JPH04588Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、ゲートターンオフサイリスタのオ
ン、オフを制御するゲート回路に関するものであ
る。

〔従来技術〕

従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において、１はゲートターンオフサイリ
スタ（以下GTOと略す）であつて、Ｇはゲート
電極、Ｋはカソード電極である。１０はオンゲー
ト電源であつて、オンゲート用スイツチ１１を介
して、GTO１にオンゲート電流Igを供給する。
１２はオフバイアス電源であつて、抵抗１３を介
してGTO１にオフバイアスゲート電流を供給す
る。１４はオフゲート電源であつて、ダイオード
１５、単巻変圧器１６の１次、２次巻線n₁，n₂及
びオフゲート用スイツチ１７とで閉回路を構成す
るように接続されている。１８はコンデンサであ
つて、単巻変圧器１６の１次巻線n₁とオフゲート
用スイツチ１７の両端間に並列に接続されてい
る。１９は複数個のダイオードが直列接続続され
たダイオード直列体で、単巻変圧器１６の２次巻
線n₂とGTO１のカソード、ゲート電極Ｇ，Ｋ間
と共に閉回路を構成するように接続されている。

次に動作について第２図を参考にして説明す
る。時刻t₁以前のGTO１のオン期間中は、スイ
ツチ１１がオン、スイツチ１７がオフされて、オ
ンゲート電流IgがGTO１へ供給されている。こ
のときGTO１のゲート、カソード電極Ｇ，Ｋ間
の電圧降下分に対して、ダイオード直列体１９の
電圧降下分を大きくしないと、オンゲート電流Ig
の一部がダイオード直列体１９及び単巻変圧器１
６の２次巻線n₂を通つて流れ、オンゲート電流Ig
が不足する。従つて、ダイオード直列体１９は複
数個のダイオードが直列に接続され、電圧降下分
が大きくなるようにしている。

時刻t₁において、オンゲート用スイツチ１１を
オフし、オフゲート用スイツチ１７をオンする
と、GTO１は、以下のようにして、逆方向のオ
フゲート電流Igを供給され、ターンオフする。す
なわち、スイツチ１７をオンすると、コンデンサ
１８の充電電圧Vcが単巻変圧器１６の１次巻線
n₁に印加され、２次巻線n₂にはn₂Vc／n₁の電圧
V₂が発生する。このとき、巻線変圧器１６の両
端の電圧はV₂＋Vc＝（n₁＋n₂）Vc／n₁となる。
この電圧値V₂＋Vcがコンデンサ１８の放電によ
り低下して、オフゲート電源１４の電圧Vogと等
しくなる時刻t₂までは、ダイオード１５はブロツ
クされ、GTO１のオフゲート電流Igはコンデン
サ１８から２次巻線n₂、電極Ｋ−Ｇ、ダイオード
直列体１９を通じて供給される。時刻t₂になる
と、単巻変圧器１６の２次電圧V₂はn₂Vog／
（n₁＋n₂）に電圧V₂と共に低下し、以後は時刻t₃
でオフゲート用スイツチ１７がオフされるまで、
オフゲート電源１４からダイオード１５を通じて
オフゲート電流Igが供給される。時刻t₃におい
て、オフゲート用スイツチ１７がオフされると、
オフゲート電源１４の電圧Vogとコンデンサ１８
の電圧Vcとの電圧差により、オフゲート電源１
４、ダイオード１５、単巻変圧器１６の２次巻線
n₂、コンデンサ１８の直列共振閉回路で振動を生
じ、コンデンサ１８はオフゲート電源１４の電圧
Vog以上に過充電される。その後、単巻変圧器１
６の２次巻線n₂のインダクタンスの作用により、
時刻t₄で２次電圧V₂の極性が反転する。従つて、
ダイオード直列体１９を流れる順電流は零になる
が、時刻t₄から逆回復時間が経過するまでダイオ
ード直列体１９は導通状態である。２次電圧V₂
の極性は反転しているので、ダイオード直列体１
９には逆電流が流れる。その後、ダイオード直列
体１９の逆回復時間が終了すると、ダイオード直
列体１９はオフ状態となる。

