JPH0227633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、主電流の導通を行う自己消弧形サイ
リスタとこのサイリスタのゲート電流を供給する
自己消弧形サイリスタとの導通を相反動作させる
ものにおいて、主電流を通電する際のオンゲート
電流を好適に供給し得る自己消弧形サイリスタの
ゲート駆動回路の改良に関する。

一般に、周知のゲートターンオフサイリスタ
（GTOサイリスタ）や静電誘導サイリスタ（以下
SIサイリスタという）に代表される自己消弧機能
を有する自己消弧形サイリスタの駆動において
は、ターンオン時にゲートに順電流を流してター
ンオフ時にはゲートから逆電流を引き出す必要が
ある。特に、ターンオフ時自己消弧形サイリスタ
の内部に蓄積されたキヤリアを短時間に掃き出す
ために、前記逆電流の立ち上がり速度を極力速く
する必要があるところである。そして、この蓄積
キヤリアの掃き出しが終了すると、ゲートは逆電
圧を阻止する機能を回復する（以下ゲート逆回復
という）が、このときの許容逆耐電圧は低く例え
ばGTOサイリスタでは15（Ｖ）程度であるといえ
る。このため、ゲート逆電流を供給するゲート電
源は、ゲート逆回復時にゲートに印加される電圧
を考慮して許容逆耐電圧以下で用いられるのが通
常であることから、従来ターンオフ時のゲート逆
電流の立ち上がり速さがたかだか30（Ａ／μs）程
度に止まり、大電流しや断時のスイツチング時間
が長くなる傾向にあつた。さらには、SIサイリス
タはスイツチング時間が速いことで知られている
ところである。しかし、これを短時間でターンオ
フするためにはそれだけ速く蓄積キヤリアを引き
出さねばならなくなり、ゲート逆電流の立ち上が
りの速いゲート駆動回路が所望される。

かような点に鑑みて、本出願人は、先に特開昭
59−172969号「自己消弧形サイリスタのゲート駆
動方法」および特開昭59−172970号「静電誘導サ
イリスタのゲート駆動回路」を提案しているとこ
ろである。これらは、主電流の導通を行う第１の
自己消弧形サイリスタと、この第１の自己消弧形
サイリスタのゲート電流の導通を行う第２の自己
消弧形サイリスタを具備し、第１の自己消弧形サ
イリスタと第２の自己消弧形サイリスタの導通を
相反動作させるとともに、逆にターンオフ時のゲ
ート電圧を、ゲート逆電流を掃き出しているとき
とゲート接合が逆回復したあとで切り換える大き
な特徴を有してなるものである。これを、第１図
を参照して説明する。

ここに、第１図は本出願人による上述既出願の
動作原理の概要を説明するため示した回路図であ
り、これは本考案の理解を容易にするため示すも
のである。

すなわち、第１図における２個の自己消弧形サ
イリスタ（以下単にサイリスタという）１，２を
導通を相反動作せしめる駆動方式において、いま
ターンオンスイツチ７を閉じることによつて、 直流電源４→ターンオンスイツチ７→サイリス
タ１ゲート→サイリスタ１カソード→サイリス
タ２カソード→サイリスタ２ゲート→直流電源
４ の閉回路が形成されてサイリスタ１のゲートに順
電流が供給され、さらにサイリスタ２のゲート接
合が逆回復した後では、電流は抵抗１１を通して
流れることになる。さらには、コンデンサ３は抵
抗１２を介して直流電源６により図示の極性で充
電される。

つぎに、通電中のサイリスタ１をターンオフさ
せる場合にターンオンスイツチ７を開いてターン
オフスイツチ８を閉じると、 直流電源５→サイリスタ２ゲート→サイリスタ
２カソード→サイリスタ１カソード→サイリス
タ１ゲート→ターンオフスイツチ８→抵抗１０
→直流電源５ の閉回路が形成されてサイリスタ２をターンオン
できる。よつて、コンデンサ３に蓄えられた電荷
は、 コンデンサ３→サイリスタ２アノード→サイリ
スタ２カソード→サイリスタ１カソード→サイ
リスタ１ゲート→コンデンサ３ の経路で放電され、サイリスタ１の蓄積キヤリア
を掃き出す。ここに、抵抗９はサイリスタ１のカ
ソード・ゲート間が高インピーダンスに変つた際
にサイリスタ２のゲート電流の流れを継続させる
ため配されている。

