JPH023569B2 - - Google Patents

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JPH023569B2
JPH023569B2 JP56212005A JP21200581A JPH023569B2 JP H023569 B2 JPH023569 B2 JP H023569B2 JP 56212005 A JP56212005 A JP 56212005A JP 21200581 A JP21200581 A JP 21200581A JP H023569 B2 JPH023569 B2 JP H023569B2
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JP
Japan
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mos
fet
signal
transformer
load
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP56212005A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58111434A (ja
Inventor
Masaharu Matsushita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP56212005A priority Critical patent/JPS58111434A/ja
Publication of JPS58111434A publication Critical patent/JPS58111434A/ja
Publication of JPH023569B2 publication Critical patent/JPH023569B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は直流的な絶縁が必要であり、かつ負
荷の電圧を高速で切換えるための高速スイツチ回
路に関するものである。
従来、この種の回路として第1図および第2図
に示すものがあつた。第1図において、1は電
源、2は保護抵抗、3はバイポーラトランジス
タ、4は負荷、5はベース電流制限抵抗、6は整
流回路、7はトランス、8は制御回路、9は信号
入力端子である。
第2図において、第1図と同一符合は同一のも
のを示し、10はMOS−FET、11はパルスト
ランスである。なお、第1,2図において制御回
路8と、バイポーラトランジスタ3、および該制
御回路8とMOS−FET10のスイツチ回路部分
とはそれぞれトランス7およびパルストランス1
1で直流的な絶縁がなされている。
次に、本発明と類似点の多い第2図の従来回路
の動作について説明する。
トランジスタ3およびMOS−FET10がオフ
状態のときは電源1の出力電圧はほとんど負荷4
に印加されている。
次に第3図aの入力信号21が信号入力端子9
から制御回路8に入ると、一定パルス幅のゲート
電圧22がパルストランス11に加わり、これを
経てMOS−FET10を導通させる。それと同時
にトランジスタ3にもトランス7と整流回路6と
を介して駆動ベース電流23が流れる。すると、
負荷4はまず最初にスイツチ時間の短いMOS−
FET10により高速に短絡される。そして、こ
のMOS−FET10が非導通となる頃には、トラ
ンジスタ3が導通状態となつているので負荷4の
短絡状態が維持される。その後はDC/DCコンバ
ータと同じ方式で、制御回路8はトランス7に交
互に電流が流れるように発振を行う。この時、ト
ランス7の2次側には第4図bで示されるような
電圧24が現れる。この電圧24によつて、トラ
ンジスタ3が導通し続け、負荷4の両端の電圧は
零となる。尚第4図a,cは第3図a,cと同じ
信号21,23を示す。
次に入力信号21がオフになると、制御回路8
の発振が停止してトランジスタ3のベース電流が
流れなくなり、トランジスタ3は再び非導通とな
る。
従来の高速スイツチ回路は以上のように構成さ
れているので、スイツチのオン時間はMOS−
FET10のスイツチ速度により高速が得られる
が、オフ時間はトランジスタ3のスイツチ速度に
より制限されるという欠点があつた。例えば耐電
圧800Vの時、従来回路の一般的なスイツチング
スピードは1μsが限度であつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、特に負荷が容量
性の場合において、オフ時のスイツチングスピー
ドを速くするためのMOS−FETを用いて構成さ
れたスイツチ回路およびそれを高速で安定にスイ
ツチングさせるに必要なゲート電圧を作成する制
御回路を使用することにより、オン時間だけでな
くオフ時間についても100nsec以下の高速でスイ
ツチングのできる高速スイツチ回路を提供するこ
とを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第5図は本発明の一実施例による高速スイツチ
回路を示す。図において、1は電源、2は電源1
の両端間に負荷4と直列に接続された保護抵抗、
10は負荷4の両端を高速で短絡する第1の
MOS−FET、13は保護抵抗2に並列に接続さ
れ負荷4にす早く電源1の電圧を印加するための
第2のMOS−FET、8は信号入力端子9に負荷
を短絡すべき旨の制御信号が入力された時第1の
MOS−FET10をオンするための第1のオン信
