JPH0211178B2 - - Google Patents

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JPH0211178B2
JPH0211178B2 JP57035033A JP3503382A JPH0211178B2 JP H0211178 B2 JPH0211178 B2 JP H0211178B2 JP 57035033 A JP57035033 A JP 57035033A JP 3503382 A JP3503382 A JP 3503382A JP H0211178 B2 JPH0211178 B2 JP H0211178B2
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fet
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transistor
power
gate
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Siemens Corp
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    • H03K17/042—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/04206—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors

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  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
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  • Power Conversion In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力用電界効果スイツチングトランジ
スタの駆動回路に関する。
電界効果トランジスタのスイツチング時間はそ
のゲート・ソース間容量の充電または放電時間に
より決定される。特に電力用電界効果トランジス
タでは、この容量がかなり大きな値となる。ター
ンオンおよびターンオフ過程での損失をわずかに
保つためには、スイツチング時間をできるかぎり
短くしなければならない。そのためには、高いパ
ルス電流を供給する駆動回路が必要になる。通常
の駆動回路では、この高いパルス電流が特別な補
助電圧源から発生される。しかし、それには比較
的高い費用を必要とする。
従つて本発明の目的は、電力用電界効果スイツ
チングトランジスタの駆動方法およびこの方法を
実施するための駆動回路として、駆動用の高いパ
ルス電流が特別の補助電圧源なしに発生されるも
のを提供することである。この目的は、本発明に
よれば、入力端子と出力端子との間に接続され、
供給する電力をスイツチングする電力用電界効果
スイツチングトランジスタと、該電力用電界効果
スイツチングトランジスタを駆動する駆動トラン
ジスタを有する回路において、前記駆動トランジ
スタの導通時に充電され、その充放電により前記
電力用電界効果スイツチングトランジスタのゲー
ト・ソース間容量の充放電を助長するコンデンサ
と前記駆動トランジスタのターンオフ時にターン
オンし前記コンデンサの放電電流を前記電力用電
界効果スイツチングトランジスタのゲート・ソー
ス間へ与える補助トランジスタとを備えることを
特徴とする電力用電界効果スイツチングトランジ
スタの駆動回路により達成される。
ゲート・ソース間容量がコンデンサを経て充電
され、また直接に補助トランジスタを経て放電さ
れることにより、特別な補助電圧源を用いなくて
も高いパルス電流が発生され得る。この場合、費
用のかさむ誘導性構成要素も必要としない。
本発明による方法を実施するため、第１入力端
子が駆動トランジスタを介して駆動されるＮチヤ
ネル形電力用電界効果スイツチングトランジスタ
のドレイン・ソース間チヤネルを経て第１出力端
子と、また第２入力端子が第２出力端子と接続さ
れている駆動回路において、電力用電界効果スイ
ツチングトランジスタのドレイン・ソース間チヤ
ネルに対して並列に供給電圧源の正電位端子に接
続される第１入力端子に陽極で接続されたダイオ
ードとコンデンサとの直列回路が接続されてお
り、前記ダイオードと前記コンデンサとの間の接
続点が補助トランジスタのスイツチング・チヤネ
ルを経て電力用電界効果トランジスタのゲートに
接続されており、前記補助トランジスタの制御端
子が抵抗を経て前記ダイオードと前記コンデンサ
との間の接続点へ接続され、また駆動トランジス
タのスイツチング・チヤネルが第２入力端子に接
続されており、また前記補助トランジスタのスイ
ツチング・チヤネルと電力用電界効果スイツチン
グトランジスタのゲートとの間の接続点と前記補
