JPS6121015B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6121015B2
JPS6121015B2 JP53118970A JP11897078A JPS6121015B2 JP S6121015 B2 JPS6121015 B2 JP S6121015B2 JP 53118970 A JP53118970 A JP 53118970A JP 11897078 A JP11897078 A JP 11897078A JP S6121015 B2 JPS6121015 B2 JP S6121015B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
gpff
gto
current
turn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53118970A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5545274A (en
Inventor
Kenichi Onda
Hisao Amano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11897078A priority Critical patent/JPS5545274A/ja
Priority to US06/078,470 priority patent/US4298809A/en
Priority to DE2938736A priority patent/DE2938736C2/de
Publication of JPS5545274A publication Critical patent/JPS5545274A/ja
Publication of JPS6121015B2 publication Critical patent/JPS6121015B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic 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
    • H03K17/72Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K17/73Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for DC voltages or currents

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲートターンオフサイリスタ(以下
「GTO」と記す)のゲート回路に係り、特に損失
が小さく、小形、簡単、安価な回路構成によつ
て、GTOのターンオフ、ターンオフを加速させ
得ると供に、GTOのスイツチング時の信頼性を
向上させ得るゲート回路に関する。
第1図に、GTOをターンオフさせるためのゲ
ート電流(以下「オンゲート電流」と記す)igp
と、ターンオンタイムtpoとの関係を示す。図
のようにオンゲート電流igpoが大きい程ターン
オンタイムtpoが短縮していることから、igpo
大きい程GTOのターンオンを加速でき、しかも
ターンオン時のスイツチング損失を低減させるこ
とができることが判る。
第2図に、多くのGTOを用いて測定したigpo
とtpoのばらつきの関係を示す。図において、
AAはターンオンの遅いGTO、BBはターンオン
の速いGTO、CCはターンオンタイムのばらつき
範囲をそれぞれ示す。図から判るように、igpo
が大きくなる程、tpoのばらつき範囲は小さくな
り、ターンオン特性が揃つてくる。大容量GTO
の内部は等価的に、多数のGTOが並列接続され
ていると見ることができる。GTO内部にターン
オン特性のばらつきがあると、速くターンオンし
た部分に電流が集中して流れるため、di/dtの大
きな電流が流れた場合、熱破壊の危険が生ずる。
これ等のことから、GTOをターンオンさせる
時は、大きなigpoを流すことが重要である。ま
た、GTOは通常のサイリスタよりも保持電流が
大きいこと、遅れ力率負荷を取る装置へ適用する
こと等を考えると、GTOを導通させておくべき
期間中、GTOを確実に導通状態に保てる程度の
オンゲート電流を流し続けることが好ましい。
第3図に、GTOをターンオフさせるためのゲ
ート電流(以下「オフゲート電流」と記す)igp
ffの立上りdigpff/dtとターンオフタイムtpffの関
係を示す。図のようにdigpff/dtが大きい程、tpf
は短縮し、ターンオフの加速が可能である他、
ターンオフ時の損失も低減することが判る第4図
に、多くのGTOを用いて測定したdigpff/dtとtp
ffのばらつきとの関係を示す。図において、
AA,BB,CCはそれぞれ第2図の符号に等し
い。図から判るように、digpff/dtが大きい程ば
らつき範囲は小さく、ターンオフ特性が揃つてく
る。第2図で述べたと同様、GTO内部でターン
オフ特性に差があると、最もターンオフタイムの