号および第2のMOS−FETをオフ状態に保つ第
2のオフ信号を発生し、上記制御信号が入力され
なくなつた時第1のMOS−FET10をオフする
ためのオフ信号および第2のMOS−FET13を
オンするための第2のオン信号を発生する制御回
路、7はこの制御回路8の第1のオン信号を第1
のMOS−FET10のゲートに加える第1のトラ
ンスとしてのDC/DCコンバータ用トランス、1
6は上記制御回路8のオフ信号を第1のMOS−
FET10のゲートに加えるオフ用トランスとし
てのパルストランスであり、これは本実施例では
MOS−FETからなるスイツチ素子15のゲート
にオフ信号を入力しこのスイツチ素子15で第1
のMOS−FET10のゲート、ソース間を短絡す
ることによりオフ信号の伝達を行つている。また
14は上記制御回路8の第2のオン信号を第2の
MOS−FET13のゲートに入力するための第2
のトランスとしてのパルストランスである。なお
6はトランス7の出力を全波整流する整流回路、
11は第1のMOS−FET10のスイツチング速
度を速くするため信号の立上り時間を補うパルス
信号を伝達するパルストランス、12はこのパル
ストランス11からの信号を通し整流回路6の出
力電圧がパルストランス11に流れるのを阻止す
るためのダイオードである。
第6図に本回路の各部の動作波形を示す。
同図aは信号入力端子9に入力される制御回路
としての入力信号21、同図bはパルストランス
11から第1のMOS−FET10に送られるゲー
ト電圧22波形、同図cはトランス7の2次側出
力電圧24、同図dは整流回路6から第1の
MOS−FET10に送られる整流電圧25、同図
eはスイツチ素子15に印加されるゲート電圧2
6、同図fは第2のMOS−FET13のゲート電
圧27、同図gは第1のMOS−FET10のゲー
ト電圧28、同図hは負荷4の両端から出力され
る出力電圧29である。なお波形26と27との
時間差T1は波形26の立上りから第1のMOS−
FET10がオフになるまでの遅延時間である。
また、波形26のT2は第2のMOS−FET13を
オンにするときにおける第1のMOS−FET10
のゲートのチヤージアツプの防止及び波形25の
立下り部分を除去するために必要な時間である。
波形27のA部は第1のMOS−FET10のオン
動作により第2のMOS−FET13のゲートがチ
ヤージアツプするのを打ち消すための負電圧部で
ある。
次に動作について説明する。
入力信号21がない初期状態においては第1お
よび第2のMOS−FET10,13およびスイツ
チ素子15は全てオフの状態になつており、負荷
4には電源1の電圧が保護抵抗2を介して印加さ
れている。
次に入力信号21が信号入力端子9に入力され
ると、立上りを補償するゲート電圧22がパルス
トランス11とダイオード12とを介して第1の
MOS−FET10のゲートに印加される。すると
ほぼ同時に、トランス7および整流回路6を介し
て整流電圧25が第1のMOS−FET10のゲー
トに印加され、第1のMOS−FET10はオンと
なつて負荷4の両端を短絡状態にする。と同時に
波形22をパルストランス14に逆極性になるよ
うに印加し、第2のMOS−FET13のゲートに
負電圧を与え、安定なオフ状態を維持する。そし
て、入力信号21がある間は整流電圧25によつ
て第1のMOS−FET10はオン状態を続け、電
源1からの電流は第1のMOS−FET10と保護
抵抗2とを通つて流れる。
次に、入力信号21がオフになると、整流電圧
25はオフになるが、トランス7の逆起電力およ
び第1のMOS−FET10のゲート、ソース間の
容量分によつて第1のMOS−FET10のゲート
電圧はなかなかオフにならない。そこで、入力信
号21のオフと同時に、パルストランス16を介
してスイツチ素子15を駆動させるゲート電圧2
6を送り、スイツチ素子15をオンすることによ
り、第1のMOS−FET10のゲート電圧を強制
的にオフにして、第1のMOS−FET10のオフ
動作を早めている。
こうして、第1のMOS−FET10が十分オフ
になつた後、パルストランス14を介して第2の
MOS−FET13にゲート電圧27を印加する。
すると、負荷4には電源1から負荷4、第2の
MOS−FET13を介して電流が流れ、負荷4の
両端に浮遊容量が存在している場合でも迅速にス
イツチングされて、初期の電圧状態に戻る。その
後、第2のMOS−FETをオンにしていたパルス
27はオフ状態に戻り、その時パルストランス1
4が発生する逆起電力によつて第2のMOS−
FET13のゲートに逆電圧をかけ、第2のMOS
−FET13を急速にオフし、初期状態に戻る。
この様にして負荷4の両端の出力電圧の立上
り、立下り時間を100nsec以下にすることができ
る。
また、本実施例では高速でスイツチングを行う
ために発生する非動作側MOS−FETのゲート充
電による誤動作を防止するため、オン動作時にお
いては第2のMOS−FET13のゲート電圧27
を負電圧(第6図f,A部参照)にしてスイツチ
ングによつて発生するゲートの充電電圧分を打ち
消しており、オフ動作時においてはスイツチ素子
15のオン時間T2を第2のMOS−FET13のオ
ン時間を十分カバーできるように長くして、第1
のMOS−FET10のゲートがスイツチングによ
つて充電されるのを防いでいる。また、本装置は
トランスを使用しているので、入出力間に直流的
な絶縁をすることができ、出力回路が高電圧に浮
く場合でも問題なく使用できる。
第7図は本発明の他の実施例を示す。図におい
て、7a,7bはそれぞれ整流回路6a,6bを
