JP6996660B2 - 半導体デバイスのための電圧バランス回路 - Google Patents
半導体デバイスのための電圧バランス回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6996660B2 JP6996660B2 JP2021505453A JP2021505453A JP6996660B2 JP 6996660 B2 JP6996660 B2 JP 6996660B2 JP 2021505453 A JP2021505453 A JP 2021505453A JP 2021505453 A JP2021505453 A JP 2021505453A JP 6996660 B2 JP6996660 B2 JP 6996660B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- transformer
- circuit
- voltage
- primary winding
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits 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
-
- 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
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
- H03K17/102—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
互いに直列に接続された複数の半導体デバイスの各出力電圧をバランスさせるための電圧バランス回路において、
前記複数の半導体デバイスは、それぞれ制御端子と第1及び第2の素子端子を有する少なくとも第1及び第2の半導体デバイスを含み、
前記電圧バランス回路は、
1次巻線及び2次巻線を有する第1のトランスと、
1次巻線及び2次巻線を有する第2のトランスと、
互いに直列に接続された第1及び第2のキャパシタとを備え、
前記第1のキャパシタの一端は前記第1の半導体デバイスの第1の素子端子に接続され、
前記第2のキャパシタの一端は前記第2の半導体デバイスの第2の素子端子に接続され、
前記第1及び第2のキャパシタの各他端は互いに接続されかつ、前記第1のトランスの2次巻線の他端に接続され、
前記第1の半導体デバイスを制御する第1の制御信号の第1の出力端子は第1のトランスの1次巻線の一端に接続され、前記第1のトランスの1次巻線の他端は前記第1の半導体デバイスの制御端子に接続され、
前記第1の制御信号の第2の出力端子は前記第1の半導体デバイスの第2の素子端子、前記第2の半導体デバイスの第1の素子端子及び前記第2のトランスの1次巻線の他端に接続され、
前記第2の半導体デバイスを制御する第2の制御信号の第1の出力端子は第2のトランスの1次巻線の一端に接続され、前記第2のトランスの1次巻線の他端は前記第2の半導体デバイスの制御端子に接続され、
前記第2の制御信号の第2の出力端子は前記第2の半導体デバイスの第2の素子端子に接続され、
前記第1の制御信号は前記第1のトランスの1次巻線を介して前記第1の半導体デバイスの制御端子に印加され、
前記第2の制御信号は前記第2のトランスの1次巻線を介して前記第2の半導体デバイスの制御端子に印加され、
前記各2次巻線の一端を互いに接続した
ことを特徴とする。
図1は実施形態1に係るスイッチング回路100と、その周辺回路の構成例を示す回路図である。図1において、スイッチング回路100は、制御信号発生回路10と、1対のドライブ回路11,12,と、1対のトランス20,30を備えて構成される。ここで、1対のトランス20,30は、1対の半導体デバイスQ1,Q2の各ゲート(制御端子)にスイッチング制御信号を印加したときにその半導体デバイスQ1,Q2のドレイン(第1の素子端子)-ソース(第2の素子端子)間電圧(出力電圧)の電圧バランスをとるための電圧バランス回路50を構成する。
図2は実施形態2に係るスイッチング回路100と、その周辺回路の構成例を示す回路図である。また、図3Aは図2の電極41部分の平面図であり、図3Bは図3AのA-A’線についての縦断面図である。図2のスイッチング回路100の周辺回路は、図1の周辺回路に比較して、キャパシタC1,C2をそれぞれ寄生容量C1p,C2pで置き換えて構成したことを特徴としている。
図4は実施形態1又は実施形態2の変形例に係る電極形式の1次巻線21A及び2次巻線22Aの構成例を示す平面図である。変形例を示す図4において、トランス20の1次巻線21及び2次巻線22はそれぞれ、誘電体基板40において互いに電磁的に結合するように電極同士が対向している例えばストリップ形状の電極形式の1次巻線21A及び2次巻線22Aであってもよい。トランス30の1次巻線31及び2次巻線32もそれぞれ、誘電体基板40において互いに電磁的に結合するように形成された例えばストリップ形状の電極形式の1次巻線及び2次巻線あってもよい。また、電極形式の1次巻線21Aを誘電体基板40の表面に設け、電極形式の2次巻線22Aを誘電体基板40の裏面に設けてもよい。このような構成によって、1次巻線21Aと2次巻線22Aが互いに電磁的に結合し、寄生成分で、トランスの機能を実現させてもよい。以上のように構成された電圧バランス回路50も実施形態1及び2と同様の作用効果を有する。
図5は実施形態3に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。図5の電力変換装置は、図1の電圧バランス回路50を有するスイッチング回路100を用いた非同期整流型昇圧チョッパ回路である。
図6は実施形態4に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。図6の電力変換装置は、図1の電圧バランス回路50を有するスイッチング回路100を用いた同期型昇圧チョッパ回路である。
図7は実施形態5に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。図7の電力変換装置は、図1の電圧バランス回路50を有するスイッチング回路100を用いたブリッジ型インバータ回路である。
2 負荷抵抗、
10 制御信号発生回路、
11,12 ドライブ回路、
11a,12a 信号出力端子、
11b,12b 信号基準端子、
20,30 トランス、
21,21A,31 1次巻線、
22,22A,32 2次巻線、
21a,22a,31a,32a 巻き始め端子、
21b,22b,31b,32b 巻き終り端子、
40 誘電体基板、
41,42,43 電極、
50 電圧バランス回路、
100 スイッチング回路、
C1,C2 キャパシタ、
Cb 電解キャパシタ、
C1p,C2p 寄生容量、
