JPH07184367A - 電力トランジスタを緩やかにターンオフするための制御回路 - Google Patents
電力トランジスタを緩やかにターンオフするための制御回路Info
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- JPH07184367A JPH07184367A JP6084305A JP8430594A JPH07184367A JP H07184367 A JPH07184367 A JP H07184367A JP 6084305 A JP6084305 A JP 6084305A JP 8430594 A JP8430594 A JP 8430594A JP H07184367 A JPH07184367 A JP H07184367A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/165—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/166—Soft switching
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に誘導性負荷用の半導体電力トランジスタ
を緩やかにターンオフするための制御回路を提供する。 【構成】 そのスイッチを流れる負荷電流を制限する手
段R1,R2,18と、計時及び制御回路19,6,1
1,12,13とを具備し、指令パルスの持続時間にか
かわりなく、最大負荷電流値に達したときに所定の遅延
をもってスイッチを緩やかにターンオフするのを保証
し、それによって、負荷電流制限フェーズ中スイッチを
介しての電力放散を所定値内に保持し、かつ、ターンオ
フ過電圧を所定レベル内に保持する。
を緩やかにターンオフするための制御回路を提供する。 【構成】 そのスイッチを流れる負荷電流を制限する手
段R1,R2,18と、計時及び制御回路19,6,1
1,12,13とを具備し、指令パルスの持続時間にか
かわりなく、最大負荷電流値に達したときに所定の遅延
をもってスイッチを緩やかにターンオフするのを保証
し、それによって、負荷電流制限フェーズ中スイッチを
介しての電力放散を所定値内に保持し、かつ、ターンオ
フ過電圧を所定レベル内に保持する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、誘導性負荷を制御す
る電力トランジスタを緩やかにターンオフするための制
御回路に関する。
る電力トランジスタを緩やかにターンオフするための制
御回路に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】よく知
られた事実であるが、今日の電気負荷用駆動回路は、バ
イポーラトランジスタ、MOS技術の電界効果電力トラ
ンジスタ等の半導体スイッチング電力デバイスをたくさ
ん使用している。
られた事実であるが、今日の電気負荷用駆動回路は、バ
イポーラトランジスタ、MOS技術の電界効果電力トラ
ンジスタ等の半導体スイッチング電力デバイスをたくさ
ん使用している。
【0003】かかるデバイスは、調節中の状態と対比し
て、完全なオープン状態か又は完全なクローズ状態のい
ずれかで作動させ、オープン状態からクローズ状態に及
びその逆にスイッチングするときの短い遷移中に主とし
て発生するスイッチ電力損失を最小限に抑えることが好
ましい。
て、完全なオープン状態か又は完全なクローズ状態のい
ずれかで作動させ、オープン状態からクローズ状態に及
びその逆にスイッチングするときの短い遷移中に主とし
て発生するスイッチ電力損失を最小限に抑えることが好
ましい。
【0004】基本的に誘導性負荷を制御するこのような
デバイスを使用することは、完全に満足な解決法を未だ
持っていないいくつかの重大な問題を提出する。
デバイスを使用することは、完全に満足な解決法を未だ
持っていないいくつかの重大な問題を提出する。
【0005】例えば、エミッタが(エミッタ電流を測定
する低い値の抵抗器を付加的に介して)接地され、コレ
クタが誘導性負荷Lを介して正電源VSに接続された
(NPN型の)バイポーラ電力トランジスタについて考
えてみると、スイッチング損失を実質的になくしてオー
プン状態からクローズ状態に当該トランジスタを至らせ
ることができるようにすることが高く評価されるであろ
う。なぜならば、初期値が0でその初期値が負荷インダ
クタンスに対して線形的に大きくなるという負荷を介し
て電流が流れ始めるからである。
する低い値の抵抗器を付加的に介して)接地され、コレ
クタが誘導性負荷Lを介して正電源VSに接続された
(NPN型の)バイポーラ電力トランジスタについて考
えてみると、スイッチング損失を実質的になくしてオー
プン状態からクローズ状態に当該トランジスタを至らせ
ることができるようにすることが高く評価されるであろ
う。なぜならば、初期値が0でその初期値が負荷インダ
クタンスに対して線形的に大きくなるという負荷を介し
て電流が流れ始めるからである。
【0006】負荷抵抗が無視しうる場合には、一定時間
にわたって非常に高い電流レベルに達し、負荷及びスイ
ッチの双方に害を与える可能性がある。
にわたって非常に高い電流レベルに達し、負荷及びスイ
ッチの双方に害を与える可能性がある。
【0007】強磁性回路を含む誘導性負荷の場合、問題
はより一層重大である。
はより一層重大である。
【0008】その場合、特定の電流レベルにおいて、そ
の磁気回路は飽和し、負荷インダクタンスは急峻にかつ
劇的に降下し、結果として負荷電流が急速に増大する。
の磁気回路は飽和し、負荷インダクタンスは急峻にかつ
劇的に降下し、結果として負荷電流が急速に増大する。
【0009】そのような過負荷状況を避けるために長い