介して第1および第2のMOS−FET10,13
にゲート電圧を供給するトランス、15a,15
bはそれぞれ第1および第2のMOS−FET1
0,13のゲート電圧を強制的にオフするスイツ
チ素子であり、ここでは共にMOS−FETを用い
ている。また16a,16bはそれぞれこのスイ
ツチ素子15a,15bにゲート電圧を印加する
パルストランスである。
この回路は基本的には第5図の実施例と同様の
動作を行うが、スイツチ素子15bを新たに設け
て第2のMOS−FET13をすばやくオフさせる
点、保護抵抗2が省略されているため負荷4もし
くは第1のMOS−FET10からの電流が必ず第
2のMOS−FET13を流れるようになつている
点およびパルストランス11が省略されたために
ゲート電圧の立上り速度が若干遅くなつた点で第
5図の実施例と異なつている。
なお、上記実施例では立上り補償のためのパル
ストランス11とダイオード12とを用いている
が、トランス7と整流回路6とで十分な電圧と立
上りとを得ることが可能であり、パルストランス
11とダイオード12とはなくても良い。
また、上記他の実施例では、第1のMOS−
FET10のオフ動作を早くするためスイツチ素
子15a,15bを用いているが、かわりに第1
のMOS−FET10のゲートに負電圧を印加して
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によればMOS−FET
をスイツチング動作のオン用とオフ用とに設けて
いるため、負荷に対して低いインピーダンスでス
イツチングを行うことができ、負荷が高速のスイ
ツチング動作の妨げになる浮遊容量等の容量性負
荷の場合であつても十分その性能を発揮できる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の高速スイツチ回路
を示す回路図、第3図および第4図は従来回路の
動作波形図、第5図はこの発明の一実施例による
高速スイツチ回路を示す回路図、第6図は第5図
の回路の動作波形図、第7図はこの発明の他の実
施例を示す回路図である。 1…電源、4…負荷、2…保護抵抗、10…第
1のMOS−FET、13…第2のMOS−FET、
8…制御回路、7…トランス(第1のトランス)、
16…パルストランス(オフ用トランス)、14
…パルストランス(第2のトランス)。なお図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電源と、 この電源に接続された負荷に並列に接続され該
    負荷を高速で短絡するための第1のMOS−FET
    と、 上記負荷に直列に接続され上記負荷に上記電源
    電圧を高速で印加するための第2のMOS−FET
    と、 負荷を短絡すべき旨の制御信号の入力時上記第
    1のMOS−FETをオンするための第1のオン信
    号および上記第2のMOS−FETのオフ状態を維
    持するための第2のオフ信号を発生し上記制御信
    号の入力停止時上記第1のMOS−FETをオフす
    るための第1のオフ信号および上記第2のMOS
    −FETをオンするための第2のオン信号を発生
    する制御回路と、 この制御回路の上記第1のオン信号を上記第1
    のMOS−FETに加える第1のトランスと、 上記制御回路の上記第1のオフ信号を駆動用の
    MOS−FETを介して上記第1のMOS−FETに
    加えるオフ用トランスと、 上記制御回路の第2のオフ信号及び第2のオン
    信号を上記第2のMOS−FETに加える第2のト
    ランスとを備えたことを特徴とする高速スイツチ
    回路。 2 上記制御回路の第2のオフ信号を第2の駆動
    用MOS−FETを経て、上記第2のMOS−FET
    に加える第2のオフ用トランスと、 上記第2のオン信号を上記第2のMOS−FET
    に加える第2のトランスとを備えたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の高速スイツチ回
    路。
JP56212005A 1981-12-24 1981-12-24 高速スイツチ回路 Granted JPS58111434A (ja)

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JP56212005A JPS58111434A (ja) 1981-12-24 1981-12-24 高速スイツチ回路

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2556905B1 (fr) * 1983-12-14 1989-07-13 Europ Agence Spatiale Circuit de commande pour transistor a effet de champ de puissance
JP5563050B2 (ja) * 2012-12-10 2014-07-30 株式会社東芝 ゲート駆動回路、およびパワー半導体モジュール

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US4286175A (en) * 1979-05-21 1981-08-25 Exxon Research & Engineering Co. VMOS/Bipolar dual-triggered switch

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