JPS60141013A - Base drive system of switching transistor - Google Patents
Base drive system of switching transistorInfo
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- JPS60141013A JPS60141013A JP24847783A JP24847783A JPS60141013A JP S60141013 A JPS60141013 A JP S60141013A JP 24847783 A JP24847783 A JP 24847783A JP 24847783 A JP24847783 A JP 24847783A JP S60141013 A JPS60141013 A JP S60141013A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
- H03K17/615—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors in a Darlington configuration
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- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明はスイッチング動作を行なわせるシングルパワー
トランジスタのベース駆動方式に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a base drive system for a single power transistor that performs a switching operation.
シングルパワートランジスタはダーリントン接続された
トランジスタと比較してLIFE(エミッタ接地の大信
号電流伝送率)が小さく第11図に示すように特にター
ンオン時は通常のオン状態に必要なベース電流IBを与
えても、ターンオン直後には、過渡的に大きなコレクタ
ーエミッタ電圧VCEが発生し、大きなターンオフ損失
Pを生じる。 −
そこでかかる欠点を解消するだめ、従来下記の2つの方
法が行なわれている。Single power transistors have a smaller LIFE (large signal current transmission rate with common emitter) than Darlington-connected transistors, and as shown in Figure 11, especially when turned on, the base current IB necessary for the normal on state is supplied. Immediately after turn-on, however, a transiently large collector-emitter voltage VCE is generated, resulting in a large turn-off loss P. - In order to solve this drawback, the following two methods have been conventionally used.
そのうちの1つは、トランジスタのベースにオーバード
ライブ電流を流すことである。このようにオーバードラ
イブ電流を流した場合の各部の波形を第2図に示すと、
ターンオン直後の過渡的カコレクターエミツタ電圧VC
E は第1図に比べて小さく、したがってコレクタ発生
拶失も小さくなることがわかる。One of them is to apply an overdrive current to the base of the transistor. Figure 2 shows the waveforms of each part when overdrive current is applied in this way.
Transient collector emitter voltage VC immediately after turn-on
It can be seen that E is smaller than in FIG. 1, and therefore the error generated by the collector is also smaller.
しかし、この方式ではスイッチングトランジスタがシン
グルトランジスタの場合にはhrEが小さく、必要なオ
ーバードライブ電流も、時にはコレクタ電流と同程度の
ものとなり、ベース駆動回路が非常に大形化するという
欠点がある。However, this method has the disadvantage that when the switching transistor is a single transistor, hrE is small, the necessary overdrive current is sometimes comparable to the collector current, and the base drive circuit becomes very large.
他の方法は第3図に示すようにスイッチングトランジス
タT2にもう1つのトランジスタT、をダーリントン接
続することである。このような構成にすればよく知られ
ているように通常套装なベースドライブ電流lB1 は
トランジスタT1、T2の11 F EをhFE、 、
hFc2とするとであるから
c
B1−
hFE、−1暑I F E2+h F E、・hFE2
となり IB、としては小さな電流しか必要にならない
。Another method is to connect another transistor T, Darlington to the switching transistor T2, as shown in FIG. With such a configuration, as is well known, the normally used base drive current lB1 is 11 FE of transistors T1 and T2, hFE, ,
If it is hFc2, then c B1- hFE, -1 heat IF E2 + h FE, ・hFE2
As IB, only a small current is required.
また、ターンオンの過渡状態を考えると、まずトランジ
スタT1 がターンオンし、その後トランジスタT2
がターンオンするので、T2がターンオンするまで十分
な電流がIB2 に流れる。これはつまりオーバードラ
イブ電流を流したのと等価であり、前記のオーバードラ
イブ電流を流す場合と同様にターンオンを速くシ、かつ
ターンオン損失を小さくできる。Also, considering the turn-on transient state, transistor T1 is turned on first, and then transistor T2 is turned on.
turns on, sufficient current flows through IB2 until T2 turns on. This is equivalent to flowing an overdrive current, and similarly to the case of flowing an overdrive current described above, turn-on can be achieved quickly and turn-on loss can be reduced.