長い部分に電流が集中して流れ、熱破壊の危険が
生ずる。
これ等のことから、GTOのターンオフ時には
digpff/dtの大きなオフゲート電流を流してター
ンオフさせることが重要である。
以上のことから、GTOの駆動に適するゲート
電流波形は、第5図に示す様になる。つまり、
GTOターンオフ当初は図のD部分のように大き
なターンオン加速用ゲート電流を流し、その後は
GTOを確実にオン状態に保つためにE部分のよ
うなゲート電流を流し続ける。一方、GTOのタ
ーンオフ時は図のF部分のような大きなオフゲー
ト電流を流す。
ここでオフゲート電流の立上りdigpff/dtは、
GTOをターンオフさせるための電源(以下「オ
フゲート電源」と記す)電圧をegpffとし、ゲー
ト回路の配線のインダクタンスをLgとする時、
次式で与えられる。
digpff/dt=egpff/Lg ………(1) (1)式から、digpff/dtを大きくするにはLgをで
きるだけ小さくする構成にし、egpffを大きくす
れば良い。egpffはGTOのゲート、カソード間に
逆電圧として印加されるが、GTOのゲート、カ
ソード間逆耐電圧が18〜20V程度であるため、e
gpffはこれよりも低い電圧に選定する必要があ
る。egpffを15Vとし、Lgをできるだけ小さくす
る様に構成したゲート回路では、digpff/dtは20
〜30A/μs程度が限界に近い。この問題点を解
決するため、第6図に示す構成のゲート回路が発
表されている。
gpo,Egpffはそれぞれオンゲート電源、オフ
ゲート電源であり、T1,T2はそれぞれオンゲー
ト電流、オフゲート電流をスイツチングするため
のトランジスタ、R1はGTOを導通状態に保つた
めのゲート電流を制限する抵抗、R2はコンデン
サCの充電抵抗、D1はコンデンサCの放電防止
用ダイオード、D2はEgpffに逆電流を流さないよ
うにするために設けたダイオードである。
次に本回路の動作を略述する。まず、T1がオ
ンするとEgpoからR1、GTOのゲート、カソード
に電流が流れると供に、D1,R2,C,GTOのゲ
ート、カソードにも電流が流れ、Cは図示の極性
に充電される。コンデンサCの充電電流がGTO
のターンオン加速用のゲート電流となり、R1
流れる電流によつてGTOは確実に導通状態を保
持する。ここで、EgpoはGTOのゲート、カソー
ドの順方向に電流を流す電源であるため、高い電
圧に選定できる。そこでEgpffよりもEgpoの電圧
を大きく選定しておくことによつて、コンデンサ
Cの充電電圧もEgpffより大きくできる。
逆に、T1をオフさせると供に、T2をオンする
と、EgpffよりもコンデンサCの充電電圧が高く
なつているため、始めはCからT2、GTOのカソ
ード、ゲートに放電電流を流す。Cは放電によつ
て電圧が低下し、Egpffと等しい電圧に至つた時
点からはEgpffから主にT2、GTOのカソード、ゲ
ートに電流を流し、GTOをターンオフさせる。
本構成によれば、T2が導通した直後はEgpffより
も高い電圧に充電されたCから放電電流が流れる
ため、digpff/dtを大きくすることができ、Egpo
を24Vとした時、digpff/dtは40〜50A/μsまで
高くすることができた。
しかし、本構成のゲート回路には次の欠点があ
つた。
(i) Egpoを大きくしているため、R1で生ずる損
失が大きく、効率を低下させると供に、R1
体積が大きくなつて回路の大形化を招く。
(ii) 初期状態ではコンデンサCの電圧は0Vであ
るが、定常運転時にはCの電圧はEgpffよりも
低くならない。このため、第1回目のCの充電
電流ピーク値iC1と、定常状態でのCの充電電
流ピーク値iC2はそれぞれ次式で表わされる
ようになる。
C1=Egpo/R2 ………(2) iC2=(Egpo−Egpff)/R2 ………(3) 定常状態で、GTOのターンオンを加速する
ためには、iC2をGTOのターンオン加速に十
分な電流値とするようにR2を決める必要があ
る。しかし、(2)式で示すように、第1回目のC
の充電電流が大きくなり、トランジスタT1
GTOのゲートに過電流を流す危険がある。
本発明の目的は、Egpoの電圧が低くても、
digpff/dtを十分大きくでき、抵抗R1の損失を低
減させて効率の向上を図るとともに、回路の小形
化、低価格化を可能とし、しかもトランジスタ
T1に流れるピーク電流を抵減させたGTOのゲー
ト回路を提供することにある。
そこで本発明では、GTOのターンオフ時に、
第6図に示すコンデンサCと、オフゲート電源E
gpffとが直列に接続される回路から、オフゲート
電流igpffを流す様に構成すれば、igpffの流れ始
めには、Egpffの電圧と、コンデンサCの充電電
圧の和の電圧によつてigpffを流すことになり、
オンゲート電源Egpoを小さくても十分大きな
digpff/dtを得ることができるということに注目
した。Egpoが小さくできればR1で生ずる損失も
低減できる。また、Egpffは電圧源と考え得る電
源であり、EgpffとCが直列に接続された状態で
は、igpffを流すことによつてCの電圧は、ほぼ
0Vとなり、Cの充電電流は第1回目も、定常運