助トランジスタの制御端子との間に抵抗が接続さ
れていることは有利である。この駆動回路によ
り、本発明による方法がＮチヤネル形の電力用電
界効果スイツチングトランジスタに対して簡単に
実現され得る。
本発明による方法を実施するため、第１入力端
子が駆動トランジスタを介して駆動されるＰチヤ
ネル形電力用電界効果スイツチングトランジスタ
のドレイン・ソース間チヤネルを経て第１出力端
子と、また第２入力端子が第２出力端子と接続さ
れている駆動回路において、電力用電界効果スイ
ツチングトランジスタのソースとゲートとの間に
このゲートに接続されたコンデンサと抵抗との並
列回路と補助トランジスタのスイツチング・チヤ
ネルとが直列に接続されており、前記コンデンサ
と前記補助トランジスタとの間の接続点がダイオ
ードと駆動トランジスタのスイツチング・チヤネ
ルとを経て第２入力端子に接続されており、また
前記補助トランジスタの制御端子が一方では前記
ダイオードと前記駆動トランジスタとの間の接続
点に、他方では抵抗を経て第１入力端子に接続さ
れていることは有利である。この駆動回路によ
り、本発明による方法がＰチヤネル形の電力用電
界効果スイツチングトランジスタに対して簡単に
実現され得る。
補助トランジスタおよび駆動トランジスタが電
界効果トランジスタであることは有利である。そ
れにより、必要な駆動電力が非常にわずかに保た
れる。
電力用電界効果スイツチングトランジスタのソ
ースとゲートとの間にも、補助トランジスタのソ
ースとゲートとの間にもツエナーダイオードが接
続されていることは有利である。それにより、ト
ランジスタのゲート・ソース間が過電圧に対して
保護される。Ｐチヤネル形の電力用電界効果スイ
ツチングトランジスタに対する駆動回路では、前
記ダイオードとツエナーダイオードを用いること
によつても過電圧保護が達成される。
補助トランジスタのスイツチング・チヤネルに
対して直列に抵抗が接続されていることは有利で
ある。それにより、補助トランジスタが電力用電
界効果スイツチングトランジスタのゲート・ソー
ス間容量の充電または放電の際に過電流に対して
保護される。
以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第１図にはＮチヤネルの電力用電界効果スイツ
チングトランジスタT1に対する駆動回路が示さ
れている。この場合、エンハンスメント形の電界
効果トランジスタが用いられている。入力端子
E1は電力用電界効果スイツチングトランジスタ
（以下では短縮して電力用FETと呼ぶ）T1とリア
クトルＬを経て出力端子A1と接続しており、他
方入力端子E2は直接に出力端子A2と接続されて
いる。また電力用FET T1とリアクトルＬとの間
の接続点と出力端子Ａ２との間にフリーホイーリ
ングダイオードＤ６が、その陽極を出力端子A2
側に向けて、接続されている。入力端子E1，Ｅ
２に供給電圧UEが与えられており、入力端子E1
が正電位端子である。電力用FET T1を周期的に
駆動すれば、この回路によりスイツチング・レギ
ユレーターが実現される。出力端子A1，A2間に
現われる出力電圧は電力用FET T1のオン・オフ
時間比の変更により制御され得る。電力用FET
T1のオフ時間中にリアクトルＬの電流はフリー
ホイーリングダイオードＤ６を経て流れる。
次に、電力用FET T1に対する駆動回路を説明
する。電力用FET T1のゲートはダイオードＤ５
と抵抗Ｒ２と駆動用電界効果トランジスタＴ３の
ドレイン・ソース間チヤネルとの直列回路を経て
入力端子Ｅ２に接続されている。ダイオードＤ５
はその陰極を電力用FET T1のゲート側に向けて
いる。電力用FET T1のソースとゲートとの間に
抵抗Ｒ７とツエナーダイオードＤ３との並列回路
が接続されている。ツエナーダイオードＤ３はそ
の陽極を電力用FET T1のソース側に向けてい
る。ダイオードＤ５に対して並列に抵抗Ｒ６が接
続されている。
電力用EFT T1のドレイン・ソース間チヤネル
に対して並列にダイオードＤ１と抵抗Ｒ９とコン
デンサＣ１との直列回路が接続されている。ダイ
オードＤ１はその陽極を電力用FET T1のドレイ
ン側に向けている。抵抗Ｒ９とコンデンサＣ１と
の間の接続点は、抵抗Ｒ５と補助用電界効果トラ
ンジスタＴ２のドレイン・ソース間チヤネルとの
直列回路を経て、抵抗Ｒ２とダイオードＤ５との
間の接続点に接続されている。補助FET Ｔ２の
ゲートは一方では駆動FET Ｔ３のドレインに、
他方では抵抗Ｒ１を経て抵抗Ｒ９とコンデンサＣ
１との間の接続点に接続されている。補助FET
Ｔ２のソースとゲートとの間にツエナーダイオー
ドＤ４が、その陽極を補助FET Ｔ２のソース側
に向けて、接続されている。
次に、第１図の駆動回路の作動の仕方を１回の
オン・オフ周期の経過により説明する。最初に駆
動FET T3が導通しているものとする。それによ
り電力用FET T1は、そのゲートが抵抗Ｒ６およ
びＲ２ならびに駆動FET T3のドレイン・ソース
間チヤネルを経て零電位に接続されるので、阻止
