JPS644430B2 - - Google Patents

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JPS644430B2
JPS644430B2 JP4343982A JP4343982A JPS644430B2 JP S644430 B2 JPS644430 B2 JP S644430B2 JP 4343982 A JP4343982 A JP 4343982A JP 4343982 A JP4343982 A JP 4343982A JP S644430 B2 JPS644430 B2 JP S644430B2
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JP
Japan
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semiconductor element
drive
winding
transistor
conductive
Prior art date
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Expired
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JP4343982A
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English (en)
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JPS58159667A (ja
Inventor
Norio Ito
Yukio Shimoda
Yasushi Sekido
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Origin Electric Co Ltd
Original Assignee
Origin Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP4343982A priority Critical patent/JPS58159667A/ja
Publication of JPS58159667A publication Critical patent/JPS58159667A/ja
Publication of JPS644430B2 publication Critical patent/JPS644430B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイツチング回路のスイツチング時間
の改良、特に電力変換装置における主スイツチン
グ半導体素子の蓄積時間を確実かつ大幅に短縮し
得る機能を備えた回路に関する。
最均、装置の小型化などを目的としてインバー
タ、DC−DCコンバータのような電力変換装置の
変換周波数を高周波化する傾向があり、一般にこ
のためにスイツチングトランジスタのターンオフ
時における蓄積時間を短縮して該トランジスタを
高速度でスイツチング動作させることが行われて
いる。
先ず、このような蓄積時間を短縮する機能を有
する従来の電流帰還型の電力変換装置を第1図に
より説明すると、1は主スイツチング半導体素子
として用いられる主トランジスタ、2はトランジ
スタ1をオン、オフ駆動する駆動スイツチング半
導体素子として用いられる駆動トランジスタ、3
は入力巻線n1と駆動巻線n2と電流帰還巻線n3とを
有する駆動トランス、4は駆動トランス3に励磁
エネルギを通流する抵抗器、5は駆動トランジス
タ2の導通初期に導通して短絡ループを形成する
ダイオード、6は駆動トランスのリセツト電流を
流すダイオード、7は1次巻線N1と2次巻線N2
と付加巻線N3とリセツト巻線N4とを有する主変
成器、9及び10は2次巻線N2間の電圧を整流
するダイオード、11,12は平滑回路を構成す
るリアクトル、コンデンサ、14,14′は直流
入力端子、15及び15′は直流出力端子である。
次に斯かる電力変換装置の動作に説明する。
主トランジスタ1が導通状態にあるとき、主変
成器7の1次巻線N1には黒印側を正とする電圧
が誘起され、同時に付加巻線N3にも黒印側を正
とする電圧が誘起される。ここで導通状態にある
主トランジスタ1をターンオフさせるべく、駆動
トランジスタ2のベースにオン信号を印加する
と、駆動トランジスタ2が導通し、これに伴い駆
動トランス3に蓄えられていたエネルギが駆動ト
ランジスタ2、ダイオード5及び入力巻線n1の閉
回路を流れ、入力巻線n1は短絡される。このとき
変圧器作用によつて駆動巻線n2も短絡状態にな
り、主トランジスタ1のベースから電流が導出、
つまり逆ベース電流が流れる。一方、前述のよう
に主トランジスタ1が完全に非導通状態に到るま
では、付加巻線N3には黒印側を正とする電圧が
誘起されているから、駆動トランジスタ2のター
ンオンに伴いダイオード13が導通し、付加巻線
N3はダイオード13、駆動トランジスタ2を介
して入力巻線n1に直列に接続される。このときイ
ンダクタンス作用により巻線n1には黒印のない側
を正とする電圧が誘起される。これを主トランジ