従来のGTOゲート回路は以上のように構成さ
れているので、ダイオード直列体１９の電圧降下
分が大きくなることと、ダイオード直列体１９に
おけるダイオードの直列接続により配線のインダ
クタンスが大きくなることとにより、単巻変圧器
１６の２次巻線電圧V₂を大きくする必要があり、
このため、オフゲート電源１４の容量が大きくな
り、効率が悪くなる。また、時刻t₄において、２
次電圧V₂は零になりダイオード直列体１９に流
れる順電流は零になるが、ダイオード直列体１９
のオフは、逆回復時間だけ遅れる。よつて、時刻
t₄以降において、ダイオード直列体１９は導通状
態であるため、単巻変圧器１６の２次巻線n₂によ
る極性が反転した２次電圧V₂がGTO１のゲート
−カソード間に加えられる。ダイオード直列体１
９の逆回復が完了すると、ダイオード直列体１９
はオフする。時刻t₃から時刻₄における順電流の
減衰が遅れると、逆回復時間は順電流の大きさに
依存するので、逆回復時間が長くなり逆回復時間
が終了するまでに２次巻線n₂からGTO１のゲー
ト−カソード間に加えられる電圧の絶対値はかな
り大きくなる。よつて、時刻t₄からダイオード直
列体１９の逆回復時間終了までの間に、GTO１
のゲートカソード、電極Ｇ，Ｋ間が過渡的に正電
位になつて、オンゲート電流が流れ、GTO１が
誤点弧する場合があるという欠点があつた。

〔考案の概要〕

この考案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、ダイオード直列体
１９の替りに電界効果トランジスタとダイオード
との直列回路を設けることにより、電圧降下分を
低減して効率を向上させ、かつGTO１の誤点弧
を防ぐことのできるGTOのゲート回路を提供す
ることを目的としている。

〔考案の実施例〕

以下、この考案の一実施例を図について説明す
る。第１図と同一部分は同一符号で示す第３図に
おいて、３０は電界効果型トランジスタであつ
て、ダイオード３１と共に同じ導通方向に直列接
続され、単巻変圧器１６の２次巻線n₂とGTO１
のカソード電極に、ゲート電極Ｇとでオフゲート
電流用の閉回路を構成するように接続されてい
る。３２は抵抗であつて、GTO１のカソード電
極Ｋと電界効果型トランジスタ３０のゲート電極
Ｇとの巻線に接続され、２次巻線n₂の電圧V₂が
加えられるようになされている。

次に動作について説明する。第３図には、電界
効果型トランジスタ３０としてｎチヤネル型の
MOSFETの例を示しており、この電界効果型ト
ランジスタ３０はゲート電極Ｇとソース電極Ｓと
間の電圧VGSがVGS約3Vのときにオンし、こ
の電圧（以下、スレツシヨルド電圧と呼ぶ）以下
のときにはオフするように動作する。次に、第４
図を参考にしてGTO１のオン、オフ動作を説明
する。時刻t₁以前のGTO１がオンしている期間
中は、電界効果型トランジスタ３０は、単巻変圧
器１６の２次電圧V₂が零であるため、オフして
いる。従つて、オンゲート電流Igが電界効果型ト
ランジスタ３０へ流れることはない。次に、時刻
t₁において、オンゲート用スイツチ１１をオフ
し、オフゲート用スイツチ１７をオンすると、単
巻変圧器１６の２次巻線n₂には、n₂Vc／n₁の電
圧V₂が発生し、この電圧V₂により電界効果型ト
ランジスタ３０がオンする。従つて、単巻変圧器
１６の２次巻線n₂の電圧V₂は、ダイオード３１
及び電界効果型トランジスタ３０等のオフゲート
電流用の閉回路を通じて、GTO１のカソード、
ゲート電極Ｋ，Ｇ間に印加され、図示のような負
極性のオフゲート電流Igが流れる。その後、コン
デンサ１８が放電し電圧Vc，V₂が低下して時刻
t₂になると、オフゲート電流Igはオフゲート電源
１４よりダイオード１５を通じて供給されるよう
になる。このとき、単巻変圧器１６の２次巻線n₂
の電圧V₂はn₂Vog／（n₁＋n₂）まで電圧Vcと共
に低下している。この電圧V₂は電界効果型トラ
ンジスタ３０のスレツシヨルド電圧よりも高い値
に設定されているために、電界効果型トランジス
タ３０はオンのままである。次に、時刻t₃におい
て、オフゲート用スイツチ１７をオフすると、コ
ンデンサ１８はオフゲート電源１４によりダイオ
ード１５、単巻変圧器１６の２次巻線n₂を介して
過充電される。このとき、単巻変圧器１６の２次
電圧V₂がスレツシヨルド電圧以下に低下する時
刻t₄になると、電界効果型トランジスタ３０はオ
フし、この電界効果型トランジスタ３０及びダイ
オード３１の電流はしや断される。その後、単巻
変圧器１６の２次巻線n₂のインダクタンスによ
り、２次電圧V₂の極性が反転する時刻t₅以降にお
いて、この２次電圧V₂はダイオード３１に逆電
圧として印加される。これは電界効果型トランジ
スタ３０のソース、ドレイン間がダイオード特性
を本質的に有しているためである。

