JP2004289938A - Parallel drive circuit of semiconductor device - Google Patents

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JP2004289938A
JP2004289938A JP2003079429A JP2003079429A JP2004289938A JP 2004289938 A JP2004289938 A JP 2004289938A JP 2003079429 A JP2003079429 A JP 2003079429A JP 2003079429 A JP2003079429 A JP 2003079429A JP 2004289938 A JP2004289938 A JP 2004289938A
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power switching
switching
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drive circuit
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JP2003079429A
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Yasutaka Taguchi
泰貴 田口
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the thermal concentration of only a prescribed semiconductor by equally dispersing the power loss of each semiconductor in a parallel drive circuit of the semiconductor. <P>SOLUTION: In the parallel drive circuit of the semiconductor that drives a parallel IGBT of a boosting chopper circuit (including an active filer 11) of a switching power supply, a switching pulse signal (refer to Fig. (a)) from a control circuit is inputted in a counter, and a signal generated by subtracting a pulse of the switching pulse signal is obtained at a circuit that is formed by combining an output signal (refer to Fig. (b)) of the counter and the switching pulse signal (refer to the Fig. (b) and Fig. (c)). The power loss is equally shared by each IGBT by alternately turning on and off each IGBT by using these signals. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電機器などの電源装置に用いられる並列半導体素子(並列パワースイッチング素子;IGBT,トランジスタ)を駆動する制御技術に関し、さらに詳しく言えば、パワースイッチング素子の電力損失を各パワースイッチング素子に分担させるようにした半導体素子の並列駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
家電機器などの電源装置では、負荷に大電流が供給できるなどの利点から、複数のパワースイッチング素子を並列接続として、これらを駆動する並列駆動回路が用いられている。
【0003】
パワースイッチング素子には、他の素子と同じくその特性にバラツキがあり、一例としてIGBTについて言えば飽和電圧特性にバラツキがある。したがって、複数のパワースイッチング素子を駆動する場合、スイッチング損失や定常損失が複数の素子のうちの1つの素子に偏り易く、発熱が1つの素子に集中してこれが熱破損の原因ともなる。
【0004】
この熱破損を回避するには、例えば並列とする素子数をさらに増加すればよいのであるが、その素子回路が大型化になるため好ましくない。そこで、並列のパワースイッチング素子における各電流のバランスをとり、定常損失を分散させる方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
特許文献1においては、並列のパワースイッチング素子(IGBT)の各コレクタ電流を検出する電流検出手段を備え、それらのコレクタ電流が等しくなるように、その検出電流をゲート駆動回路あるいはゲート電圧にフィードバックしてコレクタ電流をバランスするようにしている。これによると、各IGBTの能力が最大限に利用可能となり、また、定常損失を分散させることから、熱破損の回避にも寄与することにもなる。
【0006】
また、他の方法としては、並列のパワースイッチング素子のスイッチングタイミングに工夫を施してスイッチング損失を分散させるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
特許文献2においては、例えば2つの並列パワースイッチング素子(並列トランジスタ)をスイッチングするパルスサイクルを提供する際、そのパルスのオン、オフタイミングを交互に前後させるようにしている。これによると、各トランジスタにおけるスイッチング損失が分担され、その損失が均等に分散される。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−289442号公報
【特許文献2】
特開平6−90151号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1にあっては、スイッチング損失までは分散させることができず、例えば複数のIGBTを含むアクティブフィルタを有する電源装置の場合、各IGBTのスイッチングパルス信号が十数kHz〜数十kHzであることから、そのスイッチング損失が無視できず、熱破損の原因となる。
【0010】
また、そのIGBTとして、電流センスエミッタ付きのもを用いるか、あるいはシャント抵抗およびアンプ回路を付加する必要があるため、コスト面だけなく、回路損失の点で得策ではない。また、特許文献2にあっては、上述したようにスイッチング損失が分散されるが、定常損失を分散させることができないことから、熱破損の回避が難しい。
