JPH03292764A - インバータモジュール - 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、交流電動機を可変速駆動するインバータ等に
使用されるトランジスタモジュールの構造及びこのトラ
ンジスタモジュールを使用したインバータ装置に関する
。

（従来の技術） 近年、交流電動機を可変速駆動するインバータ装置に対
して高集積化、高信頼性化の要求が高まっており、かか
るニーズに応えるべく複数のトランジスタを内蔵したト
ランジスタモジュールが実用化されている。

第４図に現在実用化されているトランジスタモジュール
ｌＯの外観図を示す。このトランジスタモジュール１０
はインバータを構成する６個のトランジスタを全て１つ
のパッケージにモジュール化したもので、このモジュー
ル１個でインバータが構成できるという便利なものであ
る。第５図にこのトランジスタモジュールｌＯの内部回
路図を示す。

このトランジスタモジュールｌＯは全ての端子を上面に
且つ同一平面上に配置したことによフて、各端子への接
続をプリント基板を利用して行なうことが出来、また、
ねじ止めによる接続端子としたことによって、装置の配
線作業の工数を軽減出来る。さらに第５図の内部回路図
に示す様に、トランジスタＴＲＩ、ＴＲ１，Ｔ１１５の
各コレクタ、トランジスタＴＲ２、ＴＲ４、ＴＲ［ｉの
各エミッタ、トランジスタＴＲＩ、ＴＲ３，ＴＲ５（７
）各エミッタと出力端子（Ｕ、Ｖ、ＩＩＩ）トを共用の
端子とすることによって端子数を少なくし、原価の低減
を実現している。

（発明が解決しようとする課題） 第４図の従来のトランジスタモジュール１０はトランジ
スタＴＲ２、ＴＲ４、ＴＲ６の各エミッタを共用し、１
つの端子（Ｎ）　として共通化しているために、以下に
述へる様な課題があった。

かかる課題を第６図に基づいて、トランジスタＴＲ２を
例として説明する。トランジスタＴＲ２を駆動するヘー
スドライブ回路６Ｂの出力はトランジスタモジュールｌ
Ｏの８２端子及びＮ端子に接続されているか、第４図か
ら判るように８２端子及びＮ端子は離れた位置に配置さ
れており、その結果、第６図にρ３．１４で示す様にペ
ーストライブ回路６ＢとトランジスタＴＲ２を結ぶ回路
中にインダクタンス（ｆ１３．ｆ１４　）が生じてしま
う。このインダクタンスＩ１．３　、１２　ａの影響に
よって、モジュール内部のトランジスタのチップに実際
に印加されるヘース信号に遅れを生し、トランジスタの
スイッチングスピードがトランジスタチップの木来持っ
ているスピードよりも遅くなってしまうという弊害が発
生する。また、第６図に示すインダクタンス旦。

１１ａには、トランジスタのスイッチングに伴なって不
連続で高い変化率（ｄｉ／ｄｔ）を持フた電流が流れる
ために、このインダクタンスｆｉＩ、Ｉｌａの両端には
高いサージ電圧（ｅ−ρ・ｄｉ／ｄｔ）が発生し、トラ
ンジスタチップを過電圧により破壊し易いなどの弊害が
生している。

すなわち、インバータの小型化５高信頼化の要求か高ま
り、この要求に応えるためにインバータを構成するトラ
ンジスタを１つのパッケージに集積したトランジスタモ
ジュールが実用化されている（例えば６ｉｎ！モジユー
ルなど）。かがる従来のトランジスタモジュールては端
子数を少なくするために、互いに接続されるエミッタな
どを共通化した１つの端子としている。しかし、このよ
うに端子を共用することによって、各トランジスタのエ
ミッタ線のインダクタンスか犬きくなって動作特性に影
響を与え、トランジスタ本来の性能が発揮できないとい
う弊害か生しているのである。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本
発明の目的は、第５図に示す様な内部回路のトランジス
タモジュールにおいて内部インダクタンスを小さくし、
トランジスタの特性を損なうことなくエミッタ端子等を
共用化して、最低限の端子数で良好な特性を得るトラン
ジスタモジュール及びそれを用いたインバータ装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明はトランジスタモジュールに関して、本発明の上
記目的は、エミッタが互いに接続された複数のトランジ
スタと、前記トランジスタの各ベース端子と同一もしく
は近傍の平面上で前記トランジスタの各エミッタを接続
し、かつ前記ベース端子の各近傍を通って配置され、前
記各トランジスタに共通のエミッタ端子に接続される導
体とを設けることによって達成される。また、他のトラ
ンジスタモジュールは、エミッタが互いに接続された第
１のトランジスタ群と、コレクタが互いに接続された第
２のトランジスタ群と、前記第１のトランジスタ群の各
エミッタを接続し共通のエミッタ端子に接続される第１
の導体と、前記第２のトランジスタ群の各コレクタを接
続し共通のコレクタ端子に接続されると共に、前記第１
の導体と隣り合って平行に配置された第２の導体とを設
けることによって達成され、本発明のインバータ装置は
上記トランジスタモジュールを具備し、前記トランジス
タモジュールを使用し、前記トランジスタモジュールの
各端子を配線パターンによって接続するプリント基板を
備えたインバータ装置において、前記トランジスタを駆
動するペースドライブ回路から前記トランジスタモジュ
ールのベース端子の近傍に至る区間は、前記ベースドラ
イブ回路から出力されるベース信号配線パターンと隣り
合って平行に配置され、前記ベース端子の近傍から前記
共通のエミッタ端子に至る区間は、前記各エミッタを接
続する導体に平行して配置されるエミッタ信号配線パタ
ーンを設けることによって達成される。