間知られてきたことは、誘導性負荷を制御するためのス
イッチを、負荷インダクタンス及び最大許容電流に相関
させた制限された時間で切り替えなければならないとい
うこと、又はその代わりに、完全な導通状態から、所定
のレベルで負荷電流を保持する中間制御状態に、スイッ
チを駆動するのに有効な自動的作動型負荷制限回路を、
スイッチに設けなければならないということである。
間知られてきたことは、誘導性負荷を制御するためのス
イッチを、負荷インダクタンス及び最大許容電流に相関
させた制限された時間で切り替えなければならないとい
うこと、又はその代わりに、完全な導通状態から、所定
のレベルで負荷電流を保持する中間制御状態に、スイッ
チを駆動するのに有効な自動的作動型負荷制限回路を、
スイッチに設けなければならないということである。
【0010】しかしながら、そのような対策は、当該問
題を部分的にしか解決することができない。
題を部分的にしか解決することができない。
【0011】前者の場合、実際に、高速なスイッチング
オフがトランジスタのコレクタに過電圧を発生させ、こ
の電圧は、スイッチングオフが高速であればあるほど一
層高くなり、それ故、構成部品が故障し、負荷が誤動作
し、又は望ましくない損傷を受ける可能性がある。
オフがトランジスタのコレクタに過電圧を発生させ、こ
の電圧は、スイッチングオフが高速であればあるほど一
層高くなり、それ故、構成部品が故障し、負荷が誤動作
し、又は望ましくない損傷を受ける可能性がある。
【0012】後者の場合、電流制限回路が設けられ、負
荷電流が一定の最大レベルに設定されるので、該誘導器
のリアクタンス効果(reactive effect) が損なわれてし
まう。
荷電流が一定の最大レベルに設定されるので、該誘導器
のリアクタンス効果(reactive effect) が損なわれてし
まう。
【0013】このことは、該誘導器が抵抗性負荷として
作用し、負荷における電圧降下が、制限器によって強制
される電流に内部抵抗を乗じたものに等しくなる、とい
うことを意味する。
作用し、負荷における電圧降下が、制限器によって強制
される電流に内部抵抗を乗じたものに等しくなる、とい
うことを意味する。
【0014】内部抵抗が低い場合には、電源電圧がほぼ
完全にトランジスタに印加され、トランジスタは大量の
電力を放散する。
完全にトランジスタに印加され、トランジスタは大量の
電力を放散する。
【0015】この状態は、非常に短時間ならば耐えうる
ものであるが、確実にトランジスタの加熱を誘発し、や
がては最終的にトランジスタを破壊する。
ものであるが、確実にトランジスタの加熱を誘発し、や
がては最終的にトランジスタを破壊する。
【0016】かくして、この場合においてさえも、トラ
ンジスタのターンオフは、必要であり、前者の場合と同
じ問題をもたらす。
ンジスタのターンオフは、必要であり、前者の場合と同
じ問題をもたらす。
【0017】一般に実践されてきたことであるが、スイ
ッチのオープンに伴う欠点を避けるため、負荷が許す場
合には、再循環ダイオード(recirculation diode) 、場
合によってはツェナーダイオードを設けて、誘導器の無
効エネルギー(reactive energy) を放散し、あるいは可
能であれば、容量性要素及び抵抗性要素からなる緩衝回
路(snubbing circuit)をスイッチと並列に設けて、誘導
器の無効エネルギーを容量性エネルギーに変換し、それ
を抵抗性要素を通して徐々に放散する。
ッチのオープンに伴う欠点を避けるため、負荷が許す場
合には、再循環ダイオード(recirculation diode) 、場
合によってはツェナーダイオードを設けて、誘導器の無
効エネルギー(reactive energy) を放散し、あるいは可
能であれば、容量性要素及び抵抗性要素からなる緩衝回
路(snubbing circuit)をスイッチと並列に設けて、誘導
器の無効エネルギーを容量性エネルギーに変換し、それ
を抵抗性要素を通して徐々に放散する。
【0018】このような回路がスイッチングオフ過電圧
を効果的に制限するためには、それらの回路は適当なサ
イズのものである必要があり、それ故、構成部品として
は、大量の瞬時電力に耐え、一時的に大量のエネルギー
を蓄えることができるものを使用する必要がある。
を効果的に制限するためには、それらの回路は適当なサ
イズのものである必要があり、それ故、構成部品として
は、大量の瞬時電力に耐え、一時的に大量のエネルギー
を蓄えることができるものを使用する必要がある。
【0019】したがって、回路は、どうしても巨大で、
高価で、制御デバイスの中に統合するのが困難なものに
なってしまう。
高価で、制御デバイスの中に統合するのが困難なものに
なってしまう。
【0020】加えて、それらの回路は、スイッチがオー
プンのときに作動するのみであろうから、酷使されるこ
とになる。
プンのときに作動するのみであろうから、酷使されるこ
とになる。
【0021】
【課題を解決するための手段及び作用】かかる欠点は、
電力トランジスタ用の緩やかなターンオフ制御回路によ
って回避され、この発明によれば、該制御回路において
は、誘導性負荷の無効エネルギーは、ある被制御過電圧
のところで、該スイッチデバイス自身内で放散せしめら
れ、該スイッチデバイスは、所定の時間内に最大値から
0値まで徐々にオープンされる。
電力トランジスタ用の緩やかなターンオフ制御回路によ
って回避され、この発明によれば、該制御回路において
は、誘導性負荷の無効エネルギーは、ある被制御過電圧
のところで、該スイッチデバイス自身内で放散せしめら
れ、該スイッチデバイスは、所定の時間内に最大値から
0値まで徐々にオープンされる。
【0022】この発明の他の態様によれば、スイッチが
オープンし始める時刻は、所定の最大負荷電流に達した
