JPH04123516A - 絶縁形トランジスタ駆動回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、絶縁形トランジスタ駆動回路に関し、特にパ
ワー・トランジスタなどを駆動できる従来より小型の絶
縁形トランジスタ駆動回路に関する。

［従来技術］ 電動機のサーボシステムやインバータシステムの電力変
換回路においては、複数個のパワートランジスタスイッ
チを使用することが多い。その場合、これらパワートラ
ンジスタスイッチの駆動回路においては、それぞれグラ
ンドレベルが異なるため互いに絶縁が必要である。

第６図は、従来のパルストランスを用いたトランジスタ
駆動回路を示す。同図において、パルストランス６１に
は１次側に周波数の低いパルス信号を入力する。そして
、パルストランス６１の２次側出力によりトランジスタ
６５を駆動している。

また、第７図に示すようなトランジスタ駆動回路も用い
られている。同図の駆動回路は、補助電源７１．７２を
有し、フォトカップラ７３によりＰＷＭ信号（入力信号
）を入力する。フォトカップラ７３により入力信号と駆
動回路とは絶縁されている。入力ＰＷＭ信号は増幅され
、パワートランジスタ７５を駆動する。補助電源７１．
７２は、通常、絶縁用トランスを含むＤＣ−ＤＣコンバ
ータからなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、第６図のパルストランスを用いた駆動回路で
は、パルストランスの入力信号の周波数か低いため、ト
ランス自体が非常に大きなものとなる。これを小さくす
ればスイッチング特性が悪くなり、十分な駆動電力が得
られない。

一方、第７図の補助電源を用いたものはある程度の小型
化が可能である。しかし、例えばマイクロプロセッサを
用いたディジタルサーボなどで制御回路の小型化が進む
一方で、このような補助電源を持つトランジスタ駆動回
路が相対的に大きな容積を占めることになり、制御装置
全体の小型化の障害になっているのか現状である。

本発明は、上述の従来例における問題点に鑑み、従来よ
り小型の絶縁形トランジスタ駆動回路を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係る絶縁形トラン
ジスタ駆動回路は、高周波信号を供給する高周波信号供
給手段と、入力信号にしたかって該高周波信号を変調し
被変調波を出力する変調手段と、該被変調波に応じた高
周波電源電圧を生成する手段と、該高周波電源電圧を入
力する変圧器とを具備し、該変圧器の出力によりトラン
ジスタを駆動することを特徴とする。

また、高周波信号を供給する高周波信号供給手段と、該
高周波信号に応じた高周波電源電圧を生成する手段と、
該高周波電源電圧を入力する変圧器と、入力信号にした
がって該変圧器の出力をスイッチングするスイッチング
手段とを具備し、該スイッチング手段の出力によりトラ
ンジスタを駆動することを特徴とする。

［作　用コ 上記の本発明に係る絶縁形トランジスタ駆動回路によれ
ば、高周波信号供給手段により供給された高周波信号は
入力信号にしたがって変調される。

その被変調波に応じて、高周波電源電圧が生成され変圧
器に入力される。そして、この変圧器の出力に応じて、
トランジスタが駆動される。

また、変圧器に常時高周波電源電圧を入力するようにし
ておき、変圧器の出力を入力信号にしたがってスイッチ
ングするようにしてもよい。

変圧器の入力は高周波電源電圧であるので、変圧器の大
きさは小さいもので済む。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係るトランジスタ駆
動回路の回路図を示す。同図において、１は高周波信号
を出力する発振源（高周波信号供給手段）、２はアンド
回路（変調手段）を示す。

発振源１は１６ＭＨｚの高周波信号を出力する。

アンド回路２の一方の入力端子３には１５．５ｋＨｚの
ＰＷＭ　（パルス幅変調）信号が入力する。

アンド回路２のもう一方の入力端子には発振源１が接続
される。アンド回路２の出力端子はトランジスタ４のベ
ースに接続されている。トランジスタ４のエミッタは発
振源１に、コレクタはトランス６の１次巻線の一方の端
子に、それぞれ接続されている。トランス６のもう一方
の１次巻線入力端子には、＋５ＶのＤＣ電圧が供給され
ている。