しかし、よく知られているようにダーリントン接続した
場合のスイッチングトランジスタT2のコレクターエミ
ッタ電1圧VCE2はVCE2=VBE+VCE、とな
り、通常シングルとして使用し/こ場合に比べてオン電
圧VCE、、が高くなるので定常オン状態でのコレクタ
損失が大きくなるという欠点がある。However, as is well known, the collector-emitter voltage VCE2 of the switching transistor T2 when connected to Darlington is VCE2 = VBE + VCE, and the on-voltage VCE is higher than when it is normally used as a single. Therefore, there is a drawback that the collector loss in the steady on state becomes large.
本発明の目的は前記不都合を解消し、大型のベース駆動
回路を用いることなく効率的にターンオン損失を低下さ
せ、かつ定常状態でのオン損失を増大させないですむ簡
易構成のスイッチングトランジスタのベース駆動方式を
提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and to provide a base drive method for a switching transistor that has a simple configuration that efficiently reduces turn-on loss without using a large base drive circuit, and does not increase on-loss in a steady state. Our goal is to provide the following.
この目的は本発明によれば、スイッチングトランジスタ
のコレクターベース間に半導体スイッチング素子を接続
し、該トランジスタのターンオン期間にスイッチング素
子をオンして過渡的な損失を低減し、ターンオン後の定
常・オン期間では該スイッチング素子をオフしてトラン
ジスタをシングル構成とし、定常オン期間での損失を低
減できるようにすることにより、達成される。According to the present invention, this purpose is to connect a semiconductor switching element between the collector base of a switching transistor, turn on the switching element during the turn-on period of the transistor, reduce transient loss, and reduce transient loss during the steady-state/on period after turn-on. This is achieved by turning off the switching element and using a single transistor to reduce the loss during the steady on period.
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第4図は、本発明方式の原理を示し、被ドライビングト
ランジスタである主トランジスタT2のコレクタとベー
ス間にスイッチング素子S、を接続し、主トランジスタ
T2のターンオン時のみ該スイッチング素子S1 をオ
ンし、その後の定常オン期間ではスイッチング素子S、
をオンするようにした。なお、図中、BDは主トランジ
スタT2のベース−エミッタ間に接続されるベース駆動
回路で−ある。FIG. 4 shows the principle of the method of the present invention, in which a switching element S is connected between the collector and base of the main transistor T2, which is a driven transistor, and the switching element S1 is turned on only when the main transistor T2 is turned on. In the subsequent steady-on period, the switching element S,
I turned it on. In the figure, BD is a base drive circuit connected between the base and emitter of the main transistor T2.
第、5図は本発明の第1実施例を示す回路図で、前記]
スイッチング素子S1 としてトランジスタT。FIGS. 5 and 5 are circuit diagrams showing the first embodiment of the present invention;
A transistor T is used as a switching element S1.
を用いた。この前段トランジスタT1 は主トランジス
タT2のターンオン時のみオンするもので、前記ベース
駆動回路BDで駆塾される。was used. This front stage transistor T1 is turned on only when the main transistor T2 is turned on, and is driven by the base drive circuit BD.
次に第6図に各部の電流、電圧波形を示すと、0点でト
ランジスタT、のベース駆動用電流1131を流すと、
T、が導通し、そのコレクタに電流lC1が流れる。こ
のとき、同時に主トランジスタT2の通常オン状態で必
要な電流lB2 をベース駆動回路BDから流す。主ト
ランジスタT2のベースにはi B3=ic、 +i
B、、の電流が流れるが、lC4の値がIB2 の値の
数倍程度になるようにIB、を選んでおけば、T2は通
常の数゛・倍のベースドライブ電流が流れることになり
、ターンオン損失を小さくできる。Next, FIG. 6 shows the current and voltage waveforms of each part. When the base driving current 1131 of the transistor T is passed at the 0 point,
T, becomes conductive and current lC1 flows through its collector. At this time, at the same time, a current lB2 necessary for the normally on state of the main transistor T2 is caused to flow from the base drive circuit BD. The base of the main transistor T2 has i B3=ic, +i
A current of B, , flows, but if IB is selected so that the value of lC4 is several times the value of IB2, a base drive current several times the normal value will flow through T2, Turn-on loss can be reduced.
