 의 권선(32) 및 이 제 1 의 권선과 동극성으로된 제 2 의 권선(33, 37)과를, 각각 갖는 변성기(31, 35)를 상기 반도체 제어소자에 대응시켜서 설치하고, 각각의 변성기의 상기 제 1 의 권선을 상기 제어전원과 상기 한쌍의 주회로전극의 한편과의 사이에 삽입하는 동시에, 상기 제 2 의 권선을 상기 제어전원과 상기 제어전극과의 사이에 삽입한 것을 특징으로 하는 반도체 제어장치.