ことによって設定され、これは、回路に与えられる指令
パルスの持続時間にかかわりなく達するべきこの最大電
流を規定する保持回路を使用してなされる。
オープンし始める時刻は、所定の最大負荷電流に達した
ことによって設定され、これは、回路に与えられる指令
パルスの持続時間にかかわりなく達するべきこの最大電
流を規定する保持回路を使用してなされる。
【0023】このように、誘導性負荷に印加される電流
パルスは、負荷インダクタンスの変動性及び指令パルス
の持続時間によって影響されることはない。
パルスは、負荷インダクタンスの変動性及び指令パルス
の持続時間によって影響されることはない。
【0024】この発明の更なる態様によれば、スイッチ
がオープンし始める時間は、最大負荷電流に達した後の
所定の時間に設定され、前記電流はその所定の時間を通
して保持されており、制御された電力放散がスイッチに
おいて発生可能であり、新しいスイッチオンはその活性
化時間よりも長い時間、該回路によって阻止され、それ
によって1以下のスイッチデューティサイクル(a switc
h duty cycle below unity) 、それ故瞬時放散電力より
都合よく小さい平均放散電力を提供する。
がオープンし始める時間は、最大負荷電流に達した後の
所定の時間に設定され、前記電流はその所定の時間を通
して保持されており、制御された電力放散がスイッチに
おいて発生可能であり、新しいスイッチオンはその活性
化時間よりも長い時間、該回路によって阻止され、それ
によって1以下のスイッチデューティサイクル(a switc
h duty cycle below unity) 、それ故瞬時放散電力より
都合よく小さい平均放散電力を提供する。
【0025】そのような手段によって、トランジスタス
イッチは、それに印加される指令信号の変化する持続時
間とは全く独立に作用するようにすることができ、この
ことは、かかる指令がマニュアルで発行される場合に明
らかに有利となり、それ故、広範な変動に対して責任が
ある。
イッチは、それに印加される指令信号の変化する持続時
間とは全く独立に作用するようにすることができ、この
ことは、かかる指令がマニュアルで発行される場合に明
らかに有利となり、それ故、広範な変動に対して責任が
ある。
【0026】これらの利益は、電力トランジスタ用の緩
やかなターンオフ制御回路であって、電流制限回路と、
所定の負荷電流にて活性化される計時ランプ発生器(tim
ingramp generator) と、前記ランプ発生器に結合され
て前記ランプに対して線形的に変化する電気信号を該制
限回路に印加する、好ましくは相互コンダクタンスの種
類の増幅器と、該ランプ発生器が活性化している間、該
入力指令信号を活性化レベルに保持する回路と、前記ラ
ンプ発生器用リセット回路と、を具備するものによって
達成される。
やかなターンオフ制御回路であって、電流制限回路と、
所定の負荷電流にて活性化される計時ランプ発生器(tim
ingramp generator) と、前記ランプ発生器に結合され
て前記ランプに対して線形的に変化する電気信号を該制
限回路に印加する、好ましくは相互コンダクタンスの種
類の増幅器と、該ランプ発生器が活性化している間、該
入力指令信号を活性化レベルに保持する回路と、前記ラ
ンプ発生器用リセット回路と、を具備するものによって
達成される。
【0027】
【実施例】本発明の特徴及び利益は、以下の好ましい実
施例の説明及び添付図面から、より明確に理解すること
ができる。
施例の説明及び添付図面から、より明確に理解すること
ができる。
【0028】図1について説明する。電力トランジスタ
3のための制御回路は、通常の駆動段2と、論理OR入
力ゲート5と、制御信号VIN及び基準電圧E1を入力
として受信する、好ましくはヒステリシス信号比較器型
の入力受信器要素4と、を具備する。
3のための制御回路は、通常の駆動段2と、論理OR入
力ゲート5と、制御信号VIN及び基準電圧E1を入力
として受信する、好ましくはヒステリシス信号比較器型
の入力受信器要素4と、を具備する。
【0029】トランジスタ3(例えばNPN型)のコレ
クタは、正電源VSから供給される誘導性負荷4に接続
され、そのエミッタは、10-2オームのオーダの低抵抗
を有する測定抵抗器R2を介してグランドに接続され
る。
クタは、正電源VSから供給される誘導性負荷4に接続
され、そのエミッタは、10-2オームのオーダの低抵抗
を有する測定抵抗器R2を介してグランドに接続され
る。
【0030】トランジスタ3のベースは、駆動段2から
の出力17によって制御される。
の出力17によって制御される。
【0031】トランジスタ3のエミッタは、抵抗器R1
を介して演算増幅器18の非反転入力に接続され、演算
増幅器18の反転入力は、基準電圧E2に接続される。
を介して演算増幅器18の非反転入力に接続され、演算
増幅器18の反転入力は、基準電圧E2に接続される。
【0032】増幅器18の出力は、駆動段2に接続さ
れ、エミッタ電流(これは、ベース電流がなければ、誘
導器4を通る負荷電流ILに等しくなる)をIM*R2
=E2となるような最大値IMに制限するよう駆動段2
を制御する。
れ、エミッタ電流(これは、ベース電流がなければ、誘
導器4を通る負荷電流ILに等しくなる)をIM*R2
=E2となるような最大値IMに制限するよう駆動段2
を制御する。
【0033】該制御回路は、さらに、複数の増幅器/ヒ
ステリシス比較器6,12,13と、相互コンダクタン
ス増幅器11と、電圧ランプ発生回路(定電流IG発生
器7、トランジスタ8、及びキャパシタ9を具備する)
と、バッファ又はインピーダンスアイソレータ10と、
信号インバータ15と、論理ANDゲート14と、トラ
ンジスタ16と、を具備する。
ステリシス比較器6,12,13と、相互コンダクタン
