JPH02130955A - 逆阻止形トランジスタモジュール - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は逆阻止形トランジスタモジュールの構造に係り
、特に大電力変換器の構築に好適な逆阻止形トランジス
タモジニールを提供する。

〔従来の技術〕

従来、トランジスタを用いた大電力変換器として、電流
容量数百アンペア以上のものが望まれる場合は多数のト
ランジスタ及びダイオードの集合体として、並列接続に
より電流容量を満足させることが多い。例えば、１００
Ａの電流容量のトランジスタチップ及びダイオードチッ
プを各４個並列配置すれば、４００Ａの電流容量を得る
ことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、トランジスタのチップ並列数を増すと、外部
回路と接続するための端子の位置からチップ面上の電極
までの距離が遠いチップは近いチップよりインダクタン
スが増えるという問題が次第に顕著になってくる。その
結果、インダクタンスの低い位置にあるチップは、イン
ダクタンスの高い位置にあるチップより電流が流れ易く
、電流集中を起こして過電流破壊に至るおそれも大きく
なるという問題があった。

また、過電圧や、トランジスタにかかる逆電圧によりト
ランジスタが破壊するのを防ぐため、外部に接続するス
ナバ回路やフリーホイーリングダイオードも、内部のチ
ップまでの距離が不均一であると、その効果が有効には
得にくいという問題もある。

本発明は以上のことを鑑みて、複数のトランジスタチッ
プを牧列接続させて大きな電流容量とする場合に、電流
の不均一に基づく過電流破壊や外部スナバ回路やフリー
ホイーリングダイオードによる機能を有効に発揮するに
最適で高信頼性の逆阻止形トランジスタモジニールを提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのような目的を達成するために本発明の逆阻止形トラ
ンジスタモジニールは複数のトランジスタチップとそれ
らのトランジスタのコレクタに直列接続された複数のダ
イオードチップとが共通金属基板上に絶縁板を介して固
着され、前記ダイオードチップからは２本にまとめられ
たアノード主端子、前記トランジスタチップからは２本
にまとめられたエミッタ主端子とベース端子が垂直方向
に立ち上げられ、さらに前記ダイオードとトランジスタ
の間からはそれぞれコレクタ補助端子が２本にまとめら
れて立ち上げられて絶縁容器に封入されるものにおいて
、前記各アノード主端子、各エミッタ主端子及び各コレ
クタ補助端子が互いに対称的な形状にされると共に絶縁
容器の外表面において互いに対称に配置される構成とす
る。

〔作用〕

大容量の逆阻止形トランジスタモジュールを構成するに
際し、複数のトランジスタ及びダイオード単位への電流
を均等にするため、まず同数のトランジスタ及びダイオ
ードの並列設置からなる二つのトランジスタ・ダイオー
ド単位を互いに対称に配置する。先の例で説明すれば、
各トランジスタ・ダイオード単位が電流４００Ａの容量
を持ち、二つのトランジスタ・ダイオード単位の集合と
して合わせて８００Ａの電流容量が得られる。ここで、
両トランジスタ単位に電流を等しく流すための条件を正
確に一致させるため、各トランジスタ及びタイオードか
ら取り出す主電流端子を両トランジスタ・ダイオード単
位毎に対称に２組（正・負）備える。また、外部回路接
続用の補助コレクタ端子も同じ（対称に備える。この結
果、トランジスタモジュールとしての正・負主端子及び
補助コレクタ端子はそれぞれ対をなし対称形に配置され
る。

このように主電流端子をトランジスタ・ダイオード単位
毎に取り出すことにより、トランジスタ・ダイオード単
位毎の電流バランスが平衡し、逆阻止形トランジスタモ
ジニールとして安定した性能が得られる。

また、外部から接続するスナバ回路や、フリーホイーリ
ングダイオードと内部チップ間のそれぞれの距離は可能
な限り短く、かつトランシタ単位毎に距離が等しいこと
が望ましいため、逆電圧防止ダイオードのカソードとト
ランジスタのコレクタの間から引き出される補助コレク
タ端子もトランジスタ単位毎対称に配置することにより
、最短かつ均等な位置に取り付けが可能となり、信頼性
の高い大容量周波数変換装置が構築できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を用いて
詳細に説明する。各図面に共通して付けられた同符号は
互いに同機能４イーーー相当する個所を示す。

第１図は本発明の外部接続用端子の配置を示す外形図を
示し、第２図は第１図の樹脂ケースを除去した内部構造
を示す上面図であり、第３図は第ある。

この逆阻止形トランジスタモジュールは、第３図に示さ
れているようにトランジスタＴｒ、、ダイオードＦＲＤ
ＩとトランジスタＴｒ、　、ダイオードＦＲＤ２との二
つのトランジスタ・ダイオ−に単位の並列接続から成り
、第２図に示されるように各トランジスタＴｒ、　、　
Ｔｒ、とダイオードＦＲＤＩ。

ＦＲＤ２はそれぞれ異なる半導体チップにより形成され
ている。

さらに各トランジスタＴｒ、　、　７ｒ、は第３図に示
すようにそれぞれ３段増幅のダーリントン結合から成っ
ている。ＴｒｌｌないしＴ　ｒ　ｌｓが第１のトランジ
スタ単位Ｔｒ、を構成し、ＴｒｏｔないしＴ　ｒ　＊　
ｓが第２のトランジスタ単位７ｒ、を構成している。各
トランジスタ単位Ｔｒ、　、　Ｔｒ、には、それぞれダ
イオードＦＲＤＩ及びＦＲＤ２が直列接続されて逆耐電
圧を負担している。これらのトランジスタＴｒ、　。