【0011】
したがって、本発明の課題は、並列パワースイッチング素子の各特性バラツキなどによらず、そのスイッチング損失、定常損失を分散させて、これにより所定素子のみの発熱集中を回避することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、並列に接続された複数のパワースイッチング素子を駆動する際、その電力損失を分担させる半導体素子の並列駆動回路であって、スイッチングパルス信号ごとに、あるいは同スイッチングパルス信号複数回ごとに、その複数のパワースイッチング素子の中から順次1つを選択する手段を備え、各パワースイッチング素子を順次選択してオン、オフするようにしたことを特徴としている。
【0013】
また、本発明、スイッチングパルス信号のパルスを上記パワースイッチング素子の1つに順次割り当てるために、そのスイッチングパルス信号のパルスを間引いた信号を各パワースイッチング素子の数だけ得るカウンタ手段を備え、このカウンタ手段によって得た信号により、複数のパワースイッチング素子の中から順次1つを選択してスイッチングし、各パワースイッチング素子における電力損失を分担させるようにしたことを特徴している。
【0014】
上記スイッチングパルス信号は、所定周期区間ごとに上記パワースイッチング素子の数だけ同じパルス幅のパルスを含み、その周期区間において上記カウンタ手段によって得られた信号により、上記パワースイッチング素子を順次1つずつ同パワースイッチング素子の数だけ繰り返しオン、オフすることが好ましく、これによれば、図3に示すように、各周期A区間ごとに、スイッチング損失、定常損失の均等化が図られ、それらの損失の分散により所定パワースイッチング素子のみの熱集中が回避される。
【0015】
上記カウンタ手段を、上記スイッチングパルス信号をクロックとするn進カウンタ(n;正の整数)とし、このn進カウンタの出力と上記スイッチングパルス信号とを論理回路で組み合わせてこれを各パワースイッチング素子の信号にするとよい。これによれば、並列パワースイッチング素子の数に対応した並列駆動回路が実現される。
【0016】
また、上記カウンタ手段の機能を当該制御手段のマイクロコンピュータのソフトウェアで実行させることもでき、これによれば、そのハードウェア分のコスト低下を図ることができる。
【0017】
上記半導体素子の並列駆動回路を昇圧チョッパ回路のアクティブフィルタPFCに適用し、上記パワースイッチング素子をそのアクティブフィルタのスイッチング手段に用いることにより、昇圧チョッパ回路の小型化が可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子の並列駆動回路は、スイッチング電源などにおいて、並列に接続されている複数のパワースイッチング素子をスイッチングするため、スイッチングパルス信号のパルスを間引いた信号を各パワースイッチング素子の数だけ得、これらの信号により各パワースイッチング素子の中から順次1つを選択してスイッチングすることにより、各パワースイッチング素子における電力損失を分担させる。
【0019】
図1に示すように、スイッチング電源としての昇圧チョッパ回路は、入力の直流電圧10を有効に利用するためのアクティブフィルタ11と、このアクティブフィルタ11による所定直流電圧を平滑化して負荷12に印加するための平滑コンデンサ13とを備えている。
【0020】
アクティブフィルタ11は、入力直流電圧10の正側に昇圧チョークコイル11a、ダイード11bを直列に接続し、ダイオード11bのカソード側を平滑コンデンサ13の正端子に接続し、ダイオード1bのアノード側と入力直流電圧の負側との間にパワースイッチング素子(IGBT)11c,11dを2つ並列接続としてなる。
【0021】
各IGBT11c,11dを駆動する並列駆動回路は、昇圧チョッパ回路を制御する制御回路(CPU)14から出力されるスイッチングパルス信号のパルスを間引いた信号によりIGBT11c,11dを順次1つづつ選択してスイッチングするためのセレクタ回路15と、このセレクタ回路15からのスイッチングパルス信号により、それぞれIGBT11c,11dをスイッチング駆動する第1および第2の駆動回路16,17とを備えている。
【0022】
セレクタ回路15は、例えば図2に示すように、制御回路14からのスイッチングパルス信号をカウントするパルスカウンタ15aと、2つのIGBT11c,11dを選択してスイッチングするために、そのパルスカウンタ15aの出力Q0からの信号を反転するインバータ15b、この反転信号とスイッチングパルス信号とを論理積してスイッチング信号のパルスを間引き、この間引いた信号を第1の駆動回路16に出力する2アンド回路15cと、その出力Q0からの信号とスイッチングパルス信号とを論理積してスイッチング信号のパルスを間引き、この間引いた信号を第2の駆動回路17に出力する2アンド回路15dとを備えている。
【0023】
次に、上記構成とした半導体素子の並列駆動回路の動作を図3のタイムチャート図を参照して説明する。まず、制御回路14からはスイッチングパルス信号(同図(a)参照)が出力され、このスイッチングパルス信号がパルスカウンタ15aのCK(クロック)端子に入力されると、パルスカウンタ15aのQ0端子からはスイッチングパルス信号の立ち下がりタイミングでH,Lとした信号が出力される(同図(b)参照)。
【0024】
カウンタ15aの出力Q0の信号を反転した信号とスイッチングパルス信号とが2アンド回路15cで論理積されるため、2アンド回路15cからはスイッチングパルス信号の1つ置きのパルス(信号S2のパルス)を間引いた信号S1が出力される(同図(c)参照)。
【0025】
また、カウンタ15aの出力Q0の信号とスイッチングパルス信号とが2アンド回路15dで論理積されるため、2アンド回路15dからはスイッチングパルス信号の1つ置きのパルス(信号S1のパルス)を間引いた信号S2が出力され(同図(d)参照)、この信号S2は上記信号S1のパルス間のパルス信号となる。
【0026】
上記信号S1,S2により、各IGBT11c,11dが交互にスイッチングされ、つまり各IGBT11c,11dが順次1つずつスイッチングされる。図3(c),(d)から明らかなように、各周期A区間ごとにおいて、各IGBT11c,11dはそれぞれオン、オフを2回行われるが、そのタイミングがずれているだけで、動作自体は同じである。
【0027】
ところで、スイッチング電源の昇圧チョッパ回路を制御する場合、制御回路14は入力電圧、入力電流、負荷変動に対してスイッチングパルス信号のオン、オフ周波数を遙かに高く設定するため、IGBT11cがオン、オフするときの状態と、IGBT11dがオン、オフするときの状態とはほぼ等しい。