転時も(2)式で示されるようになる。以上のことか
ら、従来回路の(i)、(ii)の欠点は無くなり、しかも
GTOの駆動に適するゲート電流を得ることがで
きる。
第7図に、本発明の一実施例を示す。図におい
て、第6図に対応する符号は同一物を表わす。図
でT1がオンすると、EgpoからT1,R1,GTOのゲ
ート、カソードに電流を流すと共に、R2,C,
GTOのゲート、カソードにも電流を流してGTO
をターンオンする。この時コンデンサCは図示の
極性にEgpoの電圧まで充電され、この充電電流
がGTOのターンオンを加速する。次に、T1をオ
フすると共にT2をオンするとC,T2,Egpff
GTOのカソード、ゲートに電流を流す。この
時、CとEgpffは直列に接続されるため、igpff
流れ始めはCの充電電圧とEgpffの電圧の和で電
流を流すことになり、digpff/dtを高めることが
できる。igpffを流すことによつてCの電圧は低
下し、0Vとなつた後はEgpffからGTOのカソー
ド、ゲート、ダイオードD3,T2の回路に電流を
流し、GTOをターンオフさせる。
いま、GTOのターンオンを加速するためのゲ
ート電流のピーク値を10A、GTOのオン状態を
確実に保つために流すゲート電流を3A、GTOの
オンdutyを50%として、本実施例と第6図の回
路を具体的に比較してみる。Egpffは両回路方式
ともGTOのゲート、カソード間逆耐電圧の制限
を受けるため、15Vとする。第6図の例ではEgpo
を24Vとした時、digpff/dtが40〜50A/μsとな
つたので、Egpoは24Vとする。また、トランジス
タ、ダイオードの電圧降下は無視することにす
る。
第6図の回路例で、3Aのゲート電流を流し続
けるためにはR1は8Ωとなり、損失は 32×8×1/2=36(W) となる。また、10Aのターンオン加速ゲート電流
を得るためにはCの充電電流ピーク値を7Aとす
る必要があり、(3)式からR2は1.29Ωとなる。R2
1.29Ωとすると、第1回目のCの充電電流ピーク
値は(2)式から11.63Aとなり、R1を流れる電流を
加味すると、第1回目にT1がオンした時の電流
ピーク値は14.63Aとなる。
第7図の実施例では、digpff/dtを第6図の場
合と同等にするには、Egpffと、Epoの和を24Vと
すれば良く、Epoは9Vとなる。第6図の場合と同
様、R1に3Aの電流を流す時R1の損失は 32×3×1/2=13.5(W) となる。また10Aのターンオン加速ゲート電流を
得るためには、Cの充電電流ピーク値を7Aとす
ればよく、R2は1.29Ωとなる。本実施例ではCは
gpffを流すことによつて0Vとなるため、Cの充
電電流ピーク値は第1回目も、定常運転時も7A
となり、T1には10Aのピーク電流以上流れること
はない。
以上のことから、第6図ではT1の電流として
14.63Aのピーク値を考慮する必要があるが、本
実施例では10Aで良く、更に、第6図ではR1の損
失が36Wであるものが、本実施例では13.5Wとな
り、損失が62%程度低減する。このため、本実施
例では損失許容量の小さな抵抗を使用でき、抵抗
の体積が60%程度小さくなり、回路9小形化が可
能となる他、低価格化も図れる。
第8図に他の実施例を示す。本実施例はT2
gpffの正極性側に移したものであり、回路動作
及び効果は第7図の実施例と同様である。
第7図、第8図の実施例とも、第6図の例と同
様、Cの放電防止用ダイオードD1を附加しても
良く、また、T1,T2はトランジスタ以外でも
GTO、通常のサイリスタなどの様なスイツチン
グ素子を用いても同様の効果を得ることができ
る。しかし、通常のサイリスタは自己消弧能力が
無いため、転流回路を付加する必要がある。
以上のように本発明によれば、低いオンゲート
電源の電圧でも、digpff/dtを十分大きくできる
他、回路損失を低減させることができ、体積の小
さな抵抗の使用が可能となつて、回路の小形化、
低価格化を図ることができる効果がある。その
他、オンゲート電流を流すスイツチング素子のピ
ーク電流を低下させることができ、しかも効率を
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図乃至第4図はそれぞれGTOの基本的な
スイツチング特性の(m)例を示す図、第5図は
GTOの駆動に適するゲート電流波形を示す図、
第6図は従来のゲート回路の1例を示す図、第7
図及び第8図はそれぞれ本発明の実施例を示す図
である。 Egpo…オンゲート電源、Egpff…オフゲート電
源、T1,T2…トランジスタ、C…コンデンサ、
R1,R2…抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ゲートターンオフサイリスタをターンオフさ
    せるための第1のスイツチ素子を有する第1のゲ
    ート電源と、ターンオフさせるための第2のスイ
    ツチ素子を有する第2のゲート電源とを備え、第
    1のゲート電源は、第1の抵抗と、第2の抵抗及
    びコンデンサよりなる直列体との並列回路を介し
    てゲートターンオフサイリスタの制御電極に接続