次に主トランジスタT2のコレクターエミッタ電圧yc
gがほとんど定常値になった時点■で、主トランジスタ
T1に逆ペース電流を流し、]・ランジスタT、をオフ
する。この時点での主トランジスタT2のベース電流は
iBs = i B2 となシ、トランジスタT、がオ
フしているので主トランジスタT2はシングル構成とな
シ、T2のVCE はダーリントン接続した場合のVC
Eに比べ十分小さく、その結果、ダーリントン接続した
場合に比べて定常オン状態での損失は極めて小さいもの
となる。Next, the collector-emitter voltage yc of the main transistor T2
At the point (2) when g almost reaches a steady value, a reverse pace current is applied to the main transistor T1, and the transistor T is turned off. At this point, the base current of the main transistor T2 is iBs = i B2.Since the transistor T is off, the main transistor T2 has a single configuration.The VCE of T2 is VC when connected to Darlington.
As a result, the loss in the steady on state is extremely small compared to the case of Darlington connection.
なお、 1B2 はこれをin、と同時に0点で流すよ
うにせずに、0点で単独に流すようにしてもよい。Note that 1B2 may be made to flow independently at the 0 point instead of flowing at the 0 point at the same time as in.
第7図は本発明の第2実施例を示す回路図で、前記スイ
ッチング素子S、としてバイポーラトランジスタT1の
代シにFET (電界効果形トランジスタ)を用いたも
のである。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, in which an FET (field effect transistor) is used as the switching element S in place of the bipolar transistor T1.
ダーリントンの前段に通常のバイポーラトランジスタを
用いた場合、ターンオフに時間がかかりオーバードライ
ブの期間が長くなるため、高周波で運転する場合にはベ
ース損失が増大する。−壕だターンオフ時間を短くする
ノζめに前段トランジスタに大きな逆バイアス電流を流
そうとすると、前段トランジスタのベース駆動装置BD
が大形化する。If a normal bipolar transistor is used in the front stage of the Darlington, it takes time to turn off and the overdrive period becomes longer, resulting in increased base loss when operating at high frequencies. - If you try to flow a large reverse bias current to the front transistor in order to shorten the turn-off time, the base drive device BD of the front transistor
becomes larger.
かかる場合にこの第7図のように電界効果形トランジス
タFETIを使用して前段のスイッチをすばやくオフす
ることもできる。さらに、他の実施例として第8図に示
すように、ダーリントンの前段スイッチS、として市1
界効果形トランジスタF E T、とバイポーラ形トラ
ンジスタT1 をU 列接続して構成してもよい。In such a case, a field effect transistor FETI can be used to quickly turn off the previous switch as shown in FIG. Furthermore, as another example, as shown in FIG.
The field effect transistor FET and the bipolar transistor T1 may be connected in U columns.
一般的に電界効果形トランジスタ(FET)はバイポー
ラトランジスタに比べ高ll11圧、大電流のものがな
いので、直接FETだけで構成することができない場合
があり、このようにすれに1高耐圧が高速スイッチング
(ターンオフが速い)の前段スイッチが構成できる。In general, field-effect transistors (FETs) do not have high voltage and large current compared to bipolar transistors, so it may not be possible to directly configure them with only FETs. Can be configured as a front-stage switch for switching (quick turn-off).
すなわち、トランジスタT2がオフ状態の時には常にF
ET]をオン状態にしておき、1−ランジスタT、に全
電圧が印加されるようにしておく。That is, when transistor T2 is off, F is always
ET] is turned on so that the full voltage is applied to 1-transistor T.
捷たターンオフ時には、FET]が非常に短いターンオ
フ時間でオフし、この時T1 にもコレクク電流が流れ
なくなるのでほとんど同時にオフすることができる。At the time of turn-off, the FET is turned off in a very short turn-off time, and at this time no collector current flows through T1, so the FETs can be turned off almost simultaneously.
捷た、第9図に示すようにスイッチング素子S1として
ゲートターンオフザイリスタGTO1を使用してもよく
、このGTOIの代9にSl、T(静電誘導形ザイリス
タ若しくは静電誘導形トランジスタ)を利用するととも
考えられる。これら第7図〜第9図のいずれの場合も、
ゲート駆動回路GDを備え、このゲート駆動回路GD及
び前記ベース駆動回路BDはどのよう々構成でもよい。As shown in FIG. 9, a gate turn-off thyristor GTO1 may be used as the switching element S1, and SL, T (static induction type zyristor or static induction type transistor) may be used for the part 9 of this GTOI. It is also possible to do so. In any case of these figures 7 to 9,
A gate drive circuit GD is provided, and the gate drive circuit GD and the base drive circuit BD may have any configuration.