【0028】
なお、各周期A区間ごとの各IGBT11c,11dについては、図3(e)に示すスイッチングパルス信号により各IGBT11c,11dを同時にオン、オフした場合と見なせ、つまり電力的にはほぼ同じと言える。
【0029】
これにより、各IGBT11c,11dにおけるスイッチング損失、定常損失が平均化によって分散されることになるため(電力損失が均等に分担されるため)、各素子の特性等のバラツキによらず、その損失のアバランスが解消される。
【0030】
この損失のアバランス解消により、各IGBT11c,11dにおける発熱バランスが保たれ、特定の素子のみに発熱が集中することもなく、熱破損が回避でき、またそれら素子の選定が容易となり、安全性も向上する。
【0031】
また、回路の設計に当たっては、最適な設計マージンをもった素子設定が可能であり、その素子の余分なスペックや素子数の余分な増加を抑えることができ、コスト低下が図れる。なお、上記実施例では、各IGBT11c,11dは交互にオン、オフしているが(周期A区間毎にそれぞれ2回)、スイッチングパルス信号に対して任意の回数ずつオン、オフするようにしてもよい。
【0032】
上記実施例ではパワースイッチング素子が2個の場合について説明したが、例えばその素子が3個以上としても、本発明を適用することができる。例えば、3個の素子を並列に接続している場合、制御回路14からのスイッチングパルス信号に、所定周期区間ごとにそれぞれ6個の同じパルス幅のパルスを含めるようにし、このスイッチングパルス信号のパルスをカウンタおよび論理回路で間引いた信号を得(3つの信号)、これら信号により各素子を順次オン、オフしてこれを2回繰り返すようにすればよい。
【0033】
また、家電機器にあっては、多くの場合、マイクロコンピュータを制御手段として搭載していることから、その電源装置のコスト高を抑えるため、上記セレクタ回路15のハードウェアをソフトウェアで実現することが好ましい。さらに、上記実施例ではスイッチング電源として昇圧チョッパ回路に適用しているが、ダウンコンバータや他のスイッチング電源にも応用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、以下に述べる効果を奏する。すなわち、本発明の半導体素子の並列駆動回路は、並列パワースイッチング素子の特性等のバラツキにかかわらず、それらの電力損失が均等に分担され、ひいてはそのスイッチング損失、定常損失を分散させてこれにより所定素子のみの発熱集中を回避することができ、素子数の増加、回路の大型化が抑えられるという効果がある。
【0035】
本発明の半導体素子の並列駆動回路は、スイッチングパルス信号のパルスをパワースイッチング素子の1つに順次割り当てるために、そのスイッチングパルス信号のパルスを間引いた信号を各パワースイッチング素子の数だけ得るカウンタ手段を備え、カウンタ手段によって得た信号によりその複数のパワースイッチング素子の中から順次1つを選択してスイッチングしていることから、上述した効果を奏し、しかもカウンタ手段としてパルスカウンタおよび論理回路を用いることにより、ハードウェアを安価に済ませられるという効果がある。
【0036】
また、パワースイッチング素子特性などのバラツキを考慮せずともよくなることから、回路の設計に際してパワースイッチング素子の選定が容易になり、当該回路を搭載する電源装置等の安全性の向上が図れる。さらに、そのパワースイッチング素子の選定に際して最適な定格や数量を用いことが容易ともなり、コスト増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体の並列駆動回路を備えた電源装置を説明する概略的ブロック図。
【図2】図1に示す半導体の並列駆動回路を説明する概略的回路図。
【図3】図1および図2に示す並列駆動回路の動作を説明する概略的タイムチャート図。
【符号の説明】
10 入力直流電圧
11 アクティブフィルタ
11c,11d パワースイッチング素子(IGBT)
14 制御回路(CPU)
15 セレクタ回路
15a カウンタ
15b インバータ
15c,15d 2アンド回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control technique for driving a parallel semiconductor element (parallel power switching element; IGBT, transistor) used in a power supply device of a household electric appliance or the like, and more specifically, a power loss of a power switching element is applied to each power switching element. The present invention relates to a parallel drive circuit for semiconductor elements which is shared.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a power supply device such as a home electric appliance, a parallel drive circuit for driving a plurality of power switching elements in parallel is used because of the advantage that a large current can be supplied to a load.
[0003]
Power switching elements have variations in their characteristics as in the case of other elements. For example, in the case of IGBTs, there are variations in the saturation voltage characteristics. Therefore, when driving a plurality of power switching elements, switching loss or steady loss tends to be biased toward one of the plurality of elements, and heat is concentrated on one element, which causes thermal damage.
[0004]