ス増幅器11と、電圧ランプ発生回路(定電流IG発生
器7、トランジスタ8、及びキャパシタ9を具備する)
と、バッファ又はインピーダンスアイソレータ10と、
信号インバータ15と、論理ANDゲート14と、トラ
ンジスタ16と、を具備する。
【0034】比較器6の反転入力は、比較器18の非反
転入力に接続され、比較器6の非反転入力は、基準電圧
E3に接続される。
転入力に接続され、比較器6の非反転入力は、基準電圧
E3に接続される。
【0035】比較器6の出力は、トランジスタ8のベー
スに接続され、そのトランジスタのコレクタは、発生器
7から電力を供給され、エミッタは、グランドに接続さ
れる。
スに接続され、そのトランジスタのコレクタは、発生器
7から電力を供給され、エミッタは、グランドに接続さ
れる。
【0036】キャパシタ9は、そのコレクタとそのエミ
ッタとの間に接続される。
ッタとの間に接続される。
【0037】そのコレクタは、また、バッファ10の入
力に接続され、そのバッファの出力は、増幅器11の非
反転入力に接続され、その増幅器の反転入力は、基準電
圧E4に接続される。
力に接続され、そのバッファの出力は、増幅器11の非
反転入力に接続され、その増幅器の反転入力は、基準電
圧E4に接続される。
【0038】増幅器11の出力は、抵抗器R3を介して
増幅器18の非反転入力に接続される。
増幅器18の非反転入力に接続される。
【0039】バッファ10の出力は、また、比較器1
2,13の非反転入力に接続され、それらの比較器の反
転入力は、それぞれ基準電圧E5,E6に接続される。
2,13の非反転入力に接続され、それらの比較器の反
転入力は、それぞれ基準電圧E5,E6に接続される。
【0040】比較器12の出力は、ORゲート5の入力
に接続され、比較器13の出力は、ANDゲート14の
入力に接続される。
に接続され、比較器13の出力は、ANDゲート14の
入力に接続される。
【0041】ANDゲート14のもう一方の入力は、論
理NOT要素15の出力に接続され、ANDゲート14
の出力は、トランジスタ16のベースに接続される。
理NOT要素15の出力に接続され、ANDゲート14
の出力は、トランジスタ16のベースに接続される。
【0042】トランジスタ16は、そのエミッタは接地
されているが、そのコレクタは、トランジスタ8のコレ
クタに接続される。
されているが、そのコレクタは、トランジスタ8のコレ
クタに接続される。
【0043】回路指令信号VINは、入力端子1に印加
され、そこから比較器4の入力及びNOT15の入力へ
と導かれる。
され、そこから比較器4の入力及びNOT15の入力へ
と導かれる。
【0044】基準電圧E1,E2,…,E6は、応用上
の要求に適合するよう選択することができ、相互に異な
る必要はない。
の要求に適合するよう選択することができ、相互に異な
る必要はない。
【0045】それらは、特定の要求に適するよう容易に
適応せしめられうる種々の作動条件を、それらのレベル
により定義する。
適応せしめられうる種々の作動条件を、それらのレベル
により定義する。
【0046】その回路動作は、図2のタイムチャートに
よって説明される。図2は、それぞれ、指令信号VI
N、負荷電流IL、ランプ発生器からの出力電圧VC、
及び増幅器11からの出力電流(又は電圧)I2、を表
す。
よって説明される。図2は、それぞれ、指令信号VI
N、負荷電流IL、ランプ発生器からの出力電圧VC、
及び増幅器11からの出力電流(又は電圧)I2、を表
す。
【0047】このタイムチャートは、2つの分離した作
動条件を示しており、その1つは、所定の最大負荷電流
IL=IMに達したときの、トランジスタ3の緩やかな
ターンオフ駆動に関するものである。
動条件を示しており、その1つは、所定の最大負荷電流
IL=IMに達したときの、トランジスタ3の緩やかな
ターンオフ駆動に関するものである。
【0048】この場合、基準電圧E4は、都合よく0に
等しく設定し、基準電圧E3は、E2に等しく設定する
ことができる。
等しく設定し、基準電圧E3は、E2に等しく設定する
ことができる。
【0049】そのときの各チャートは、基準E4=0に
よって示される。
よって示される。
【0050】第2の作動条件は、ひとたびIL=IMの
負荷電流条件に達すると、所定の時間、電流制限回路に
よってそれが保持され、その時間の終わりで、トランジ
スタ3が、指令パルスVINの持続時間にかかわりなく
緩やかにターンオフする、というものを提供する。
負荷電流条件に達すると、所定の時間、電流制限回路に
よってそれが保持され、その時間の終わりで、トランジ
スタ3が、指令パルスVINの持続時間にかかわりなく
緩やかにターンオフする、というものを提供する。
【0051】この場合、基準電圧E4は、都合よく、0
より大きくなる。
より大きくなる。
【0052】対応するチャートは、基準E4>0によっ
て示される。
て示される。
【0053】次に、E4=0かつE3=E2の場合を考
察する。
察する。
【0054】時刻T0と時刻T1との間では、指令信号
VINは、0の電気及び論理レベル(例えば、論理レベ
ル0が電気レベル0に対応し、正の電気レベルが論理レ
ベル1に対応する、と仮定する)にあり、トランジスタ
2はオープンである。
VINは、0の電気及び論理レベル(例えば、論理レベ
ル0が電気レベル0に対応し、正の電気レベルが論理レ
ベル1に対応する、と仮定する)にあり、トランジスタ
2はオープンである。
【0055】負荷を電流が流れていないため、トランジ
スタ3のエミッタ電圧V2は0となり、比較器6はトラ
ンジスタ8のベースに正の電圧を印加し、これはトラン
ジスタ8を導通状態に保持する。
スタ3のエミッタ電圧V2は0となり、比較器6はトラ
ンジスタ8のベースに正の電圧を印加し、これはトラン
ジスタ8を導通状態に保持する。