以上述べたように本発明のスイッチングトランジスタの
ベース駆動方式は、ターンオン時のみ前段のスイッチを
オンしてダーリントン構成とし、定常オン期間ではスイ
ッチをオフしてシングル構成とすることにより、大型の
ベース駆動回路を用いることなく、簡単な回路構成でタ
ーンオン期間の損失を効率的に低減でき、また定常オン
期間の損失も増大させずにすむものである。As described above, the base drive method of the switching transistor of the present invention turns on the previous switch only during turn-on to create a Darlington configuration, and turns off the switch during the steady on period to create a single configuration, thereby driving a large base. The loss during the turn-on period can be efficiently reduced with a simple circuit configuration without using any circuit, and the loss during the steady-on period does not need to be increased.
第1図はスイッチングトランジスタのベース1駆動でベ
ース電流にオーバードライブれjなわない場合のトラン
ジスタ各部の波形図、第2図は同上ベース電流にオーバ
ードライブを行なわない場合のトランジスタ各部の波形
図、第3図は従来のベース駆動回路を示す回路図、第4
図は本発明方式の原理を示す説明図、第5図、第7図、
第8図、第9図はそれぞれ本発明方式の実施例を示す回
路図、第6図は第5図の回路の各部動作波形図である。
T4、T2 ・トランジスタ、
Sl ・・スイッチング素子、
FET]・・・電界効果形トランジスタ、GTOl −
ゲートターンオフザイリスク、BD・・ベース駆動回路
、
GD・・ゲート駆動回路。
出願人 富士電機製造株式会社
第1図
A′−人電心is □
第2図
CE
コレクタ参喧1日(□
第5図
第4図
第6図
!B1:
b
第7図
第8図Figure 1 is a waveform diagram of each part of the transistor when base 1 of the switching transistor is driven and the base current is not overdriven. Figure 2 is a waveform diagram of each part of the transistor when the base current is not overdriven. Figure 3 is a circuit diagram showing a conventional base drive circuit;
The figures are explanatory diagrams showing the principle of the method of the present invention, Fig. 5, Fig. 7,
8 and 9 are circuit diagrams showing embodiments of the present invention, respectively, and FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of each part of the circuit of FIG. 5. T4, T2 ・Transistor, SL ・・Switching element, FET] ・・Field effect transistor, GTOl −
Gate turn-off circuit, BD: base drive circuit, GD: gate drive circuit. Applicant: Fuji Electric Manufacturing Co., Ltd. Figure 1 A'-Jindenshin is □ Figure 2 CE Collector visit 1 day (□ Figure 5 Figure 4 Figure 6! B1: b Figure 7 Figure 8
Claims (1)
体スイッチング素子を接続し、該トランジスタのターン
オン期間にスイッチング素子をオンして過渡的な損失を
低減し、ターンオン後の定常オン期間では該スイッチン
グ素子をオフしてトランジスタをシングル構成とし、定
常オン期間での1μ失を低減できるようにしたことを特
徴とするスイッチングトランジスタのベース駆動方式。A semiconductor switching element is connected between the collector base of the switching transistor, the switching element is turned on during the turn-on period of the transistor to reduce transient loss, and the switching element is turned off during the steady-on period after turn-on to turn off the transistor. A base drive method for a switching transistor characterized by having a single configuration and being able to reduce 1μ loss during a steady on period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24847783A JPS60141013A (en) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | Base drive system of switching transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24847783A JPS60141013A (en) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | Base drive system of switching transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141013A true JPS60141013A (en) | 1985-07-26 |
Family
ID=17178727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24847783A Pending JPS60141013A (en) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | Base drive system of switching transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60141013A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0220917A (en) * | 1988-02-16 | 1990-01-24 | Texas Instr Inc <Ti> | Driver circuit using bi-cmos |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP24847783A patent/JPS60141013A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0220917A (en) * | 1988-02-16 | 1990-01-24 | Texas Instr Inc <Ti> | Driver circuit using bi-cmos |
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