In order to avoid this thermal damage, for example, the number of elements to be connected in parallel may be further increased, but it is not preferable because the element circuit becomes large. Therefore, there is a method of balancing the respective currents in the parallel power switching elements and dispersing the steady loss (for example, see Patent Document 1).
[0005]
Patent Literature 1 includes a current detecting means for detecting each collector current of a parallel power switching element (IGBT), and feeds back the detected current to a gate drive circuit or a gate voltage so that the collector currents become equal. To balance the collector current. According to this, the capability of each IGBT can be utilized to the maximum and the steady loss is dispersed, which also contributes to avoiding thermal damage.
[0006]
As another method, a method is known in which the switching timing of parallel power switching elements is devised to disperse the switching loss (for example, see Patent Document 2).
[0007]
In Patent Literature 2, for example, when a pulse cycle for switching two parallel power switching elements (parallel transistors) is provided, on / off timings of the pulses are alternately set back and forth. According to this, the switching loss in each transistor is shared, and the loss is evenly distributed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-9-289442 [Patent Document 2]
JP-A-6-90151
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Patent Document 1, the switching loss cannot be dispersed, and for example, in the case of a power supply device having an active filter including a plurality of IGBTs, the switching pulse signal of each IGBT has a frequency of several tens kHz to several tens kHz. Since the frequency is kHz, the switching loss cannot be ignored and causes thermal damage.
[0010]
Further, since it is necessary to use a IGBT with a current sense emitter or to add a shunt resistor and an amplifier circuit, it is not advisable not only in terms of cost but also in terms of circuit loss. Further, in Patent Literature 2, although the switching loss is dispersed as described above, since the steady loss cannot be dispersed, it is difficult to avoid thermal damage.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to disperse the switching loss and the steady-state loss irrespective of variations in the characteristics of the parallel power switching elements, thereby avoiding heat concentration of only predetermined elements.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is a parallel drive circuit of a semiconductor element that shares a power loss when driving a plurality of power switching elements connected in parallel, and for each switching pulse signal, or For each of the plurality of switching pulse signals, there is provided means for sequentially selecting one of the plurality of power switching elements, and each of the power switching elements is sequentially selected and turned on and off.