スタ1のベース側からみると、駆動巻線n2の黒印
側を負とする電圧が現出したことになり、主トラ
ンジスタ1のベース・エミツタ間には逆バイアス
電圧が印加される。よつて主トランジスタ1に該
トランジスタの特性に影響されることなく大きな
逆ベース電流が流れ、主トランジスタ1は速く非
導通に到る。つまり主トランジスタ1は短い蓄積
時間でターンオフする。そしてダイオード5、1
3が非導通に到ると、入力巻線n1には極性を示す
黒印側が負となる電圧が発生するため主トランジ
スタ1のベース・エミツタ間には逆バイアスが印
加される。更に励磁が進むと、抵抗器4を通流し
ていた電流が一定となり、入力巻線n1の両端の電
圧はほぼ零になる。その後、駆動トランジスタ2
を非導通にすると、今まで駆動トランス3に蓄え
られていたエネルギによつて、駆動巻線n2には黒
印側を正とする電圧が誘起され、主トランジスタ
1のベース・エミツタ間を順バイアスしてこれを
導通に到らしめる。この主トランジスタ1のスイ
ツチングオンの際、帰還巻線n3の正帰還作用によ
つて主トランジスタ1は急速に導通状態に到る。
以上の動作説明から明らかなように、主トラン
ジスタ1のターンオフ時には、そのベース端子か
ら導出される逆ベース電流が流れ、主トランジス
タ1を短い蓄積時間でターンオフさせることがで
きる。しかしこの従来装置においてはリアクトル
11のカツトオフ時に主変圧器7のインダクタン
ス、回路の浮遊キヤパシタンス、サージ吸収回路
のキヤパシタンス等により第2図に示すように主
トランス7の波形が振動し、その結果主変圧器7
の付加巻線N3からダイオード13を介して駆動
トランス3の入力巻線n1に電流が流れ駆動トラン
ス3を過剰に励磁され、駆動トランス3の電流が
増大するため、トランジスタ2に充分な電流を流
さないと主トランジスタが誤動作したり、駆動ト
ランスの飽和の恐れなどあり、また励磁エネルギ
が大きくなるためトランジスタ2のオフ時間に過
大なサージ電圧が印加される等の欠点があつた。
本発明は以上の欠点を全て除去する新規な電力
変換装置を提供するものである。
第3図に本発明の一実施例を示す。同図におい
て、第1図におけると同一の記号は同一の部材を
示す。第3図において、付加巻線N3とダイオー
ド13との間に逆バイアス用半導体素子として用
いられる逆バイアス用トランジスタ16及び電流
制限用抵抗器17とダイオード18とコンデンサ
19とから成る一方向充電回路が接続されてい
る。次にこの回路の動作を説明する。非導通状態
にある主トランジスタ1をターンオンさせるべく
駆動トランジスタ2のベースにオフ信号を印加す
ると、駆動トランジスタ2が非導通となり、それ
に伴い今まで駆動トランス3に蓄えられていたエ
ネルギによつて駆動巻線n2には黒印側を正とする
電圧が誘起され、主トランジスタ1のベース・エ
ミツタ間を順バイアスしてこれを導通に到らしめ
る。この主トランジスタ1のスイツチングオンの
際、帰還巻線n3の正帰還作用によつて主トランジ
スタ1は急速に導通状態に到る。一方駆動トラン
ジスタ2が非導通となると抵抗器20を介して流
れる電流をベース電流として逆バイアス用トラン
ジスタ16が導通し付加巻線N3に誘起する電圧
がコンデンサ19を充電する。次に主トランジス
タ1をターンオフさせるべく駆動トランジスタ2
のベースにオン信号を印加すると、駆動トランジ
スタ2が導通し、コンデンサ19の充電々荷がダ
イオード13を介して放電し主トランジスタ1の
ベース・エミツタ間に充分な逆バイアスを印加す
るので、主トランジスタ1は充分な逆ベース電流
が流れて急速にターンオフする。又、コンデンサ
19の容量を主トランジスタ1が充分に非導通に
到るまであるレベルの電位を保持できる値に設定
しておけば、主トランジスタ1の蓄積時間が終了
し、その下降時間に到つても主トランジスタ1は
充分に逆バイアスされ、下降時間が飛躍的に短縮
され、上記主トランジスタ1のターンオフ時のス
イツチング損失を充分に低減できる。一方駆動ト
ランジスタ2のベースにオン信号が印加され駆動
トランジスタ2が導通すると、抵抗器20を流れ
る電流はダイオード21を介して駆動トランジス
タ2を流れるので、逆バイアス用トランジスタ1
6が非導通となる。従つて、その後主トランス7
の波形が振動しても、次に駆動トランジスタ2が
導通するまで逆バイアス用トランジスタ16が非
導通状態にあるので、主トランス7の付加巻線
N3からダイオード13等を介して駆動トランス
3の入力巻線n1が過剰に励磁されることがなく、
安定に動作する。
第4図は本発明の他の一実施例を示す図であ
る。同図において、第1図及び第3図におけると
同一の記号は同一の部材を示す。第4図におい
て、非導通状態にある主トランジスタ1をターン
オンさせるべく、駆動トランジスタ2のベースに
オフ信号を印加すると、駆動トランジスタ2が非
導通となり第3図の場合と同様にして主トランジ
スタ1が導通する。主トランジスタ1を流れる電
流を変流器22により検出し、ダイオード23に
より整流してトランジスタ24のベース電流とな
す。従つて主トランジスタ1のコレクタ電流が流
れている期間はトランジスタ24が導通、トラン
ジスタ25が非導通となり、抵抗器20を介して
流れる電流をベース電流として逆バイアス用トラ
ンジスタ16が導通し、付加巻線N3に誘起する