状態にある。同様に補助FET Ｔ２も、そのゲー
トが駆動FET T3のドレイン・ソース間チヤネル
を経て同じく零電位に接続されるので、阻止状態
にある。電力用FET T1の阻止時間中は、フリー
ホイーリングダイオードＤ６が通流しており従つ
てその陰極がほぼ零電位にあるので、ダイオード
D1、抵抗Ｒ９およびコンデンサＣ１の直列回路
にほぼ全入力電圧が加わる。それによりコンデン
サＣ１は充電し得る。その際、抵抗Ｒ９は過大な
充電電流によるダイオードＤ１の損傷を防止す
る。コンデンサＣ１の充電は分圧抵抗Ｒ９，Ｒ１
により定まる電圧VE・R1／（R1＋R9）に向かつ
て行なわれる。
電力用FET T1をターンオンするためには、駆
動FET T3が阻止される。それにより、比較的高
抵抗の抵抗Ｒ１を経て駆動FET T3のドレインに
おける電圧、従つてまた補助FET T2のゲート電
圧が、補助FET T2を導通させる値まで高められ
る。それにより電力用FET T1のゲート・ソース
間容量Ciss（第１図に破線で記入）がコンデンサ
Ｃ１により抵抗Ｒ５および補助FET Ｔ２ならび
にダイオードＤ５を経て充電され、また電力用
FET T1が導通する。抵抗Ｒ５は比較的低抵抗で
あり、単に充電電流を許容値に制限するためのも
のである。
それにより電力用FET T1のターンオン時間が
非常に短くなり、ターンオン中の損失電力が小さ
な値にとどまる。駆動FET Ｔ３および補助
FETT２のスイツチング時間は、これらのFET
は小電力であるため、ゲート・ソース間容量が小
さいので、電力用FET T1のスイツチング時間と
比較して無視し得る。
導通状態への移行の際、電力用FET T1のソー
ス電位、従つてまたコンデンサＣ１の端子のうち
電力用FET T1のゲート側を向いている端子の電
位は入力電圧を越えて上昇する。それにより電力
用FET T1は導通状態に保たれる。
導通状態にある電力用FET T1をターンオフす
るためには、駆動FET T3が導通状態に切換えら
れる。それにより電力用FET T1のゲート・ソー
ス間容量が抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ２およびツエナーダ
イオードＤ４の並列回路と駆動FET T3のドレイ
ン・ソース間チヤネルとを経て放電する。抵抗Ｒ
６は単に電流制限の役割をするものであり、従つ
て小さな値を有するので、放電経過は迅速に行な
われる。それにより電力用FET T1のターンオフ
損失が小さな値にとどまる。
ツエナーダイオードＤ３およびＤ４は電力用
FET T1または補助FET T2のゲートソース間電
圧を許容値に制限する。ダイオードＤ１は、電力
用FET T1の導通時間中にコンデンサＣ１が抵抗
Ｒ９を経て放電するのを阻止する。ツエナーダイ
オードＤ３または抵抗Ｒ７を経てコンデンサＣ１
は、負荷電流が零である場合にも充電し得る。
第２図にはＰチヤネル形の電力用FET T1に対
する駆動回路が示されている。この場合にも、電
力用FET T1の周期的駆動によりスイツチング・
レギユレータが実現される。電力用FET T1のゲ
ートはコンデンサC1とツエナーダイオードＤ２
と抵抗Ｒ８と駆動FET T3のドレイン・ソース間
チヤネルとの直列回路を経て駆動回路の基準電位
に接続されている。コンデンサC1には抵抗Ｒ３
が並列に接続されている。
コンデンサC1とツエナーダイオードＤ２との
間の接続点は補助FET T2のドレイン・ソース間
チヤネルと抵抗Ｒ５との直列回路を経て、正の供
給電位を与えられる入力端子Ｅ１に接続されてい
る。補助FET Ｔ２のゲートは一方では直接にツ
エナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ８との間の接続点
に、他方では抵抗Ｒ４を経て入力端子Ｅ１に接続
されている。電力用FET T1のソースとゲートと
の間に抵抗Ｒ７とツエナーダイオードＤ３との並
列回路が接続されており、ツエナーダイオードＤ
３の陰極は電力用FET T1のソース側を向いてい
る。
次に、第２図の駆動回路の作動の仕方を説明す
る。最初に駆動FET T3が導通しているものとす
る。このとき駆動電流が電力用FET T1ゲート、
ソース間容量Ciss｛破線で記入）とコンデンサＣ
１とツエナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ８と駆動
FET Ｔ３のドレイン・ソース間チヤネルとを経
て流れる。それにより電力用FET T1のゲート・
ソース間容量CissおよびコンデンサＣ１が充電さ
れ、その際抵抗Ｒ８は電流制限の役割をする。そ
の際、抵抗Ｒ３はコンデンサＣ１の充電電圧の最
大値を定める。
電力用FET T1の導通時間中、補助FET T2
は、ツエナーダイオードＤ２を経て電流が流れる
ので、阻止状態にある。
電力用FET T1のターンオフは、駆動FET T3
を阻止状態に切換えることにより行なわれる。そ
れにより抵抗Ｒ４を経て補助FET Ｔ２のゲー
ト・ソース間電圧が、補助FET Ｔ２を導通させ
