JPS5961465A - 増幅ゲ−ト形gtoのドライブ回路 - Google Patents

増幅ゲ−ト形gtoのドライブ回路

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JPS5961465A
JPS5961465A JP57171438A JP17143882A JPS5961465A JP S5961465 A JPS5961465 A JP S5961465A JP 57171438 A JP57171438 A JP 57171438A JP 17143882 A JP17143882 A JP 17143882A JP S5961465 A JPS5961465 A JP S5961465A
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JP
Japan
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gto
switch
auxiliary
gate
main
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JP57171438A
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JPH0344502B2 (ja
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Yasuo Kataoka
康夫 片岡
Yasuhide Hayashi
林 泰英
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5961465A publication Critical patent/JPS5961465A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H02M1/096Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices the power supply of the control circuit being connected in parallel to the main switching element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

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】 本発明は、増幅ゲート構造のGTO(ゲートターンオフ
サイリスタ)のターンオン、ターンオフ制御に用いるゲ
ートドライブ回路に関するものである。
GTOは、通常のサイリスタに比べてゲート点弧電流が
大きく、ゲートドライブ回路が大型となる。これを改善
するものとして増幅ゲート構造のGTOがある。この種
GTOは、通常の増幅ゲート形サイリスタの場合と動作
原理は同じで、ただ一般的に補助サイリスタと称される
部分もGTO構造になっている点が異なる。
第1図は増幅ゲート形GTOのドライブ回路の一例を示
すもので、Qm は主G T O、Qa  は補助GT
Oであシ、GTOのカソード(主G T OQmのカソ
ード)とオンゲート電極(補助G T OQaのゲート
)の間にオン電源EIOがオンスイッチS。
を介して接続されるとともに、オフ電源E2oがオフス
イッチS、を介して図示極性に接続されている。
また、補助G T OQa  のゲート、カソード間に
ダイオードD1が接続されている。このダイオードD。
の電圧降下分が補助G T OQa  のゲート、カソ
ード間に逆バイアス電圧として加わシ、ターンオフする
ところで、一般に補助GTO部分の点弧感度を高めて行
くとダイオード1個分の逆バイアスでは不足するだめ、
ダイオードを複数個直列に接続したシ、第2図に示すよ
うにツェナーダイオードZD。
とダイオードD1を組み合わせてバイアス電圧を大きく
する方法がとられる。
この場合、ダイオードD、はオンゲート電流が直接主G
 T OQ、m のゲートに流れ込むのを閉止する働き
をする。
しかし、このような方法では、オフゲート電流の大部分
が逆バイアス用の素子、つ”まりツェナーダイオードZ
D、に流れるため、その損失が増大するという欠点があ
る。
第3図は増幅ゲート形GTOのドライブ回路の他の例を
示すもので、主G T OQm  と補助G T OQ
、a  をターンオフさせるために男IJI固のオフ電