電圧がコンデンサ19を充電する。次に主トラン
ジスタ1をターンオフさせるべく駆動トランジス
タ2のベースにオン信号を印加すると、駆動トラ
ンジスタ2が導通し、付加巻線N3が逆バイアス
用トランジスタ16、ダイオード13、駆動トラ
ンジスタ2等を介して入力巻線に直列に接続させ
ると共に、コンデンサ19の充電々荷がダイオー
ド13を介して放電するので、主トランジスタ1
のベース・エミツタ間に充分な逆バイアスが印加
され、主トランジスタ1は充分な逆ベース電流が
流れて急速にターンオフする。主トランジスタ1
が非導通になるとトランジスタ24が非導通、ト
ランジスタ25が導通し、抵抗器20を流れる電
流はトランジスタ25を介して流れるので、逆バ
イアス用トランジスタ16が非導通となる。従つ
て、その後主トランス7の波形が振動しても、次
に駆動トランジスタ2が導通するまで逆バイアス
用トランジスタ16が非導通状態にあるので、主
トランス7の付加巻線N3から逆バイアス用トラ
ンジスタ16等を介して駆動トランス3の入力巻
線n1が過剰に励磁させることがなく、安定に動作
する。
尚、以上の実施例では電流制限用抵抗器17と
ダイオード18とコンデンサ19とから成る一方
向充電回路を備えたものについて述べたが第4図
の動作説明からも明らかなように上記一方向充電
回路を備えなくても本発明の目的を達成すること
ができる。
以上述べたように本発明では主変成器に設けた
付加巻線に逆バイアス用半導体素子を直列接続
し、駆動スイツチング半導体素子を導通させるこ
とにより上記付加巻線に誘起したエネルギが主ス
イツチング半導体素子の制御端子に逆バイアスを
与え、且つ少なくとも上記主スイツチング半導体
素子の非導通期間は上記逆バイアス用半導体素子
が非導通となるので、主スイツチング半導体素子
の蓄積時間を短縮、即ちターンオフ時間を短縮で
きると共に、駆動トランスが過剰に励磁されるの
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電力変換装置を示す図、第2図
は第1図の主トランジスタのコレクタ電圧波形と
主変成器の1次巻線の電圧波形を示す図、第3図
及び第4図は夫々本発明の一実施例を示す図であ
る。 1……主スイツチング半導体素子、2……駆動
スイツチング半導体素子、3……駆動トランス、
7……主変成器、14,14′……直流入力端子、
15,15′……直流出力端子、16……逆バイ
アス用トランジスタ、22……変流器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも1次巻線と2次巻線と付加巻線と
    を有する主変成器、上記1次巻線と直列接続され
    た主スイツチング半導体素子、該半導体素子の制
    御端子に駆動信号を与える駆動巻線と入力巻線と
    を有する駆動トランス及び上記入力巻線に直列接
    続された駆動スイツチング半導体素子とを備え、
    該駆動スイツチング半導体素子を導通させること
    により上記付加巻線に誘起したエネルギが上記駆
    動トランスを介して上記主スイツチング半導体素
    子の制御端子に逆バイアスを与え該制御端子から
    の逆バイアス電流により主スイツチング半導体素
    子の蓄積時間を短縮して非導通とさせるものにお
    いて、 上記主スイツチング半導体素子の非導通期間は
    非導通である逆バイアス用半導体素子を上記付加
    巻線と入力巻線間に直列に設けたことを特徴とす
    る電力変換装置。 2 上記逆バイアス用半導体素子は、主スイツチ
    ング半導体素子が導通状態にあるとき上記付加巻
    線に誘起したエネルギを一方向充電回路に充電す
    るものであり、上記主スイツチング半導体素子が
    導通状態から非導通状態への移行が完了するまで
    の間、該一方向充電回路の放電電流と共に駆動ト
    ランスを介して主スイツチング半導体素子に逆バ
    イアスを与えるものである特許請求の範囲1に記
    載した電力変換装置。
JP4343982A 1982-03-18 1982-03-18 電力変換装置 Granted JPS58159667A (ja)

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JP4343982A JPS58159667A (ja) 1982-03-18 1982-03-18 電力変換装置

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JP4343982A JPS58159667A (ja) 1982-03-18 1982-03-18 電力変換装置

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JPS58159667A JPS58159667A (ja) 1983-09-22
JPS644430B2 true JPS644430B2 (ja) 1989-01-25

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ID=12663725

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