【0056】キャパシタ9は短絡せしめられ、バッファ
10からの出力電圧VCは0となり、増幅器11からの
電流/電圧出力も同様である。
10からの出力電圧VCは0となり、増幅器11からの
電流/電圧出力も同様である。
【0057】このように、増幅器11も比較器12,1
3も0の電流/電圧信号を出力する。
3も0の電流/電圧信号を出力する。
【0058】この電気状態は、該回路の静止又は非活性
化条件を規定する。
化条件を規定する。
【0059】時刻T1において、正の電圧パルスが制御
入力1に印加され、段2に転送され、段2はトランジス
タ3を導通状態に設定する。
入力1に印加され、段2に転送され、段2はトランジス
タ3を導通状態に設定する。
【0060】したがって、電流ILは、線形的に増加
し、R2における電圧降下を誘発する。
し、R2における電圧降下を誘発する。
【0061】このようにして、V2は線形的に増加す
る。
る。
【0062】時刻T2において、R2における電圧降下
が電圧E3と等しくなり、増幅器18は、段2にエラー
信号を印加し、電流ILを最大値IMに制限する。
が電圧E3と等しくなり、増幅器18は、段2にエラー
信号を印加し、電流ILを最大値IMに制限する。
【0063】それと同時に、E3=E2と仮定されてい
るため、比較器6は、切り替わり、それによって出力を
0とし、トランジスタ8をオープンする。
るため、比較器6は、切り替わり、それによって出力を
0とし、トランジスタ8をオープンする。
【0064】キャパシタ9は充電を開始し、電圧VCは
線形則(VC=IG(t−t2)/C)にしたがって増
加する。
線形則(VC=IG(t−t2)/C)にしたがって増
加する。
【0065】E4=0のため、相互コンダクタンス増幅
器11は、電流I2=VC*K=IG(t−t2)*K
/C(ここでKは相互コンダクタンス)を出力する。
器11は、電流I2=VC*K=IG(t−t2)*K
/C(ここでKは相互コンダクタンス)を出力する。
【0066】増幅器6,18の入力インピーダンスは、
無視できるほどのものにすることができるので、R1及
びR2を流れる電流I2は、増幅器18への入力電圧を
持ち上げる傾向があり、増幅器18は、段2に作用する
ことによって、電流ILが、R1*I2+R2*ILが
E2に等しくなるほど減少するよう強制する。
無視できるほどのものにすることができるので、R1及
びR2を流れる電流I2は、増幅器18への入力電圧を
持ち上げる傾向があり、増幅器18は、段2に作用する
ことによって、電流ILが、R1*I2+R2*ILが
E2に等しくなるほど減少するよう強制する。
【0067】したがって、ILは、I2が増加するにつ
れて線形的に増加する。
れて線形的に増加する。
【0068】理解できるように、成分I2によるR2で
の電圧降下は、電圧降下IL*R2に比較して無視でき
るものである。
の電圧降下は、電圧降下IL*R2に比較して無視でき
るものである。
【0069】この例(E4=0)では、相互コンダクタ
ンス増幅器11は、最も単純な形で、エミッタ抵抗が直
列抵抗器R1,R3によって与えられるエミッタフォロ
ワトランジスタ配列とすることができる。
ンス増幅器11は、最も単純な形で、エミッタ抵抗が直
列抵抗器R1,R3によって与えられるエミッタフォロ
ワトランジスタ配列とすることができる。
【0070】指令信号VINの除去によりトランジスタ
3がターンオフフェーズ中にオープンするのを防ぐため
に、比較器12は、電圧VCが電圧E5(このケースで
は、0に近い値をとるように都合よく選択されており、
グラフVC上のE51で示される)を越えたときに、T
2に近接するT3から、ゲート5を介して段2に、正レ
ベルの保持信号を印加する。
3がターンオフフェーズ中にオープンするのを防ぐため
に、比較器12は、電圧VCが電圧E5(このケースで
は、0に近い値をとるように都合よく選択されており、
グラフVC上のE51で示される)を越えたときに、T
2に近接するT3から、ゲート5を介して段2に、正レ
ベルの保持信号を印加する。
【0071】時刻T4において、トランジスタ3は、完
全にオフとなるが、制御回路が活性化している間は再び
スイッチオンされることはできない。
全にオフとなるが、制御回路が活性化している間は再び
スイッチオンされることはできない。
【0072】制御回路は、比較器13によってリセット
される。
される。
【0073】ランプ電圧VCが(時刻T7において)基
準電圧E6に等しくなると、正レベルが比較器13の出
力に現れ、ANDゲート14を介して何も指令信号が入
力1に現れないならば、比較器13は、トランジスタ1
6をクローズし、キャパシタ9を放電させ、キャパシタ
9の作動は、T7の直後の時刻T8にてすぐに完了す
る。
準電圧E6に等しくなると、正レベルが比較器13の出
力に現れ、ANDゲート14を介して何も指令信号が入
力1に現れないならば、比較器13は、トランジスタ1
6をクローズし、キャパシタ9を放電させ、キャパシタ
9の作動は、T7の直後の時刻T8にてすぐに完了す
る。
【0074】E6を都合よく高くしかつ適当に低いラン
プ傾斜に選択することによって、所定の時間、トランジ
スタ3の再活性化を防ぐことが可能となり、したがっ
て、トランジスタ機能と一致するデューティサイクルを
提供することが可能となる。
プ傾斜に選択することによって、所定の時間、トランジ
スタ3の再活性化を防ぐことが可能となり、したがっ
て、トランジスタ機能と一致するデューティサイクルを
提供することが可能となる。
【0075】E4>0の場合の回路動作も、全く同様で
ある。
ある。
【0076】この場合、トランジスタ3における電流ラ
ンプは、時刻T1からT2にかけて、制限器18によっ
て値IMに電流が保持される場合の供給条件(時間T
2,T5)に従う。