源”!I rlhtを備えている。主GTO用のオフ電
IJIjKt+と補助GTO用のオフ亀源]h2とはオ
フスイッチS、。
B /、を直列に介して接続され、両スイッチS2.S
λ′の接続点が補助G T OQa  のカソード(主
GTOQm  のゲート)に接続されている。なお、カ
ソードとオンゲート電極の間にオン電源EIOがオンス
イッチ81を介して接続されていることは第1図。
第2図と同様である。
しかし、この回路構成では、第4図に示すように主GT
Oのゲートと補助GT○のゲートは同一のPベース上に
形成されているため、オフの期間中、dv/dt耐量を
考慮してスイッチを閉路したままにするとPベース層4
の横方向抵抗Rを通して補助GTO用のオフ亀源Fix
tにより電流が定常的に流れ、オフ時の定常ロスが増大
する。
なお、第4図において、1は補強用タングステン板、2
はPlm(アノードエミッタ)、3はN層、4はP)−
(カソードベース)、5及び6はカソードエミッタ、7
及び8はPlm4に形成された埋込みゲート層、9はオ
ンゲート醒極、10はカソード電極、11は補助GTO
のカソードと主GTOのゲートを接続する電極、Kmは
主回路電源、2は負荷である。
上記のような定常ロスの増大を避けるだめ、補助GTO
用オフ鴫源Finを可変電圧とし、定常状態ではオフ電
源Finの電圧を下げて損失を少なくすることが考えら
れるが、そうすると増幅ゲート部のav/at耐量が低
下し、もし点弧すると第4図に破線で示すように電流が
流れて、素子ばかりでなく、爆合によってはドライブ回
路までも破損するおそれがある。
なお、第4図では埋込みケ−1・形のものを示したが、
分割カソード形G、TOの場合にも全く同様である。
本発明は上記のような欠点を除去するためになされたも
ので、主GTO用オフ電源と補助GTO用オフ電源を直
列接続し、その接続点と補助GTOのカソードの間に双
方向スイッチを接続するとともに、オフ電源の直列回路
にオフスイッチを挿設すること(Cよシ、定常ロスの低
減が図れ、充分なdvハを耐量を確保できる増幅ゲート
形GTOのドライブ回路を提供することを目的とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
第5図は本発明の一実施例を示すもので、Qmは主GT
O1Q、a  は補助GTO,E、oはオン電源、’h
lは主GTO用オフ電源、E2.は補助GTO用オフ電
源、Slはオンスイッチ、62′ はオフスイッチ、S
、は双方向スイッチである。前記オン電源E、。
はオンスイッチSee介してカソードとオンゲート′屯
極の間に接続されている。両オフ車源E21 + E2
1はその間にオフスイッチS /、を介して直列に接続
され、オンa 源Egoと同様にカソードとオンゲート
電極の間に接続されている。そして、主GTO用のオフ
′屯源Et+の負側か双方向スイッチS3を介して補助
G T OQa  のカソード、つ寸り主GTOQm 
 のゲートに接続されている。
前記双方向スイッチSsは、例えば第6図に示すように
主GTOのオフゲート電流(工grI)を流すだめのサ
イリスタTHに補助GTOオフゲート電流(工g□)を
流すだめのトランジスタTR及びダイオードD2の1は
列回路を逆並列となるように舐続した構成とする。ダイ
オードD2はトランジスタTRのコレクターエミッタ間
に逆方向電、圧が印加されるのを附11−するためのも
のである。
次に、動作について述べる。咬ず、GTOをターンオン
するにt、j: 、スイッチS′3.S3  の開路状
態で、スイッチS、を閉略すると、オフ電源E+oによ
りオンゲートiM、 MC(工gf )が流れ、GTO
はターンオンする。
一方、(」TOをターンオフさせるには、スイッチSl
全開路し、スイッチ”’2’+SRを閉路すると、オフ
電源’41 + ”’22によりオクゲード覗流(Xg
rs L(工gr2 )が各々主G T OQm  の
カソード、ゲート間と、補助G T OQa  のカソ
ード、ゲート間に流れ、主G T OQm  及び補助
G T OQ、a  はオフ状態となる。そして、主G
 T OQm  のゲート、カソード間接合が完全に回
復してオフゲート電流楡、。
が流れなくなったならば(通常のGTOでは約10μB
後)、スイッチS、を開路する。オフスイッチB21は
オフ期間中閉路状)μに維持する。
この結果、主G T OQm のゲート、カソード接合
には両オフ覗源Jl + ”12の和電圧が逆バイアス