トランジスタ４と＋５ＶのＤＣ電圧とは、高周波電源電
圧を生成する手段を形成する。

２巻線リアクトルであるトランス（変圧器）６は、具体
的には、直径６ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライトコアに１次
巻線１２ターン、２次巻線２０ターンの巻線を施したも
のである。

トランス６の２次巻線には、整流用のダイオード７か直
列に接続されている。また、負荷抵抗８（ｌｋΩ）が接
続されている。９は平滑コンデンサ、１０は駆動すべき
パワーＭＯＳＦＥＴを示す。

平滑コンデンサ９は、ＭＯＳＦＥＴ１０のゲート・ソー
ス間容量（１０００ｐＦ程度）を用いている。

以上のようにして、昇降圧形の１６ＭＨｚスイッチング
コンバータにより絶縁形のトランジスタ駆動回路を構成
した。この駆動回路は、電動機のサーボシステムに用い
るものである。コンバータのスイッチング周波数（１６
ＭＨｚ）の発振源１としては、サーボシステムの制御回
路に用いたマイクロプロセッサのクロック発振器を用い
た。

次に第１図を参照して、この駆動回路の動作を説明する
。

発振源１から供給される１６ＭＨｚの高周波信号は、ア
ンド回路２により入力ＰＷＭ信号にしたがって変調され
る。アンド回路２の出力である被変調波は、トランジス
タ４のベースに供給される。

トランジスタ４は、この被変調波にしたがってスイッチ
ングされ、これによりトランス６の１次巻線に高周波の
電源電圧が供給される。

トランス６の２次側の起電力は、整流用ダイオード７に
より整流され負荷抵抗８に供給される。

また、平滑コンデンサ９により平滑化されＦＥＴ１０を
駆動する。このように、スイッチングコンバータをＰＷ
Ｍ信号（１５，５ｋＨｚ）に応じて間欠動作させ、パワ
ーＭＯ５ＦＥＴＩＯのゲートにＰＷＭ波形の駆動電力を
得ている。

第２図に、トランス６の１次巻線電圧の波形例を示す。

横軸は時間を示し、１区分で２０ｎ　ｓ　ｅＣである。

縦軸は１次巻線電圧を示し、１区分で５ｖである。図か
ら分かるように、トランス４の１次巻線には、１６ＭＨ
ｚの高周波電源電圧が印加されている。

第３図に、パワーＭＯＳＦＥＴｌ０のゲート・ソース間
電圧（すなわち、この駆動回路の出力電圧）の波形例を
示す。横軸は時間を示し、１区分で２０μｓｅｃである
。縦軸はＦＥＴ１０のゲート・ソース間電圧を示し、１
区分で５ｖである。

図から分かるように、この駆動回路の出力電圧として１
５．５ｋＨｚの所望のＰＷＭ波形が得られていることが
分かる。

この例では、負荷抵抗８として１にΩを用いた場合、駆
動回路（コンバータ）の入力電力は約８５ｍＷ、出力電
力は約５０ｍＷであった。なお、損失の大部分は２巻線
リアクトルであるトラシス６によるものである。

上記実施例によれば、パルストランスのような大きなト
ランスを用いず、また第７回付番７１゜７２の補助電源
を用いていないので、全体の構成が非常に小型化できる
。また、１６ＭＨｚという高周波を用いているので、ト
ランス６は小さいものでよい。さらに、平滑コンデンサ
９としてはＭＯＳＦＥＴＩＯのゲート・ソース間容量を
用いているので、特にコンデンサを接続する必要はない
。

発振源１としては、制御回路に用いたマイクロプロセッ
サのクロック発振器を用いているので、特に新たに発振
源を用意する必要がない。

第４図は、本発明の第２の実施例に係るトランジスタ駆
動回路の回路図を示す。同図において、４１は高周波信
号を出力する発振源、４４はトランジスタを示す。発振
源４１は１６ＭＨｚの高周波信号を出力する。発振源４
１はトランジスタ４４のベースに接続されている。トラ
ンジスタ４４のコレクタはトランス４６の１次巻線の一
端に接続され、エミッタは接地されている。トランス４
６の１次巻線の他端には＋５■のＤＣ電圧が供給されて
いる。