かようにして、第１図に示すものは特にサイリ
スタ１に逆バイアスを与える直流電源５とは別に
コンデンサ３を備え、かような２個のゲート用電
源を巧みに切り換えてサイリスタ２を効果的に作
用させるものである。しかしながら、かくの如き
ものにおいては、サイリスタ１として仮に大電力
用GTOサイリスタ等を採用したときには、これ
の点弧に要するゲート順電流はかなり大きな値が
必要とされて、特にこのような素子においてはタ
ーンオン時のゲート電流はハイゲートドライブを
必要とする。

前述の如く、サイリスタ１のゲートに順電流を
供給する回路には、サイリスタ２のゲートを逆方
向に（カソードからゲート方向へ）通過する経路
が含まれている。そのためサイリスタ１のゲート
順電流は、サイリスタ２のゲートが逆回復するま
での間に抵抗１１を短絡して流れ大きな電流にな
り、サイリスタ２のゲートが逆回復した後には、
サイリスタ２の（カソード〜ゲート）間に高イン
ピーダンスになり、抵抗１１を経由して流れ小さ
な値となる。すなわち、サイリスタ１のゲート順
電流のハイゲートドライブの値はサイリスタ２の
ゲートの逆回復電荷の値により制限される。通
常、サイリスタ１に比べてサイリスタ２は容量の
小さな素子が選ばれ、そのため、逆回復電荷も小
さくハイゲートドライブの電流値が低下すること
になる。

本考案は上述したような点に着目しなされたも
ので、前記既出願の重要なターンオフ時のゲート
電圧の切換機能を効用させかつターンオン時に十
分なゲート順電流を供給し得る格別な装置を提供
するものである。以下、本考案を第１図に類して
表わした実施例図面を用いて説明する。

第２図は本考案の一実施例の要部構成を示すも
ので、１３，１４，１５はコンデンサ、１６はダ
イオード、１７，１８は電界効果トランジスタ
（FET）、１９は抵抗である。図中、第１図と同
符号のものは同じ機能を有する部分を示す。ここ
で、かように示されるものにおいて第１図と同一
な構成部に関する詳細説明を省略するが、第１図
装置を改良すべく構成させた点およびその作用は
つぎの如くである。

さて、第２図においてはサイリスタ１を点弧す
る場合、まずFET１７をオン制御信号（図示せ
ず）によつてオンさせる。ただし、この際FET
１８はこれも図示しないオフ制御信号によりオフ
しているものとする。

このとき、直流電源４により充電されたコンデ
ンサ１４の電荷は、 サイリスタ１ゲート→サイリスタ１カソード→
サイリスタ２カソード→サイリスタ２ゲート→
ダイオード１６→FET１７ を経由して流れ、サイリスタ１のゲートに順電流
を供給できる。つぎに、サイリスタ２のゲート接
合が逆回復してサイリスタ２の（カソード〜ゲー
ト）間が高インピーダンスになつても、（抵抗１
９→コンデンサ１３）の直列回路を経由してコン
デンサ１３の充電電流が流れるため、この抵抗１
９の値を小さく選択することによつてサイリスタ
１を点弧するに要するハイゲートドライブの電流
値を充分満足できることになる。つぎにコンデン
サ１３の充電電圧が上昇してダイオード１６が順
バイアスされると、電流は（抵抗１１〜ダイオー
ド１６）を介して流れ、以後オン期間を通じて抵
抗１１で制限された電流が流れ続けるものとな
る。