    され、上記第2のゲート電源は上記第2の抵抗と
    上記コンデンサとの接続点に接続され、ゲートタ
    ーンオフサイリスタをターンオフする時は上記第
    2のスイツチ素子を導通させて上記第2のゲート
    電源と上記コンデンサとが直列に接続される回路
    によつてターンオフ用のゲート電流を流すことを
    特徴とするゲートターンオフサイリスタのゲート
    回路。 2 特許請求の範囲第1項において、上記コンデ
    ンサを充電する電流が、ゲートターンオフサイリ
    スタをターンオフさせるためのゲート電流の1部
    となる様に構成したことを特徴とするゲートター
    ンオフサイリスタのゲート回路。 3 特許請求の範囲第2項において、上記コンデ
    ンサと並列に、上記コンデンサの正極性に充電さ
    れた電極がカソード側となるようにダイオードを
    接続し、この回路と直列に抵抗を接続したことを
    特徴とするゲートターンオフサイリスタのゲート
    回路。
JP11897078A 1978-09-26 1978-09-26 Gate circuit of gate turn-off thyristor Granted JPS5545274A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11897078A JPS5545274A (en) 1978-09-26 1978-09-26 Gate circuit of gate turn-off thyristor
US06/078,470 US4298809A (en) 1978-09-26 1979-09-24 Gate circuit for gate turn-off thyristor
DE2938736A DE2938736C2 (de) 1978-09-26 1979-09-25 Steuerschaltung für Abschalt- Thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11897078A JPS5545274A (en) 1978-09-26 1978-09-26 Gate circuit of gate turn-off thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5545274A JPS5545274A (en) 1980-03-29
JPS6121015B2 true JPS6121015B2 (ja) 1986-05-24

Family

ID=14749781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11897078A Granted JPS5545274A (en) 1978-09-26 1978-09-26 Gate circuit of gate turn-off thyristor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4298809A (ja)
JP (1) JPS5545274A (ja)
DE (1) DE2938736C2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5859379U (ja) * 1981-10-16 1983-04-21 株式会社明電舎 ゲ−トタ−ンオフサイリスタの故障検出装置
JPS58175970A (ja) * 1982-04-08 1983-10-15 Fuji Electric Co Ltd スイッチング半導体素子への逆バイアス電流供給装置
DE3230741A1 (de) * 1982-08-18 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Halbleiterschalter mit einem abschaltbaren thyristor
DE3230760A1 (de) * 1982-08-18 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Abschaltbarer thyristor
US4551643A (en) * 1983-10-24 1985-11-05 Rca Corporation Power switching circuitry
US4593204A (en) * 1983-12-27 1986-06-03 General Electric Company Driver circuits for gate turn-off thyristors and bipolar transistors
JPS61230519A (ja) * 1985-04-05 1986-10-14 Mitsubishi Electric Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタの駆動回路
JPS62256529A (ja) * 1986-04-22 1987-11-09 アレン−ブラツドリイ カンパニ−,インコ−ポレ−テツド サイリスタ回路