（作用） 本発明のトランジスタモジュールは、トランジスタモジ
ュール内部にあって、各ベース端子の近傍を通って各エ
ミッタを接続し、共通のエミッタ端子に接続される導体
と、プリント基板上にあって、この導体に平行して配置
されているエミッタ信号配線パターンが近接してかつ平
行しているために、お互いにインダクタンスをキャンセ
ルする様に作用する。すなわち、ベースドライブ回路か
ら出力されたエミッタ信号線は、ベース端子の近傍から
エミッタ信号配線パターンによって離れた位置にある共
通エミッタ端子に配線されるが、このパターンの直下に
ある導体によって直ぐ折返してベース端子近傍まで戻っ
て来るので、この間のインダクタンスを極めて小さくす
ることが出来る。また、ベースドライブ回路からベース
端子までの間は、ベース信号配線パターンとエミッタ信
号配線パターンを隣り合って平行に配置することによっ
てインダクタンスを小さくてきるので、結局ベースドラ
イブ回路からトランジスタのチップに至るまでインダク
タンスの極めて小さな配線を実現できる。

本発明によれば複数のトランジスタを集積し、かつ端子
ぼを少なくできるので、作業工数を少なくすることがで
き、また信頼性に優れた小型のインバータ装置を実現で
きる。

（実施例） 以下に本発明の実ＴＪ’ｍ例を説明する。

第１図に本発明によるトランジスタモジュールの外観図
と、インバータとして配線する際の実装配線図の例を示
す。図中てトランジスタモジュール１の端子配列は第４
図の従来の例と同一である。また、これらの端子に対す
る配線はプリント基板２によって実現されており、この
モシュルの内部回路は第５図で示した回路と同様である
。

第１図において、符号３で示す部分がトランジスタＴＲ
２、ＴＲ４、Ｔｌ１６の各エミッタを接続する導体であ
り、各ベース端子Ｂ２．Ｂ４，８６の近傍を通って配置
されている。また、プリント基板２上にはエミッタ信号
配線パターン４が、各エミッタを接続する導体３に対し
て丁度上になるように、かつ平行に設けられている。第
２図にトランジスタモジュール１の内部の配線構造の例
を示す。第２図に示すようにトランジスタＴＲ２，ＴＲ
４ＴＲ６の各エミッタを接続する導体３は、各ベース端
子８２．Ｂ４，８６とほぼ同じ高さの位置（つまり、近
傍の平面上）において各エミッタを接続している。また
、各トランジスタのチップから導体３の各エミッタの接
続部までの配線は、図に示すようにベース端子の配線と
平行して配線されるように工夫されている。

この様な内部の配線構造によって、例えばトランジスタ
ＴＲ２に関して説明すると、■で示す部分及びＢ２端子
に、ベースドライブ回路から出力されるエミッタ信号及
びベース信号を接続できれば、前述した様な内部インダ
クタンスによる弊害は発生しない、しかし、０部でエミ
ッタ信号を接続するためには端子を増やすことになり、
本発明の目的に反する。そこで、第１図に示す様にプリ
ント基板２上に０部の直ぐ真上にエミッタ信号配線パタ
ーン４を設け、０部で各ベースドライブ回路から出力さ
れるエミッタ信号を接続している。この０部及び０部の
間の配線経路は、■部−Ｎ＠子−〇部という経路であり
、物理的な配線長は長いものの、その間に折り返して平
行して配線されていることからインダクタンスは極めて
小さい。よって、０部に接続されたエミッタ信号は、等
価的に０部に接続されたことに等しい。