Ｔｒ、及びダイオードＦＲＤ１．ＦＲＤ２は第２図に示
すように例えばそれぞれ４個のトランジスタチップ及び
ダイオードチップの集合（並列接続）から成り立ってい
る。

第１図ないし第３図においてＡ１およびＡ２は１対の正
の主端子、Ｅｌ及びＥｌは負の主端子である。これらの
１対の主端子は、内部の二つのトランジスタ・ダイオー
ド単位から同一条件で主１ツタ端子、ｂｌ、ｂ２はこの
トランジスタモジニールの並列接続時の接続用の端子で
ある。端子Ｃ１及びＣ２は、逆阻止用ダイオードＰＲＤ
Ｉ及びＦＲＤ２と、トランジスタＴｒ、およびＴｒ２と
の直列接続点間から取り出された補助コレクタ端子で、
外部よりスナバ回路や、トランジスタに逆並列に接続す
るフリーホイーリングダイオードを取り付けるために設
けられている。

第１図ないし第３図に示す本発明の逆阻止形トランジス
タモジニールを用いて電力変換器を構成する場合、一般
にはその等価回路は第４図になる。

ＡＣは電源、Ｌは負荷を示す。さらに第１図（ａ）で示
されるトランジスタモジニールの上面図を使って第４図
に担当する配線接続を示したものを第５図に表す。また
、外部より取り付けるスナバ回路やフリーホイーリング
ダイオードについても配線容量を考慮して等価的に示す
と第６図のようになる。

第６図おいて１１〜１２はトランジスタモジュール内の
配線インダクタンス、１３〜１６はスナバ回路及びフリ
ーホイーリングダイオードの配線インダクタンス、　　
１フ　はスナバ抵抗の内部インダクタンス、！！・　は
スナバコンデンサの内部インダクタンスである。

スナバ回路は主回路インダクタンスに蓄積されたエネル
ギーを吸収して素子に印加される過電圧を抑制するため
のものであるが、スナバ回路自身にインダクタンスがあ
るため、トランジスタモジュール内部のチップに対して
最短距離でかつトランジスタ及びダイオードの各単位７
’ｒｌ、　Ｔｒｚ、　ＰＲＤｌ、ＦＲＤ２に均等なる距
離に配置できることが重要である。本実施例では、トラ
ンジスタ単位毎に対称に正・負２組出した主端子と共に
、補助コレクタ端子を同じ対称に２本取り出したことに
より（Ｅ＋、　　Ｅｌ）、　（Ａ、、　Ａり、　（ＣＩ
、　Ｃ２）同電位の各端子を＄５図を示すようにパー接
続することで、バーの各中点からスナバ回路やフリーホ
イーリングダイオードＤが取り付けられるので、トラン
ジスタモジュール内チップに対し、最短の距離となりか
つａｒｌ、Ｔｒ、、ＦＲＤｌ、ＦＲＤ２各単位より均等
な距離に配置が可能になり、高信頼性の電力変換器が構
成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大電流容量の逆阻止形トランジスタモ
ジュールにおいて、このモジニールを構成する複数のト
ランジスタ及びダイオードチップあるいは、トランジス
タ及びダイオード単位の配置条件を対称にし、かつ正負
主端子及び補助コレクタ端子をモジニール容器平面上に
２本対称に配置したことにより、外部から取り付けるス
ナバ回路及びフリーホイーリングダイオードが内部のチ
ップ及びトランジスタ及びダイオード単位に対して最短
かつ均等な位置に配置できるので、過電圧等の抑止効果
が充分得られ、高信頼性の大容量電力変換器が構築でき
る。

また、この逆阻止形トランジスタモジュールを各２並列
で使用する。さらに大容量の電力変換器の場合でも、１
ケの取り付は位置と同じ場所にスナバ回路等を取り付け
ることにより１ケの場合と同じ抑制効果が簡単に得るこ
とことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一実施例の外形図で、（ａ）は上面図、（ハ
）は側面図、第２図は本発明の内部配置図、第３図は本
発明の内部等価回路図、第４図は本発明のトランジスタ
モジコールを用いた電力変換器の結線図命奪弁咎、第５
図は、第４図の実装図、第６図はトランジスタとスナバ
回路及びフリーホイーリングダイオードの等価回路図で
ある。 Ａ１．Ａｔ　　アノード〈正）端子、Ｅ、Ｅ２　エミッ
タ（負）端子、ｂ・ベース端子、ｅ　補助エミッタ端子
、Ｔｒ、、７．、、、、、）ランジスタ単位、ＦＲＤＩ
、ＦＲＤ２　　ダイオード単位、Ｃ，、Ｃ，〜補助コレ
クタ端子。 第 図 第 図 第 区 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）複数のトランジスタチップとそれらのトランジスタ
   のコレクタに直列接続された複数のダイオードチップと
   が共通金属基板上に絶縁板を介して固着され、前記ダイ
   オードチップからは２本にまとめられたアノード主端子
   、前記トランジスタチップからは２本にまとめられたエ
   ミッタ主端子とベース端子が垂直方向に立ち上げられ、
   さらに前記ダイオードとトランジスタの間からはそれぞ
   れコレクタ補助端子が２本にまとめられて立ち上げられ
   て絶縁容器に封入されるものにおいて、前記各アノード
   主端子、各エミッタ主端子及び各コレクタ補助端子が互
   いに対称的な形状にされると共に絶縁容器の外表面にお
   いて互いに対称に配置されていることを特徴とする逆阻
   止形トランジスタモジュール。