[0013]
The present invention further comprises counter means for sequentially allocating the pulses of the switching pulse signal to one of the power switching elements, wherein the counter means obtains a signal obtained by thinning out the pulses of the switching pulse signal for each power switching element. According to the signal obtained by the means, one of the plurality of power switching elements is sequentially selected and switched, and the power loss in each power switching element is shared.
[0014]
The switching pulse signal includes pulses of the same pulse width as the number of the power switching elements in each predetermined period, and the signals obtained by the counter means in the period are used to sequentially switch the power switching elements one by one. It is preferable to turn on and off repeatedly as many times as the number of power switching elements. According to this, as shown in FIG. 3, the switching loss and the steady loss are equalized for each period A section, and these losses are reduced. Due to the dispersion, heat concentration of only the predetermined power switching element is avoided.
[0015]
The counter means is an n-ary counter (n; a positive integer) using the switching pulse signal as a clock, and the output of the n-ary counter and the switching pulse signal are combined by a logic circuit, and this is combined with each power switching element. It should be a signal. According to this, a parallel drive circuit corresponding to the number of parallel power switching elements is realized.
[0016]
Further, the function of the counter means can be executed by software of a microcomputer of the control means, whereby the cost for the hardware can be reduced.
[0017]
By applying the parallel drive circuit of the semiconductor elements to the active filter PFC of the boost chopper circuit and using the power switching element as the switching means of the active filter, the size of the boost chopper circuit can be reduced.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The parallel drive circuit for semiconductor elements of the present invention switches a plurality of power switching elements connected in parallel in a switching power supply or the like, and thus obtains a signal obtained by thinning out switching pulse signals by the number of power switching elements. The power loss in each power switching element is shared by sequentially selecting and switching one of the power switching elements based on these signals.
[0019]
As shown in FIG. 1, a boost chopper circuit as a switching power supply has an active filter 11 for effectively using an input DC voltage 10, and smoothes a predetermined DC voltage by the active filter 11 and applies the smoothed DC voltage to a load 12. And a smoothing capacitor 13.
[0020]
The active filter 11 has a boost choke coil 11a and a diode 11b connected in series to the positive side of the input DC voltage 10, a cathode side of the diode 11b connected to a positive terminal of the smoothing capacitor 13, and an anode side of the diode 1b and the input DC voltage. Two power switching elements (IGBT) 11c and 11d are connected in parallel with the negative side of the voltage.
[0021]
The parallel drive circuit that drives each of the IGBTs 11c and 11d selects one of the IGBTs 11c and 11d one by one according to a signal obtained by thinning out the switching pulse signal output from the control circuit (CPU) 14 that controls the boost chopper circuit. Circuit 15 and first and second drive circuits 16 and 17 for switchingly driving the IGBTs 11c and 11d by a switching pulse signal from the selector circuit 15, respectively.
[0022]
For example, as shown in FIG. 2, the selector circuit 15 includes a pulse counter 15a for counting a switching pulse signal from the control circuit 14, and an output Q0 of the pulse counter 15a for selecting and switching between the two IGBTs 11c and 11d. An inverter 15b for inverting the signal from the inverter, a logical AND of the inverted signal and the switching pulse signal to thin out the pulse of the switching signal, and a 2 AND circuit 15c for outputting the thinned signal to the first drive circuit 16; The AND circuit 15 d outputs a logical product of the signal from the output Q 0 and the switching pulse signal to thin out the pulse of the switching signal and outputs the thinned signal to the second drive circuit 17.
[0023]
Next, the operation of the parallel drive circuit for semiconductor elements having the above-described configuration will be described with reference to the time chart of FIG. First, a switching pulse signal (see FIG. 3A) is output from the control circuit 14, and when this switching pulse signal is input to the CK (clock) terminal of the pulse counter 15a, the Q0 terminal of the pulse counter 15a outputs. At the falling timing of the switching pulse signal, signals set to H and L are output (see FIG. 13B).
[0024]
The signal obtained by inverting the signal of the output Q0 of the counter 15a and the switching pulse signal are ANDed by the 2 AND circuit 15c, so that every other pulse (pulse of the signal S2) of the switching pulse signal is output from the 2 AND circuit 15c. The thinned signal S1 is output (see FIG. 3C).