また、第３図に本発明によるトランジスタモジュール１
の内部配線構造の他の例を示す。この例においては、各
エミッタを接続する導体３と各ベース端子８２，４１４
　、ＢＳと各トランジスタチップに至るまでの配線８を
ツイストペア線８を使用して行なっている。その目的は
、０部からトランジスタのチップまでのインダクタンス
を小さくすることである。しかしながら、この場合は第
３図から明らかなように、各トランジスタのエミッタの
配線が板状の導体３による配線とツイストペア線８によ
る配線の２つの経路を持ってしまう。そのため、本来は
板状の導体３を流れていたエミッタ電流がツイストペア
線８に流れることがある。この対策としては、第３図に
示すようにツイストへアＭ８をフェライトリングコア７
に通すことが有効であり、ツイストペア線８に流れる電
流を信号電流のみにすることができる。

本実施例ではトランジスタＴＲＩ、ＴＲ３，ＴＲ５の各
コレクタを接続する導体も、第１図中て符号５に示す様
に、また第２図中で符号５に示す様に各エミッタを接続
する導体３と平行に隣り合って配置しであるため、Ｐ端
子及びＮ端子の間の内部インダクタンスを極めて小さく
することかできる。なお、本発明による構造によって内
部インダクタンスを極めて小さくすることができるが、
残念ながら完全に無くすることは困難である。そのため
、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴなどの様に高速で高いｄｉ
／ｄｔを実現できるトランジスタを使用する場合には、
極わずかに残存するインダクタンスによって前述した様
な弊害が発生する。この弊害を解決するためには、ｒＧ
ＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴのゲートに直列に接続されるゲー
ト抵抗の値をトランジスタの配置に応じて調整する（　
ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴはゲート抵抗によってスイッ
チングスピードを可変できる）などの対策が必要である
。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、複数のトランジスタを
内蔵したトランジスタモジュールにおいて、端子を共通
化することによって最低限の端子数としたトランジスタ
モジュールを、トランジスタの動作特性に影響を与える
ことなく実現することができる。その結果、高集積化に
よる小型化高信頼性化を実現し、かつ性能を確保したイ
ンバータ装置を実現てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトランジスタモジュールの外観図
とインバータとして配線する際の実装配線図、第２図は
本発明によるトランジスタモジュールの内部配線構造の
例を示す図、第３図は本発明によるトランジスタモジュ
ールの内部配線構造の他の例を示す図、第４図は本発明
の対象となるトランジスタモジュールの従来技術の外観
図、第５図はその内部回路、第６図は本発明が解決しよ
うとする課題を説明するための回路図である。 １、ｌＯ・・・トランジスタモジュール、２・・・プリ
ント基板、３・・・導体、４・・・エミッタ信号配線パ
ター５・・・各コレクタを接続する導体、 ６Ａ、６Ｂ ベースドライブ回路、 ７・・・フエライ リングコ ８・・・ツイストペア線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エミッタが互いに接続された複数のトランジスタと
   、前記トランジスタの各ベース端子と同一もしくは近傍
   の平面上で前記トランジスタの各エミッタを接続し、か
   つ前記ベース端子の各近傍を通って配置され、前記各ト
   ランジスタに共通のエミッタ端子に接続される導体とを
   備えたことを特徴とするトランジスタモジュール。 ２、前記各端子はモジュールの上面に形成された凸部上
   に設けられ、前記各エミッタを接続する導体は絶縁材で
   被覆されており、前記絶縁材を含む前記導体の高さが前
   記凸部の上面と同一の高さになる様に配置されている請
   求項１に記載のトランジスタモジュール。 ３、エミッタが互いに接続された第１のトランジスタ群
   と、コレクタが互いに接続された第２のトランジスタ群
   と、前記第１のトランジスタ群の各エミッタを接続し共
   通のエミッタ端子に接続される第１の導体と、前記第２
   のトランジスタ群の各コレクタを接続し共通のコレクタ
   端子に接続されると共に、前記第１の導体と隣り合って
   平行に配置された第２の導体とを備えたことを特徴とす
   るトランジスタモジュール。 ４、請求項２又は３に記載のトランジスタモジュールを
   使用し、前記トランジスタモジュールの各端子を配線パ
   ターンによって接続するプリント基板を備えたインバー
   タ装置において、前記トランジスタを駆動するベースド
   ライブ回路から前記トランジスタモジュールのベース端
   子の近傍に至る区間は、前記ベースドライブ回路から出
   力されるベース信号配線パターンと隣り合って平行に配
   置され、前記ベース端子の近傍から前記共通のエミッタ
   端子に至る区間は、前記各エミッタを接続する導体に平
   行して配置されるエミッタ信号配線パターンを具備して
   いることを特徴とするインバータ装置。