そして、導通状態にあるサイリスタ１をオフさ
せるには、FET１８を例えば前述のオフ制御信
号によりオンさせてFET１７をオン制御信号に
よりオフさせる。このとき、直流電源５により充
電されたコンデンサ１５の電荷は、まず ダイオード１６→コンデンサ１３→抵抗１９→
サイリスタ１カソード→サイリスタ１ゲート→
FET１８ を経由して流れ、コンデンサ１３の電荷を放電す
るとともにサイリスタ１の蓄積キヤリアを掃き出
させる。また、コンデンサ１３の放電が進むとサ
イリスタ２のカソード電位が下がり、サイリスタ
２のゲートが順バイアスされる。そのため電流
は、 コンデンサ１５→サイリスタ２ゲート→サイリ
スタ２カソード→サイリスタ１カソード→サイ
リスタ１ゲート→FET１８→コンデンサ１５ の経路で流れ、サイリスタ２が点弧させられる。
そして、サイリスタ２が点弧すると、直流電源６
により抵抗１２を介して充電されたコンデンサ３
の電荷が、 コンデンサ３→サイリスタ２アノード→サイリ
スタ２カソード→サイリスタ１カソード→サイ
リスタ１ゲート→コンデンサ３ を経由して放電し、サイリスタ１の蓄積キヤリア
を急速に掃き出すものとなる。なお、サイリスタ
１のゲート接合が逆回復するとゲート〜カソード
間のインピーダンスが高くなり、その値はサイリ
スタ１に並列に接続された抵抗９により決められ
る。また、このとき抵抗９の両端に発生する電圧
はほぼ直流電源５電圧で規制される。よつて、直
流電源６の電圧をサイリスタ１の許容ゲート逆電
圧より大きく選んでも、直流電源５の電圧を上記
許容ゲート逆電圧以下に選べば、上述した如きサ
イリスタ１のゲート接合が逆回復したのち、直流
電源６の電圧のうち直流電源５の電圧を超える分
は自動的にサイリスタ２が分担することになり極
めて好都合である。

以上説明したように本考案によれば、主電流供
給用サイリスタとゲート電流供給用サイリスタを
相反動作させ、そのターンオフ時のゲート電源を
切り換え、かつターンオン時のゲート順電流を十
分に補充し得る実用上極めて有用な装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の理解を容易にするため示した
本出願人による既出願を説明するための回路図、
第２図は本考案の一実施例の要部構成を示す回路
図である。 １，２…自己消弧形サイリスタ（サイリスタ）、
３，１３，１４，１５…コンデンサ、４，５，６
…直流電源、９，１１，１２，１９…抵抗、１６
…ダイオード、１７，１８…電界効果トランジス
タ（FET）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主電流の導通を行う第１の自己消弧形サイリス
   タのカソード端子と該第１の自己消弧形サイリス
   タのゲート電流の導通を行う第２の自己消弧形サ
   イリスタのカソード端子とを接続するとともに、
   該第２の自己消弧形サイリスタのアノード端子と
   第１の自己消弧形サイリスタのゲート端子との間
   に充電機能を有する第１のコンデンサを接続し、
   前記第１の自己消弧形サイリスタのゲート端子と
   第２の自己消弧形サイリスタのゲート端子との間
   に導通時に該第２の自己消弧形サイリスタのゲー
   トを順バイアスせしめる第１のスイツチング素子
   および充電機能を有する第２のコンデンサからな
   る直列回路を接続するとともに、第１の自己消弧
   形サイリスタのゲート端子に充電機能を有する第
   ３のコンデンサおよび導通時に該第１の自己消弧
   形サイリスタのゲートを順バイアスさせるための
   第２のスイツチング素子からなる第１の直列接続
   体を配し、かつ第１の自己消弧形サイリスタのカ
   ソード端子に抵抗およびコンデンサからなる第２
   の直列接続体を配するとともに、該第１の直列接
   続体と第２の直列接続体を直列接続し、前記第２
   の自己消弧形サイリスタのゲート端子にアノード
   側が接続されるダイオードのカソード側を前記第
   １の直列接続体と第２の直列接続体の接続点に接
   続し、前記第１の自己消弧形サイリスタのゲート
   端子およびカソード端子の間と第２の自己消弧形
   サイリスタのゲート端子およびカソード端子の間
   にそれぞれ抵抗を接続するように構成した自己消
   弧形サイリスタのゲート駆動回路。