ンプは、時刻T1からT2にかけて、制限器18によっ
て値IMに電流が保持される場合の供給条件(時間T
2,T5)に従う。
【0077】時刻T5において、電圧VCが基準電圧E
4に等しくなると、増幅器11は、導通し始め(E4>
0の場合のグラフI2)、トランジスタ3は、徐々にタ
ーンオフする。
4に等しくなると、増幅器11は、導通し始め(E4>
0の場合のグラフI2)、トランジスタ3は、徐々にタ
ーンオフする。
【0078】よく理解できることであるが、説明した回
路は、ターンオフ過電圧に対する有効な保護をトランジ
スタ3に与え、過電圧は制限され、また同時に、不当な
活性化指令又はノイズから発する可能性のある、トラン
ジスタ3を通しての過度の電力放散に対する保護を与え
る。
路は、ターンオフ過電圧に対する有効な保護をトランジ
スタ3に与え、過電圧は制限され、また同時に、不当な
活性化指令又はノイズから発する可能性のある、トラン
ジスタ3を通しての過度の電力放散に対する保護を与え
る。
【0079】前述の説明は、好ましい実施例をカバーす
るのみであること、及び、本発明の範囲から逸脱するこ
となく、それに対して多くの変更がなされうること、が
理解される。
るのみであること、及び、本発明の範囲から逸脱するこ
となく、それに対して多くの変更がなされうること、が
理解される。
【0080】特に、トランジスタ3,8,16は、図示
されたNPN型トランジスタの代わりに、MOSFET
デバイスでもよいであろう。
されたNPN型トランジスタの代わりに、MOSFET
デバイスでもよいであろう。
【0081】発生器7は、抵抗器で置き換えることがで
きる。また、トランジスタ16の機能は、トランジスタ
8によって実現可能である。この場合、入力1と、適当
な論理回路(基本的に、比較器6及びANDゲート14
からの各出力を入力として受信するOR)を介しての比
較器13の出力と、の制御下に置かれる。
きる。また、トランジスタ16の機能は、トランジスタ
8によって実現可能である。この場合、入力1と、適当
な論理回路(基本的に、比較器6及びANDゲート14
からの各出力を入力として受信するOR)を介しての比
較器13の出力と、の制御下に置かれる。
【0082】また、抵抗器R3は、相互コンダクタンス
増幅器11の場合には省略可能であり、増幅器11が低
出力インピーダンスを有する電圧増幅器である場合のみ
必要となる。
増幅器11の場合には省略可能であり、増幅器11が低
出力インピーダンスを有する電圧増幅器である場合のみ
必要となる。
【0083】図3は、トランジスタ3の駆動段2を、完
全を期すために図示したものである。
全を期すために図示したものである。
【0084】段2は、基本的に、2つのトランジスタ2
0,21を具備し、ここで前者は、コレクタが抵抗制限
器22を介して正電圧源VSに接続され、エミッタがト
ランジスタ3(又はダーリントン構成のトランジスタ
対)のベースに接続される。
0,21を具備し、ここで前者は、コレクタが抵抗制限
器22を介して正電圧源VSに接続され、エミッタがト
ランジスタ3(又はダーリントン構成のトランジスタ
対)のベースに接続される。
【0085】トランジスタ21のコレクタは、トランジ
スタ3のベースに接続され、エミッタは、グランドに接
続される。
スタ3のベースに接続され、エミッタは、グランドに接
続される。
【0086】トランジスタ20のベースは、ゲート5を
介して印加される入力信号VINによって制御される。
介して印加される入力信号VINによって制御される。
【0087】トランジスタ21のベースは、増幅器18
によって出力されるエラー及び調節信号VRを入力とし
て受信する。
によって出力されるエラー及び調節信号VRを入力とし
て受信する。
【0088】負荷電流が最大電流IMを越える傾向があ
るときには、トランジスタ21は、導通し、トランジス
タ20によってトランジスタ3に課されるベース電流を
部分的に汲み出してグランドに放電させるよう、誘発さ
れる。
るときには、トランジスタ21は、導通し、トランジス
タ20によってトランジスタ3に課されるベース電流を
部分的に汲み出してグランドに放電させるよう、誘発さ
れる。
【0089】この回路では、トランジスタ3の緩やかな
ターンオフを保証するために、トランジスタ20は、タ
ーンオフするのに必要な時間の間、導通状態に保持され
なければならないように思われる。
ターンオフを保証するために、トランジスタ20は、タ
ーンオフするのに必要な時間の間、導通状態に保持され
なければならないように思われる。
【0090】このため、説明した制御回路は、指令パル
スのないときでさえも、ブロック2が活性化状態に保持
されるように、比較器12及びゲート5を介して制御す
る。
スのないときでさえも、ブロック2が活性化状態に保持
されるように、比較器12及びゲート5を介して制御す
る。
【0091】この保持は、ランプ発生器が活性化される
時刻T2に続く時刻T3から保証されるのみであること
に気づくであろう。
時刻T2に続く時刻T3から保証されるのみであること
に気づくであろう。
【0092】しかしながら、ランプ発生器は、基準電圧
E3を0近くに選択することによって、T1直後のある
時刻にて活性化可能であろう。
E3を0近くに選択することによって、T1直後のある
時刻にて活性化可能であろう。
【0093】またよく理解されるであろうことだが、図
3の回路は、部分的にしか示されておらず、その好まし
い構成は、制御されるべき半導体スイッチの型によって
は大きく示されるであろう。
3の回路は、部分的にしか示されておらず、その好まし
い構成は、制御されるべき半導体スイッチの型によって
は大きく示されるであろう。
【0094】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘導性負荷を制御する電力トランジスタを緩やかにター