[0025]
Further, since the signal of the output Q0 of the counter 15a and the switching pulse signal are ANDed by the 2 AND circuit 15d, every other pulse (pulse of the signal S1) of the switching pulse signal is thinned out from the 2 AND circuit 15d. The signal S2 is output (see FIG. 4D), and the signal S2 is a pulse signal between the pulses of the signal S1.
[0026]
The IGBTs 11c and 11d are alternately switched by the signals S1 and S2, that is, the IGBTs 11c and 11d are sequentially switched one by one. As is clear from FIGS. 3C and 3D, each IGBT 11c, 11d is turned on and off twice in each period A, but the operation itself is different only by shifting the timing. Is the same.
[0027]
By the way, when controlling the step-up chopper circuit of the switching power supply, the control circuit 14 sets the on / off frequency of the switching pulse signal to be much higher with respect to the input voltage, the input current, and the load fluctuation, so that the IGBT 11c is turned on and off. The state when the IGBT 11d is turned on and off is almost equal to the state when the IGBT 11d is turned on and off.
[0028]
Note that the IGBTs 11c and 11d in each period A section can be regarded as a case where the IGBTs 11c and 11d are turned on and off at the same time by the switching pulse signal shown in FIG. .
[0029]
As a result, the switching loss and the steady-state loss in each of the IGBTs 11c and 11d are dispersed by averaging (since the power loss is shared equally), so that the loss of the loss is independent of the variation of the characteristics of each element. The imbalance is eliminated.
[0030]
By eliminating the loss imbalance, the heat generation balance in each of the IGBTs 11c and 11d is maintained, heat is not concentrated only on specific elements, heat damage can be avoided, and the selection of those elements becomes easy, and safety is improved. improves.
[0031]
Further, in designing a circuit, it is possible to set an element with an optimum design margin, and it is possible to suppress unnecessary specifications of the element and an excessive increase in the number of elements, thereby reducing costs. In the above embodiment, the IGBTs 11c and 11d are turned on and off alternately (two times for each period A), but may be turned on and off an arbitrary number of times for the switching pulse signal. Good.
[0032]
In the above embodiment, the case where the number of power switching elements is two has been described. However, the present invention can be applied to the case where the number of power switching elements is three or more. For example, when three elements are connected in parallel, the switching pulse signal from the control circuit 14 includes six pulses of the same pulse width for each predetermined period, and the pulses of the switching pulse signal By using a counter and a logic circuit to obtain signals (three signals). These signals are used to sequentially turn on and off each element, and this is repeated twice.
[0033]
In many cases, since the home electric appliance has a microcomputer as a control unit, the hardware of the selector circuit 15 can be realized by software in order to suppress the cost of the power supply device. preferable. Further, in the above embodiment, the switching power supply is applied to the boost chopper circuit, but can be applied to a down converter and other switching power supplies.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, the following effects can be obtained. That is, in the parallel drive circuit for semiconductor devices of the present invention, regardless of the variation in the characteristics of the parallel power switching elements, the power losses are equally shared, and the switching loss and the steady loss are dispersed to thereby achieve a predetermined power loss. It is possible to avoid the concentration of heat generated only by the elements, and to suppress the increase in the number of elements and the size of the circuit.
[0035]
The parallel drive circuit for semiconductor devices according to the present invention includes a counter means for sequentially allocating pulses of the switching pulse signal to one of the power switching elements, and obtaining a signal obtained by thinning out the pulses of the switching pulse signal by the number of power switching elements. And one of the plurality of power switching elements is sequentially selected and switched by a signal obtained by the counter means, so that the above-described effect is achieved, and a pulse counter and a logic circuit are used as the counter means. This has an effect that hardware can be reduced in cost.