JPH01126016A (ja) * 1987-11-11 1989-05-18 Hitachi Ltd 直流スイッチ
JPH0799931B2 (ja) * 1989-09-08 1995-10-25 東洋電機製造株式会社 スイッチング素子の駆動回路
US5684426A (en) * 1995-12-21 1997-11-04 General Electric Company GTO gate driver circuits for snubbered and zero voltage soft switching converters
DE19731836A1 (de) * 1997-07-24 1999-01-28 Asea Brown Boveri Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Abschaltthyristors
US6404265B1 (en) * 1999-08-13 2002-06-11 York International Corporation Highly efficient driver circuit for a solid state switch

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2323258A1 (de) * 1972-05-15 1973-11-29 Westinghouse Electric Corp Schaltungsanordnung zur gateunterstuetzten abschaltung eines gategesteuerten halbleiterschalters
DE2336287A1 (de) * 1973-07-17 1975-02-06 Deutsche Bundespost Leicht abschaltbarer thyristor
DE2706200A1 (de) * 1977-02-14 1978-08-17 Brell Siegfried Schaltung fuer einen thyristor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5545274A (en) 1980-03-29
DE2938736C2 (de) 1990-06-21
DE2938736A1 (de) 1980-04-17
US4298809A (en) 1981-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3812353B2 (ja) 半導体電力変換装置
JP6742528B2 (ja) 電力変換装置
JP3666843B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路
US5107151A (en) Switching circuit employing electronic devices in series with an inductor to avoid commutation breakdown and extending the current range of switching circuits by using igbt devices in place of mosfets
JP3568823B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体素子のゲート制御回路
KR101730636B1 (ko) 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
CN104247263A (zh) 电力变换器
JP3133166B2 (ja) ゲート電力供給回路
US4298809A (en) Gate circuit for gate turn-off thyristor
JP2002281737A (ja) Igbt直列接続式ゲート駆動回路
JP7099199B2 (ja) 駆動対象スイッチの駆動回路
JP2001169534A (ja) 絶縁ゲート型半導体素子のゲート回路
JP4455090B2 (ja) コンデンサの放電回路
JP3602011B2 (ja) 制御回路
JPH08195664A (ja) 半導体装置のスナバ回路
JP3569192B2 (ja) 半導体電力変換装置
JP7717019B2 (ja) 半導体装置
JP3391095B2 (ja) 電力変換装置の制御方法
KR20010049768A (ko) 전력용 반도체 스위치의 게이트 구동 회로
JPH10209832A (ja) 半導体スイッチ回路
JP2023136689A (ja) スイッチング素子の駆動回路及びインテリジェントパワーモジュール
JPH10136637A (ja) 半導体スイッチ素子のスナバ回路
JPH07143733A (ja) スナバ回路
JP2002044934A (ja) 半導体電力変換装置
JPH0947013A (ja) スナバ回路及びそれを用いた電力変換装置