D1 整流ダイオード、
Lr リアクトル、
P1~P3 接続点、
Q1~Q8 MOSトランジスタ。
Claims (5)
- 互いに直列に接続された複数の半導体デバイスの各出力電圧をバランスさせるための電圧バランス回路において、
前記複数の半導体デバイスは、それぞれ制御端子と第1及び第2の素子端子を有する少なくとも第1及び第2の半導体デバイスを含み、
前記電圧バランス回路は、
1次巻線及び2次巻線を有する第1のトランスと、
1次巻線及び2次巻線を有する第2のトランスと、
互いに直列に接続された第1及び第2のキャパシタとを備え、
前記第1のキャパシタの一端は前記第1の半導体デバイスの第1の素子端子に接続され、
前記第2のキャパシタの一端は前記第2の半導体デバイスの第2の素子端子に接続され、
前記第1及び第2のキャパシタの各他端は互いに接続されかつ、前記第1のトランスの2次巻線の他端に接続され、
前記第1の半導体デバイスを制御する第1の制御信号の第1の出力端子は第1のトランスの1次巻線の一端に接続され、前記第1のトランスの1次巻線の他端は前記第1の半導体デバイスの制御端子に接続され、
前記第1の制御信号の第2の出力端子は前記第1の半導体デバイスの第2の素子端子、前記第2の半導体デバイスの第1の素子端子及び前記第2のトランスの1次巻線の他端に接続され、
前記第2の半導体デバイスを制御する第2の制御信号の第1の出力端子は第2のトランスの1次巻線の一端に接続され、前記第2のトランスの1次巻線の他端は前記第2の半導体デバイスの制御端子に接続され、
前記第2の制御信号の第2の出力端子は前記第2の半導体デバイスの第2の素子端子に接続され、
前記第1の制御信号は前記第1のトランスの1次巻線を介して前記第1の半導体デバイスの制御端子に印加され、
前記第2の制御信号は前記第2のトランスの1次巻線を介して前記第2の半導体デバイスの制御端子に印加され、
前記各2次巻線の一端を互いに接続した
ことを特徴とする電圧バランス回路。 - 前記第1及び第2のキャパシタは電極同士が対向している寄生容量である請求項1記載の電圧バランス回路。
- 前記第1及び第2のトランスの1次巻線及び2次巻線は、互いに電磁的に結合するように電極同士が対向している1対の電極である請求項1又は2記載の電圧バランス回路。
- スイッチング素子である前記第1及び第2の半導体デバイスを備え、入力電圧をスイッチングして出力するスイッチング回路であって、
前記第1及び第2の制御信号はそれぞれ第1及び第2のスイッチング制御信号であり、
請求項1~3のうちのいずれか1つに記載の電圧バランス回路を備えたスイッチング回路。 - 請求項4記載のスイッチング回路を備え、入力電圧を所定の電圧に電力変換する電力変換装置であって、
前記入力電圧を入力して前記第1及び第2の半導体デバイスの直列回路に出力するリアクトルと、
前記第1及び第2の半導体デバイスによりスイッチングされた電圧を平滑する電解コンデンサとを備えた電力変換装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/010550 WO2020183702A1 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 半導体デバイスのための電圧バランス回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020183702A1 JPWO2020183702A1 (ja) | 2021-10-14 |
JP6996660B2 true JP6996660B2 (ja) | 2022-01-17 |
Family
ID=72426492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021505453A Active JP6996660B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 半導体デバイスのための電圧バランス回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11552550B2 (ja) |
EP (1) | EP3836373A4 (ja) |
JP (1) | JP6996660B2 (ja) |
CN (1) | CN112655144B (ja) |
WO (1) | WO2020183702A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023089711A1 (ja) * | 2021-11-17 | 2023-05-25 | 国立大学法人東京工業大学 | 電力用半導体素子のゲート駆動装置及び電力変換装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002204578A (ja) | 2001-01-09 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 直列接続された電圧駆動型半導体素子の制御装置 |
JP2005167535A (ja) | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体スイッチング回路 |
JP2010193563A (ja) | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 半導体スイッチ回路 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2569067B1 (fr) * | 1984-01-25 | 1986-12-05 | Jeumont Schneider | Montage en serie de transistors de puissance |
US5972231A (en) * | 1997-10-31 | 1999-10-26 | Ncr Corporation | Imbedded PCB AC coupling capacitors for high data rate signal transfer |
JP4760256B2 (ja) | 2005-09-21 | 2011-08-31 | 富士電機株式会社 | 複数個直列接続される電圧駆動型半導体素子の電圧分担のばらつき低減方法 |
CN102570441A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-11 | 东软飞利浦医疗设备***有限责任公司 | 高压放电模块以及具备该模块的高压放电装置 |
US10112251B2 (en) * | 2012-07-23 | 2018-10-30 | Illinois Tool Works Inc. | Method and apparatus for providing welding type power |