ンオフするための制御回路が提供される。
誘導性負荷を制御する電力トランジスタを緩やかにター
ンオフするための制御回路が提供される。
【図1】本発明に係る緩やかなターンオフ制御回路の好
ましい実施例のブロック回路図である。
ましい実施例のブロック回路図である。
【図2】図1の回路のいくつかの場所における電圧/電
流を示すタイムチャートである。
流を示すタイムチャートである。
【図3】図1の回路用トランジスタ駆動段の回路例を示
す回路図である。
す回路図である。
2…駆動段 3…電力トランジスタ 6,12,13…増幅器/ヒステリシス比較器 11…相互コンダクタンス増幅器 18…演算増幅器 19…電圧ランプ発生回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/64 9184−5J (72)発明者 ドナト タリービア イタリア国,95024 アキレアーレ,カタ ーニャ,コルソ シチリア 64
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体電力スイッチを緩やかにターンオ
フするための制御回路であって、 指令入力信号によって活性化される駆動段(2)と、 前記スイッチを流れる負荷電流を検出する検出器手段
(R2)と、 前記検出器手段に接続された負荷電流制限回路(18,
R1)と、 を具備するものにおいて、さらに、 所定の値を越える負荷電流によって活性化される第1の
電気ランプ信号を発生させる計時回路(6,19)と、 前記第1の電気信号を第1の入力で及び所定の電気基準
信号を第2の入力で受信して、前記第1の信号に対し線
形的に変化しかつ前記制限回路に入力される第2の電気
ランプ信号を発生させる第1の増幅器と、 所定のレベルにおける前記第1のランプ信号によって活
性化され、前記計時回路を非活性化状態にリセットする
第1の回路手段(13,14,15)と、 を具備することを特徴とする制御回路。 - 【請求項2】 前記第2のランプ信号(12)が前記計
時回路(6,19)に入力される、請求項1に記載の回
路。 - 【請求項3】 前記計時回路によって活性化され、前記
第1のランプ信号(VC)の値が所定のレベル(E5)
を越えたときに前記駆動段(2)に入力される前記指令
信号を保持する第2の保持回路手段(12,5)を具備
する、請求項1又は請求項2に記載の回路。 - 【請求項4】 前記制限回路は抵抗器(R1)を介して
前記負荷電流検出手段(R2)に接続される第1の入力
を有する第2の増幅器(18)を具備し、前記第2の電
気ランプ信号(I2)は前記第1の入力に印加され、前
記増幅器の第2の入力は所定の基準電圧(E2)を受信
する、請求項1、請求項2又は請求項3に記載の回路。 - 【請求項5】 前記第1の増幅器(11)は、前記第1
の電気ランプ信号(VC)を受信する第1の入力と、所
定のレベル(E4)を有する基準電圧を受信する第2の
入力と、を有する相互コンダクタンス増幅器である、請
求項1、請求項2、請求項3又は請求項4に記載の回
路。 - 【請求項6】 前記第1の回路手段(13,14,1
5)は、前記第1の電気ランプ信号(VC)を受信する
第1の入力及び所定のレベル(E6)を有する基準電圧
を受信する第2の入力を有する比較器(13)と、前記
制御入力信号(VIN)及び前記比較器(13)からの
出力信号を入力として受信しかつ前記計時回路をリセッ
トする論理回路(14,15)と、を具備して、所定の
レベルにある前記比較器(13)からの出力信号が存在
しかつ前記制御信号(VIN)が存在しないときに前記
計時回路を非活性化状態に設定する、請求項1、請求項
2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載の回路。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT93830176:9 | 1993-04-26 | ||
| EP93830176A EP0624951B1 (en) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | Control circuit for slowly turning off a power switch |
| US08/233,637 US5424666A (en) | 1993-04-26 | 1994-04-26 | Control circuit for slowly turning off a power transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07184367A true JPH07184367A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=26134877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6084305A Pending JPH07184367A (ja) | 1993-04-26 | 1994-04-22 | 電力トランジスタを緩やかにターンオフするための制御回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5424666A (ja) |