トランス４６の２次巻線には、整流用のダイオード５１
とフォトカップラ５２のフォトトランジスタ（受光側）
とが直列に接続されている。同様に、このダイオード５
１などとは逆方向に、もう１組の整流用のダイオード５
３とフォトカップラ５４のフォトトランジスタ（受光側
）とが接続されている。５６は入力信号である１５．５
ｋＨｚのＰＷＭ信号源である。このＰＷＭ信号源５６は
フォトカップラ５２の発光ダイオード（発光側）に接続
されている。また、このＰＷＭ信号はインバータ５５を
介して、フォトカップラ５４の発光ダイオード（発光側
）に接続されている。

４８は第１口付番８と同じ負荷抵抗（ｌｋΩ）、４９は
第１回付番９と同じ駆動すべきＦＥＴのゲート・ソース
間容量を用いた平滑コンデンサである。駆動すべきＭＯ
ＳＦＥＴは第１図と同様であるので図示しない。

以上のように昇降圧形とフォワード形とを組み合わせ、
ＰＷＭ信号（１５，５ｋＨｚ）で切り替える駆動回路を
構成した。

第５図は、入力信号５６であるＰＷＭ信号と駆動回路の
出力である（不図示のＦＥＴの）ゲート・ソース間電圧
ＶＧＳの波形例を示す。

第４図および第５図を参照して、この駆動回路の動作を
説明する。

発振源４１から供給される１６ＭＨｚの高周波信号は、
トランジスタ４４のベースに供給される。

これにより、トランジスタ４は１６ＭＨｚにてスイッチ
ングされ、トランス４６の１次巻線に高周波電源電圧を
供給する。

入力ＰＷＭ信号はフォトカップラ５２の発光ダイオード
に入力する。また、インバータ５５を介して、フォトカ
ップラ５４の発光ダイオードに入力する。したがって、
トランス４６の出力は、第５図に示すようにＰＷＭ信号
がＨレベルの間（図の区間ＴＩ）はダイオード５１によ
り整流され、ＰＷＭ信号がＬレベルの間（図の区間Ｔ２
）はダイオード５３により整流される。この結果、第５
図に示すような出力電圧■。Ｓが得られる。

なお、上記の第１および第２の実施例でトランスは、空
芯でもよいし、薄膜トランスでもよい。

また、駆動する対象はトランジスタに限らず、ある程度
の駆動電力を必要とする素子を対象とてきる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、高周波で動作す
るスイッチングコンバータを用いて駆動回路を構成して
いるので、大きなパルストランスや補助電源を用いる必
要かなく、絶縁可能で小型のトランジスタ駆動回路を実
現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係るトランジスタ駆
動回路の回路図、 第２図は、第１図の駆動回路のトランスの１次巻線電圧
の波形例、 第３図は、第１図の駆動回路の出力電圧の波形例、 第４図は、本発明の第２の実施例に係るトランジスタ駆
動回路の回路図、 第５図は、第４図の駆動回路におけるＰＷＭ信号とゲー
ト・ソース間電圧ＶＧＳの波形例、第６図は、従来のパ
ルストランスを用いたトランジスタ駆動回路、 第７図は、従来の補助電源を用いたトランジスタ駆動回
路である。 １．４１・・・発振源、 ２・・・アンド回路、 ３．５６・・・ＰＷＭ信号、 ４．４４・・・トランジスタ、 ６．４６・・・トランス、 ７．５１．５３・・・ダイオード、 ８．４８・・・負荷抵抗、 ９．４９・・・平滑コンデンサ、 １０・・・ＭＯＳＦＥＴ。 ５２．５４・・・フォトカップラ、 ５５・・・インバータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波信号を供給する高周波信号供給手段と、入
   力信号にしたがって該高周波信号を変調し被変調波を出
   力する変調手段と、該被変調波に応じた高周波電源電圧
   を生成する手段と、該高周波電源電圧を入力する変圧器
   とを具備し、該変圧器の出力によりトランジスタを駆動
   することを特徴とする絶縁形トランジスタ駆動回路。
2. （２）高周波信号を供給する高周波信号供給手段と、該
   高周波信号に応じた高周波電源電圧を生成する手段と、
   該高周波電源電圧を入力する変圧器と、入力信号にした
   がって該変圧器の出力をスイッチングするスイッチング
   手段とを具備し、該スイッチング手段の出力によりトラ
   ンジスタを駆動することを特徴とする絶縁形トランジス
   タ駆動回路。