電圧として印加され、主G T OQm のdv/dt
耐量が確保される。一方、補助G T OQa  のゲ
ート。
カソード間には逆バイアス紙圧が印加されないが、スイ
ッチS3が開路しているため、第4図の破線のような電
流ループは形成されない。また、主GT○Qm  と補
助G T OQ、a  のゲートが同一のPベース上に
形成されていることから、補助GTO用オフ’eJt源
EnよりPベースの横方向抵抗を血してオフ期1…中に
電流が流れることもなくなる。従って、定常ロスは大幅
に低減される。
@記実施例ではオフスイッチsl、を両オフ電源”21
 + F212の[H列回路における双方向スイッチS
3の接続点極よシ補助GTO用オフ鴫源”、2側に位置
させたが、第7図に示すように双方向スイッチS3の接
続点より主GTO用オフ電源E1重側に位置させてもよ
い。ただし、一般に主GTOのオフゲート電流(I6r
、 )は補助GTOのオフゲート電流(■grりより何
倍も太きいため、第5図の位置とした方がスイッチS1
2は容量の小さいものですむ。
以上のように本発明によれば、オフ電源を主GTo用と
補助GTO用の2個とし、これらを直列接続してその接
続点と補助GTOのカソードの間に双方向スイッチを接
続し、オフ電源の直列回路にオフスイッチを挿設したの
で、オフゲート電流が渡れる経路KfM失発生の原因と
なる辿バイアス用デバイスが存在せず、主GTOのゲー
ト、カソード接合の回復後の双方向スイッチの開路によ
シ補助GTO用オフ醒源からPベースの横方向抵抗を通
る電流路が遮断されることと相俟って定常ロスが大幅に
低減するとともに、補助GTO用オフ電諒の小容量化が
可能となる。寸7)1オフ期間中dv/dt等によシ補
助GTOが誤ノ舐9r)〜しでも、主GTo用オフ電源
を通り、主回路の6源を辿るループ(第4図の破線)が
形成され7rいという利点がある。更に、主GT、Oが
完全にターンオフ状態になつ/ζ後、双方向スイッチを
開いても、オン期間中オフ電源直列回路のオフスイッチ
が13J路しているため、王GTOのゲート、カンード
間にはPベースの横方向抵抗を消して両オフ電源の和′
電圧が逆バイアス電圧として印加されており、充分なa
vAt耐鎗をイ11′N保できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は増幅ゲート構造のGTOのドライブ回
路の従来・Zllf示す接続図、第4図は第3図の回路
例しこおける定常ロスの増大ケ説明するだめの構成図、
第5図は本発明に係る増幅ゲート形G、 T Oのドラ
イブ回路の一実施例を示す接続図、第6図は同実施例に
2ける双方向スイッチの具体的構成を示す接続図、第7
図は本発明の他の実施flJを示す接続図でりる。 Qml・、、主GTO1゛Qa・・・補助G T O,
E、、 ・−・オン′亀源、E□・・・主GT O’用
オフ電源、P222  ・補助G T O用オフ′屯源
、Sl・・・オンスイッチ、82′・・・オフスイッチ
、S3・・双方向スイッチ。 第1図    第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)増幅ゲート構造のGTOのカソードとオンゲート
    電極の間にオン電源をオンスイッチを介して接続すると
    ともに、主GTO用、補助GTO用の2個のオフ電源の
    直列回路を接続した増幅ゲート形IJTOのドライブ回
    路において、直列接続した前記両オフ亀源の接続点と補
    助GTOのカソードの間に双方向スイッチを接続し、ま
    た主GTO用のオフ電源の正あるいは負側にオフスイッ
    チを挿設し、ターンオフ時に双方向スイッチ及びオフス
    イッチを閉路し、一定時間後に双方向スイッチを開略し
    、オフスイッチはオフ期間の開閉路状態を維持するよう
    に制御することを特徴とする増幅ゲート形GTOのドラ
    イブ回路。
JP57171438A 1982-09-30 1982-09-30 増幅ゲ−ト形gtoのドライブ回路 Granted JPS5961465A (ja)

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JPS5961465A true JPS5961465A (ja) 1984-04-07
JPH0344502B2 JPH0344502B2 (ja) 1991-07-08

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