る値まで高められている。それにより電力用
FET T1のゲート・ソース間容量およびコンデン
サＣ１は補助FET Ｔ２のドレイン・ソース間チ
ヤネルおよび抵抗Ｒ５を経て放電し得る。充電さ
れたコンデンサＣ１により、電力用FET T1のゲ
ート電位をソース電位よりもツエナーダイオード
Ｄ３のダイオードしきい電圧だけ高い電位にする
ことができる。抵抗Ｒ５は単に放電電流を制限す
るためのものであり、非常に小さい値を有するの
で、放電経過は迅速に完了する。それにより電力
用FET T1は短時間でターンオフされ、従つてタ
ーンオフ損失が小さな値にとどまる。
ツエナーダイオードＤ２およびＤ３は補助
FET T2または電力用FET T1のゲート・ソース
間電圧を許容値に制限する。
要約すると、以上に説明した駆動回路によれ
ば、Ｎチヤネル形の電力用FETもＰチヤネル形
の電力用FETも低抵抗で駆動され得るので、電
力用FETのゲート・ソース間容量の充電または
放電が迅速に完了する。それによりスイツチング
時間が短縮され従つてターンオンおよびターンオ
フ損失が小さな値に保たれる。特別な補助電圧源
を用いる必要はない。また、誘導性構成要素を用
いる必要はなく、それよりもはるかに安価な容量
性構成要素ですますことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれＮチヤネル形お
よびＰチヤネル形の電力用電界効果スイツチング
トランジスタに対する本発明による駆動回路の実
施例を示す図である。 Ａ１，Ａ２……出力端子、Ｃ１……コンデン
サ、Ｃ２……平滑コンデンサ、Ciss……ゲート、
ソース間容量、Ｄ……ドレイン、Ｄ１，Ｄ５……
ダイオード、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４……ツエナーダイ
オード、Ｄ６……フリーホイーリングダイオー
ド、Ｅ１，Ｅ２……入力端子、Ｌ……リアクト
ル、Ｒ１〜Ｒ９……抵抗、Ｓ……ソース、T1…
…電力用電界効果スイツチングトランジスタ、
T2……補助トランジスタ、T3……駆動トランジ
スタ、UA……出力電圧、UE……供給（入力）電
圧。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 入力端子と出力端子との間に接続され、供給
    する電力をスイツチングする電力用電界効果スイ
    ツチングトランジスタと、該電力用電界効果スイ
    ツチングトランジスタを駆動する駆動トランジス
    タを有する回路において、前記駆動トランジスタ
    の導通時に充電され、その充放電により前記電力
    用電界効果スイツチングトランジスタのゲート・
    ソース間容量の充放電を助長するコンデンサと、
    前記駆動トランジスタのターンオフ時にターンオ
    ンし前記コンデンサの放電電流を前記電力用電界
    効果スイツチングトランジスタのゲート・ソース
    間へ与える補助トランジスタとを備えることを特
    徴とする電力用電界効果スイツチングトランジス
    タの駆動回路。
JP57035033A 1981-03-05 1982-03-05 Drive circuit for power field effect switching transistor Granted JPS57159126A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3108385A DE3108385C2 (de) 1981-03-05 1981-03-05 Verfahren zur Ansteuerung eines Leistungs-Feldeffekt-Schalttransistors und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57159126A JPS57159126A (en) 1982-10-01
JPH0211178B2 true JPH0211178B2 (ja) 1990-03-13

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ID=6126420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57035033A Granted JPS57159126A (en) 1981-03-05 1982-03-05 Drive circuit for power field effect switching transistor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4445055A (ja)
EP (1) EP0060336A3 (ja)
JP (1) JPS57159126A (ja)
DE (1) DE3108385C2 (ja)

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