| EP (1) | EP0624951B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07184367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7126308B2 (en) | 2002-11-20 | 2006-10-24 | Hitachi, Ltd. | Interface circuit with power converter with interface circuit and electric vehicle with power converter |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712857A (ja) * | 1993-02-18 | 1995-01-17 | Tokai Rika Co Ltd | モータ電流検出回路 |
| EP0687066B1 (en) * | 1994-06-10 | 1999-10-06 | Co.Ri.M.Me. Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Overvoltage protection device for an integrated circuit and corresponding method |
| JP3560432B2 (ja) * | 1996-12-18 | 2004-09-02 | 株式会社日立製作所 | Mosトランジスタの駆動装置 |
| TW200838360A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-16 | Advanced Analog Technology Inc | Circuit for fixing peak current of an inductor and method thereof |
| DE102016207384A1 (de) * | 2016-04-29 | 2017-11-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Schutz eines Halbleiterschalters, Schutzvorrichtung für einen Halbleiterschalter und Ansteuerschaltung für einen Halbleiterschalter |
| CN106130522B (zh) * | 2016-07-14 | 2018-12-07 | 南京航空航天大学 | 一种适用于直流固态功率控制器的SiC MOSFET渐变电平驱动电路及方法 |
| CN115085153A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-09-20 | 深圳市立创普电源技术有限公司 | 一种控制负载缓慢通断电的方法及系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2135858C3 (de) * | 1971-07-17 | 1980-02-28 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Transistorschalteinrichtung zum Schalten eines induktiven Gleichstromkreises |
| DE3150703C2 (de) * | 1981-12-21 | 1985-07-04 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Ansteuerschaltung für kurzschlußfeste Ausgabestufen |
| JPS6258827A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-03-14 | 株式会社日立製作所 | トランジスタの過電流保護方式 |
| US4943761A (en) * | 1988-07-06 | 1990-07-24 | Westinghouse Electric Corp. | Current limited DC power controller |
| IT1241365B (it) * | 1990-12-21 | 1994-01-10 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuito di pilotaggio di carichi induttivi, in particolare per iniettori di carburante |
-
1993
- 1993-04-26 EP EP93830176A patent/EP0624951B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-22 JP JP6084305A patent/JPH07184367A/ja active Pending
- 1994-04-26 US US08/233,637 patent/US5424666A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7126308B2 (en) | 2002-11-20 | 2006-10-24 | Hitachi, Ltd. | Interface circuit with power converter with interface circuit and electric vehicle with power converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0624951B1 (en) | 1997-04-09 |
| US5424666A (en) | 1995-06-13 |
| EP0624951A1 (en) | 1994-11-17 |
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