[0036]
In addition, since it is not necessary to consider variations in power switching element characteristics and the like, it is easy to select a power switching element when designing a circuit, and it is possible to improve the safety of a power supply device or the like in which the circuit is mounted. Further, when selecting the power switching element, it is easy to use an optimum rating and quantity, and it is possible to suppress an increase in cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a power supply device including a semiconductor parallel drive circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic circuit diagram illustrating a parallel drive circuit of the semiconductor shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic time chart illustrating the operation of the parallel drive circuit shown in FIGS. 1 and 2;
[Explanation of symbols]
10 Input DC voltage 11 Active filters 11c, 11d Power switching element (IGBT)
14 Control circuit (CPU)
15 selector circuit 15a counter 15b inverters 15c, 15d 2 AND circuit

Claims (6)

並列に接続された複数のパワースイッチング素子を駆動する際、その電力損失を分担させる半導体素子の並列駆動回路において、
上記パワースイッチング素子をオン,オフ駆動するスイッチングパルス信号ごとに、あるいは同スイッチングパルス信号の複数回ごとに、上記複数のパワースイッチング素子の中から順次1つを選択する手段を備え、上記各パワースイッチング素子を順次選択してオン,オフするようにしたことを特徴とする半導体素子の並列駆動回路。
When driving a plurality of power switching elements connected in parallel, in a parallel drive circuit of semiconductor elements to share the power loss,
Means for sequentially selecting one of the plurality of power switching elements for each switching pulse signal for driving the power switching element on and off or for each of the plurality of switching pulse signals; A parallel drive circuit for semiconductor elements, wherein elements are sequentially selected and turned on and off.
並列に接続された複数のパワースイッチング素子を駆動する際、その電力損失を分担させる半導体素子の並列駆動回路において、
上記パワースイッチング素子をオン,オフ駆動するスイッチングパルス信号を上記パワースイッチング素子の1つに順次割り当てるために、上記スイッチングパルス信号のパルスを間引いた信号を上記各パワースイッチング素子の数だけ得るカウンタ手段を備え、上記カウンタ手段によって得た信号により、上記複数のパワースイッチング素子の中から順次1つを選択してスイッチングし、上記各パワースイッチング素子における電力損失を分担させるようにしたことを特徴とする半導体素子の並列駆動回路。
When driving a plurality of power switching elements connected in parallel, in a parallel drive circuit of semiconductor elements to share the power loss,
In order to sequentially assign switching pulse signals for driving the power switching elements on and off to one of the power switching elements, a counter means for obtaining a signal obtained by thinning out the pulses of the switching pulse signals by the number of the power switching elements is provided. A semiconductor device wherein one of the plurality of power switching elements is sequentially selected and switched based on a signal obtained by the counter means, and the power loss in each of the power switching elements is shared. A parallel drive circuit for elements.
上記スイッチングパルス信号は、所定周期区間ごとに上記パワースイッチング素子の数だけ同じパルス幅のパルスを含み、その周期区間において上記カウンタ手段によって得られた信号により、上記パワースイッチング素子を順次1つずつ同パワースイッチング素子の数だけ繰り返しオン、オフするようにした請求項2に記載の半導体素子の並列駆動回路。The switching pulse signal includes pulses having the same pulse width as the number of the power switching elements in each predetermined period, and the signals obtained by the counter means in the period are used to sequentially switch the power switching elements one by one. 3. The parallel drive circuit for semiconductor elements according to claim 2, wherein the circuit is repeatedly turned on and off by the number of power switching elements. 上記カウンタ手段は、上記スイッチングパルス信号をクロックとするn進カウンタ(n;正の整数)であり、上記n進カウンタの出力と上記スイッチングパルス信号とを論理回路で組み合わせてこれを上記各パワースイッチング素子のスイッチングパルス信号としてなる請求項2または3に記載の半導体素子の並列駆動回路。The counter means is an n-ary counter (n; a positive integer) using the switching pulse signal as a clock. The output of the n-ary counter and the switching pulse signal are combined by a logic circuit and are combined with the power switching signals. 4. The parallel drive circuit of a semiconductor device according to claim 2, wherein the circuit is used as a switching pulse signal of the device. 上記カウンタ手段の機能を当該制御手段のマイクロコンピュータのソフトウェアで実行するようにした請求項2,3または4に記載の半導体素子の並列駆動回路。5. The parallel drive circuit for semiconductor devices according to claim 2, wherein the function of said counter means is executed by software of a microcomputer of said control means. 上記半導体素子の並列駆動回路を昇圧チョッパ回路のアクティブフィルタPFCに適用し、上記パワースイッチング素子をそのアクティブフィルタのスイッチング手段としてなる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体素子の並列駆動回路。The parallel drive of a semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the parallel drive circuit of the semiconductor device is applied to an active filter PFC of a boost chopper circuit, and the power switching device serves as switching means of the active filter. circuit.
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