以上のように、時刻t₄で電界効果型トランジス
タ３０をオフして、２次巻線n₂のインダクタンス
の作用によりダイオード３１に流れていたオフゲ
ート電流を強制的にしや断するようにしているの
で、ダイオード３１は、２次巻線n₂の２次電圧
V₂が反転する時刻t₅より前に逆回復することにな
る。このために時刻t₅以降に２次電圧V₂が反転し
たとしても、GTO１のゲート、カソード電極Ｇ，
Ｋ間は過渡的にも正電圧になつてオンゲート電流
が流れることはないので、誤点弧が生じることは
ない。

なお、上記実施例ではダイオード３１を電界効
果型トランジスタ３０のドレイン側に直列接続し
たものを示したが、ソース側に直列接続しても同
様の効果を奏する。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、電界効果型
トランジスタとダイオードとの直列接続体を介し
て、オフゲート電流をGTOに供給するように構
成したので、誤点弧が生じることがなく、また電
圧降下分が低減でき、かつ、配線のインダクタン
ス成分も低減でき、しがたつて、オフゲート回路
の効率を向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のGTOのゲート回路を示す回路
図、第２図は第１図の動作を示すタイミングチヤ
ート、第３図はこの考案の一実施例によるGTO
のゲート回路を示す回路図、第４図は第３図の動
作を示すタイミングチヤートである。 １……ゲートターンオフサイリスタ（GTO）、
１０……オンゲート電源、１１……オンゲート用
スイツチ、１２……オフバイアス電源、１３，３
２……抵抗、１４……オフゲート電源、１５，３
１……ダイオード、１６……単巻変圧器、１７…
…オフゲート用スイツチ、１８……コンデンサ、
１９……ダイオード直列体、３０……電界効果型
トランジスタ。なお、図中、同一符号は同一また
は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ゲートターンオフサイリスタのゲート電極とカ
   ソード電極間に第１のスイツチを介して接続され
   オンゲート電流を供給するオンゲート電源と、上
   記カソード電極とゲート電極間に接続されオフゲ
   ートバイアス電流を供給するオフバイアス電源
   と、上記カソード電極にカソード側が接続された
   第１のダイオードと、上記第１のダイオードのア
   ノード側に正電極が接続されたオフゲート電源
   と、上記カソード電極に２次巻線の一端が接続さ
   れた単巻変圧器と、一端が上記単巻変圧器の１次
   巻線に接続され、他端が上記オフゲート電源の負
   電極に接続された第２のスイツチと、上記単巻変
   圧器の１次巻線と上記第２のスイツチとで構成さ
   れる直列接続回路に並列に接続されたコンデンサ
   と、上記２次巻線に発生する２次電圧により制御
   されるように成された電界効果型トランジスタと
   第２のダイオードとが同一の導通方向に直列接続
   されて成りその一端が上記ゲート電極に接続され
   他端が上記２次巻線の他端に接続されて上記オフ
   ゲート電流を流すように成された直列回路とを備
   えたゲートターンオフサイリスタのゲート回路。