CN203278691U (zh) * | 2013-05-10 | 2013-11-06 | 浙江大学 | 一种双极性高压脉冲电源 |
JP2018037146A (ja) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 株式会社日立製作所 | 高電圧スイッチ回路、及びx線装置 |
CN107222107A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-29 | 深圳航天科技创新研究院 | 一种快速、耐高压固态开关 |
CN108322052A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-24 | 许继电源有限公司 | 一种基于碳化硅器件的电源***和一种dc/dc装置 |
US11201576B2 (en) * | 2018-07-26 | 2021-12-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor driving apparatus and refrigeration cycle equipment |
JP7149757B2 (ja) * | 2018-08-02 | 2022-10-07 | 株式会社日立産機システム | スイッチング電源回路およびそれを備えた電力変換装置 |
-
2019
- 2019-03-14 EP EP19919265.9A patent/EP3836373A4/en not_active Withdrawn
- 2019-03-14 CN CN201980058485.0A patent/CN112655144B/zh active Active
- 2019-03-14 JP JP2021505453A patent/JP6996660B2/ja active Active
- 2019-03-14 US US17/274,991 patent/US11552550B2/en active Active
- 2019-03-14 WO PCT/JP2019/010550 patent/WO2020183702A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002204578A (ja) | 2001-01-09 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 直列接続された電圧駆動型半導体素子の制御装置 |
JP2005167535A (ja) | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体スイッチング回路 |
JP2010193563A (ja) | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 半導体スイッチ回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020183702A1 (ja) | 2020-09-17 |
CN112655144B (zh) | 2024-06-18 |
JPWO2020183702A1 (ja) | 2021-10-14 |
US11552550B2 (en) | 2023-01-10 |
CN112655144A (zh) | 2021-04-13 |
EP3836373A1 (en) | 2021-06-16 |
US20220060101A1 (en) | 2022-02-24 |
EP3836373A4 (en) | 2022-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9385624B2 (en) | Rectifier circuit | |
EP1391982A2 (en) | Dc-dc converter | |
JP2016036217A (ja) | 絶縁同期整流型dc/dcコンバータおよびその同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器 | |
JP6388154B2 (ja) | 共振型dc−dcコンバータ | |
JP6996660B2 (ja) | 半導体デバイスのための電圧バランス回路 | |
JP2019115130A (ja) | 直流変換器 | |
KR101463388B1 (ko) | 배압 회로 구조를 이용한 양방향 반도체 변압기 | |
JP2012191761A (ja) | 交流−直流変換回路 | |
US9906139B2 (en) | Power supply module, power supply device, and power controlling method | |
TWI543513B (zh) | 諧振轉換器 | |
CN105765847A (zh) | 逆变器装置 | |
JP7376247B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4635584B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP2013021867A (ja) | 電力変換装置及び充電装置 | |
US20060164869A1 (en) | Inverter | |
JP2017184496A (ja) | 電力変換装置及びその制御方法 | |
JPH11187661A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP4939819B2 (ja) | 三相整流装置 | |
KR20190135252A (ko) | 부스트 컨버터 | |
JP5765075B2 (ja) | 電力変換装置及び充電装置 | |
JP5899658B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2008245388A (ja) | スイッチング電源装置 | |
WO2022168635A1 (ja) | 電力変換システム及び制御方法 | |
US9667160B1 (en) | Step-down direct current converter | |
US9831785B1 (en) | Step-up/down direct current converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210305 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6996660 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |