JPH0564422A - Insulating drive circuit for switching element - Google Patents

Insulating drive circuit for switching element

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Publication number
JPH0564422A
JPH0564422A JP41552190A JP41552190A JPH0564422A JP H0564422 A JPH0564422 A JP H0564422A JP 41552190 A JP41552190 A JP 41552190A JP 41552190 A JP41552190 A JP 41552190A JP H0564422 A JPH0564422 A JP H0564422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
transformer
frequency
circuit
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP41552190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Sakamoto
守 坂本
Kenji Kosaka
憲司 高坂
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co 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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP41552190A priority Critical patent/JPH0564422A/en
Publication of JPH0564422A publication Critical patent/JPH0564422A/en
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Abstract

PURPOSE:To contrive miniaturization and cost reduction of a drive circuit for driving a switching element through an insulation transformer. CONSTITUTION:When a switching element used for a power converter or the like is insulated and driven at a high frequency, a transformer used for insulation is divided into (n) sections (n is an integer of 2 or more) like 21 to 2n, and a high frequency pulse is divided and distributed from a pulse distributing circuit 1 to each divided transformer and synthesized by diodes 31 to 3n to drive the switching element 5. In this way, the individual insulating transformer can be actuated at a frequency equal to a fraction of the frequency of the high frequency pulse, and high frequency duty is relaxed to contrive miniaturization and cost reduction of the drive circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体電力変換装置
等を構成するスイッチング素子の絶縁形駆動回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulating drive circuit for a switching element which constitutes a semiconductor power converter or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来例(必要ならば、特開平1−
57820号公報を参照されたい)を示す回路図で、S
Cは電源、EX1,2はエクスクルーシブオアゲート、
21は絶縁トランス、31,32,33はダイオード、
R1,R2は抵抗、C1はコンデンサ、N1はノット回
路、D1はドライバー、5はスイッチング素子である。
なお、エクスクルーシブオアゲートEX2は負電源
(N)を生成するために設けられ、コンデンサC1はノ
ット回路N1の電源を作るために設けられる。
2. Description of the Related Art FIG.
(See Japanese Patent Publication No. 57820)).
C is a power source, EX1 and EX2 are exclusive OR gates,
21 is an isolation transformer, 31, 32, 33 are diodes,
R1 and R2 are resistors, C1 is a capacitor, N1 is a knot circuit, D1 is a driver, and 5 is a switching element.
The exclusive OR gate EX2 is provided to generate the negative power source (N), and the capacitor C1 is provided to generate the power source of the knot circuit N1.

【0003】図7は図6の動作を説明するための波形図
で、同図の符号A〜Gと図6の各部に付した符号とは対
応している。いま、エクスクルーシブオアゲートEX1
の一方の端子に電源SCから同図Aの如き電圧が供給さ
れ、その他方に同図Bの如き信号が与えられるとゲート
EX1の出力は同図Cの如くなる。この出力は絶縁トラ
ンス21において同図Dの如く変換された後、ダイオー
ド31,32によって同図Eのように全波整流され、ノ
ット回路N1およびドライバーD1を経てスイッチング
素子5が駆動される。また、電圧Eはさらにダイオード
33およびコンデンサC1に与えられ、このコンデンサ
C1の同図Fに示す直流化端子電圧はノット回路N1に
対する電源として用いられる。
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 6, and the reference numerals A to G in FIG. 7 correspond to the reference numerals given to the respective portions in FIG. Now, Exclusive OR Gate EX1
When a voltage as shown in A of the same figure is supplied to one terminal from the power supply SC and a signal as shown in B of the same figure is given to the other terminal, the output of the gate EX1 becomes as shown in C of the same figure. This output is converted by the insulating transformer 21 as shown in D in the figure, and then full-wave rectified by the diodes 31 and 32 as shown in E in the figure, and the switching element 5 is driven through the knot circuit N1 and the driver D1. The voltage E is further applied to the diode 33 and the capacitor C1, and the DC terminal voltage of the capacitor C1 shown in FIG.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような回路では、被駆動スイッチング素子のスイッチン
グ周波数よりも充分高い周波数で絶縁トランスを駆動す
る必要があるため、絶縁トランスには高周波特性の良い
鉄心入りトランスを使用する必要があり、また絶縁トラ
ンスの駆動回路にも高速なスイッチング動作が可能な特
別の半導体素子や複雑な回路を用いる必要があって、ス
イッチング素子の駆動回路が大形化するだけでなく高価
となっており、その結果、駆動回路の小形化,低廉化が
望まれている。したがって、この発明の課題はスイッチ
ング素子駆動回路の小形化,低廉化を図ることにある。
However, in the circuit as described above, since it is necessary to drive the insulating transformer at a frequency sufficiently higher than the switching frequency of the driven switching element, the insulating transformer has an iron core having good high frequency characteristics. It is necessary to use an input transformer, and it is also necessary to use a special semiconductor element capable of high-speed switching operation or a complicated circuit for the drive circuit of the isolation transformer. Only the drive circuit of the switching element becomes large. However, it is expensive, and as a result, downsizing and cost reduction of the drive circuit are desired. Therefore, an object of the present invention is to reduce the size and cost of a switching element drive circuit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、スイッチング素子の絶縁形駆動
回路において、複数個の絶縁トランスと、被駆動スイッ
チング素子に対する高周波のオン,オフ指令信号を分周
して個々の絶縁トランスにそれぞれ分配する分配回路と
を設け、この分配回路からの出力を合成してスイッチン
グ素子を駆動することを特徴としている。
In order to solve such a problem, according to the present invention, a high frequency on / off command signal for a plurality of insulating transformers and driven switching elements is provided in an insulating type drive circuit for switching elements. And a distribution circuit that divides the frequency and distributes to each isolation transformer, and outputs from the distribution circuit are combined to drive the switching element.

【0006】[0006]

【作用】絶縁トランスを複数個設けるとともに、被駆動
スイッチング素子への高周波のオン,オフ指令信号を分
周して個々の絶縁トランスへ分配するようにしたので、
各絶縁トランスは被駆動スイッチング素子へのオン,オ
フ指令信号の周波数の数分の1の周波数で動作すれば良
いことになり、その結果、小形,低廉化が可能となる。
[Function] Since a plurality of insulating transformers are provided and the high frequency ON / OFF command signal to the driven switching element is divided and distributed to the individual insulating transformers,
It suffices for each isolation transformer to operate at a frequency which is a fraction of the frequency of the ON / OFF command signal to the driven switching element, and as a result, downsizing and cost reduction can be achieved.

【0007】[0007]

【実施例】図1はこの発明を概念的に示すブロック図
で、1はパルス分配回路、21,22…2nは絶縁トラ
ンス、31,32… 3nはダイオード、4は保護抵
抗、5はMOS−FETの如きスイッチング素子で、こ
れは絶縁トランスをn個に分割した例である。いま、被
駆動スイッチング素子へのオン,オフ指令信号が同図の
端子Tから入力されると、パルス分配回路1は互いに1
周期ずつずれたn個の信号を出力し、1周期目は絶縁ト
ランス21に、2周期目は絶縁トランス22に…、そし
てn周期目は絶縁トランス2nにそれぞれ分配する。絶
縁トランスの出力側にはダイオード31〜3nが設けら
れ、これらにより加算回路が形成されているので、絶縁
トランス21〜2nの出力はこの加算回路にて合成さ
れ、半導体スイッチング素子に必要な駆動信号を得るこ
とができる。このとき、絶縁トランスの各々を駆動する
周波数はオン,オフ信号周波数の1/nとなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the present invention, in which 1 is a pulse distribution circuit, 21, 22 ... 2n are isolation transformers, 31, 32 ... 3n are diodes, 4 is a protection resistor, and 5 is a MOS-. A switching element such as a FET, which is an example in which an insulating transformer is divided into n pieces. Now, when an ON / OFF command signal to the driven switching element is input from the terminal T in the figure, the pulse distribution circuits 1 are set to 1
The n number of signals shifted by each cycle are output and distributed to the insulating transformer 21 in the first cycle, to the insulating transformer 22 in the second cycle, and to the insulating transformer 2n in the nth cycle. Diodes 31 to 3n are provided on the output side of the isolation transformer, and an adder circuit is formed by these. Therefore, the outputs of the isolation transformers 21 to 2n are combined by this adder circuit, and drive signals necessary for the semiconductor switching element are obtained. Can be obtained. At this time, the frequency for driving each isolation transformer is 1 / n of the on / off signal frequency.

【0008】図2はこの発明の実施例を示す回路図で、
パルス分配回路をフリップフロップ6とアンドゲート7
1,72とから構成し、絶縁トランスを2個(21,2
2)とした例で、したがってダイオードも2個(31,
32)設けられている。4は抵抗、5はスイッチング素
子である。その動作につき図3を参照して説明する。な
お、図3は図2の動作を説明するための各部波形図で、
A〜Fの符号は図2の各部に付した符号とそれぞれ対応
している。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
The pulse distribution circuit includes a flip-flop 6 and an AND gate 7.
1 and 72, two isolation transformers (21, 2,
2), so there are also two diodes (31,
32) It is provided. Reference numeral 4 is a resistor, and 5 is a switching element. The operation will be described with reference to FIG. Note that FIG. 3 is a waveform diagram of each part for explaining the operation of FIG.
The symbols A to F correspond to the symbols given to the respective parts in FIG.

【0009】いま、図3のAのごとき被駆動スイッチン
グ素子に対する高周波のオン,オフ指令信号がフリップ
フロップ6に入力されると、そのQ出力はBに示すよう
になり、その反転出力はCのようになり、周波数が1/
2に分周される。アンドゲート71はオン,オフ指令信
号Aと信号Bとのアンドをとり、アンドゲート72はオ
ン,オフ指令信号Aと信号Cとのアンドを取るので、ア
ンドゲート71からは同図Dに示すような出力が得ら
れ、アンドゲート72からは同図Eに示すような出力が
得られる。信号Dは絶縁トランス21に、また信号Eは
絶縁トランス22に与えられた後、ダイオード31,3
2により加算されて信号Fが生成され、この信号がスイ
ッチング素子5に駆動信号として与えられる。この例で
は、絶縁トランスを2個使用していることから、各絶縁
トランス21,22を駆動する周波数はオン,オフ信号
周波数の1/2となる。
When a high frequency ON / OFF command signal for the driven switching element such as A in FIG. 3 is input to the flip-flop 6, its Q output becomes as shown in B, and its inverted output becomes C. And the frequency is 1 /
Divided into two. The AND gate 71 ANDs the ON / OFF command signal A and the signal B, and the AND gate 72 ANDs the ON / OFF command signal A and the signal C. Therefore, as shown in FIG. Output is obtained, and the AND gate 72 obtains an output as shown in FIG. After the signal D is given to the isolation transformer 21 and the signal E is given to the isolation transformer 22, the diodes 31, 3 are fed.
2 is added to generate a signal F, and this signal is given to the switching element 5 as a drive signal. In this example, since two isolation transformers are used, the frequency for driving each isolation transformer 21, 22 is 1/2 of the on / off signal frequency.

【0010】図4はこの発明の他の実施例を示す回路図
で、パルス分配回路を2段のフリップフロップからなる
2段分周回路8とノットゲート9A,9Bとアンドゲー
ト10A〜10Dとから構成し、絶縁トランスを4個
(21〜24)とした例で、したがってダイオードも4
個(31〜34)設けられており、その他は図2と同様
である。その動作につき図5を参照して説明する。な
お、図5は図4の動作を説明するための各部波形図で、
A〜Jの符号は図4の各部に付した各符号とそれぞれ対
応している。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. The pulse distribution circuit comprises a two-stage frequency dividing circuit 8 consisting of two stages of flip-flops, NOT gates 9A and 9B, and AND gates 10A to 10D. In this example, the number of isolation transformers is 4 (21 to 24).
The number (31 to 34) is provided, and the others are the same as in FIG. 2. The operation will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 is a waveform diagram of each part for explaining the operation of FIG.
The reference signs A to J correspond to the reference signs attached to the respective parts in FIG.

【0011】いま、図5のAのごとき被駆動スイッチン
グ素子に対する高周波のオン,オフ指令信号が2段分周
回路8に入力されると、その1/2分周出力はBに示す
ようになり、その1/4分周出力はDに示すようにな
る。ノットゲート9AはBの反転信号Cを、またノット
ゲート9BはDの反転信号Eをそれぞれ出力する。そし
て、アンドゲート10Aは信号A,B,E、アンドゲー
ト10Bは信号A,C,E、アンドゲート10Cは信号
A,B,D、アンドゲート10Dは信号A,C,Dの各
アンドをとり、アンドゲート10AからはF、アンドゲ
ート10BからはG、アンドゲート10CからはH、ア
ンドゲート10DからはIなる信号が得られる。信号
F,G,H,Iはそれぞれ絶縁トランス21,22,2
3,24に与えられた後、ダイオード31,32,3
3,34にて加算され、駆動信号Jが生成される。この
例では、絶縁トランスを4個使用していることから、各
絶縁トランス21,22,23,24を駆動する周波数
はオン,オフ信号周波数の1/4となる。
Now, when a high frequency ON / OFF command signal for the driven switching element as shown in FIG. 5A is inputted to the two-stage frequency dividing circuit 8, its 1/2 frequency division output becomes as shown in B. , Its 1/4 frequency division output is as shown in D. The knot gate 9A outputs the inverted signal C of B, and the knot gate 9B outputs the inverted signal E of D. The AND gate 10A takes the signals A, B, E, the AND gate 10B takes the signals A, C, E, the AND gate 10C takes the signals A, B, D, and the AND gate 10D takes the signals A, C, D. , And F from the AND gate 10A, G from the AND gate 10B, H from the AND gate 10C, and I from the AND gate 10D. Signals F, G, H, and I are isolation transformers 21, 22, 2 respectively.
After being given to the diodes 3, 24, the diodes 31, 32, 3
The addition is made at 3, 34 to generate the drive signal J. In this example, since four isolation transformers are used, the frequency for driving each isolation transformer 21, 22, 23, 24 is 1/4 of the on / off signal frequency.

【0012】以上では、パルス分配回路により高周波の
オン,オフ指令信号を2分周,4分周するようにした
が、カウンタを用いることにより一般的にはn(2以上
の整数)分周することができ、したがって絶縁トランス
をn個に分割することが可能となる。
In the above, the high frequency ON / OFF command signal is divided into 2 and 4 by the pulse distribution circuit, but it is generally divided by n (integer of 2 or more) by using a counter. Therefore, the insulating transformer can be divided into n pieces.

【0013】[0013]

【発明の効果】この発明によれば、n個の絶縁トランス
の各々が被駆動スイッチング素子に対するオン,オフ指
令周波数の1/nで動作すれば良いので、絶縁トランス
としては従来程の高周波特性は要求されず、また絶縁ト
ランス用駆動回路も動作周波数は低くて済み、その結
果、入手が容易な半導体素子や簡単な回路構成で実現す
ることができる。したがって、駆動回路の小形化,低廉
化が実現される。
According to the present invention, each of the n insulating transformers has only to operate at 1 / n of the ON / OFF command frequency for the driven switching element, so that the insulating transformer has a high-frequency characteristic as conventional. Further, the operating frequency of the drive circuit for the insulating transformer is not required and the operating frequency is low, and as a result, it can be realized by a semiconductor element and a simple circuit configuration which are easily available. Therefore, the drive circuit can be made compact and inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の概念を説明するためのブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram for explaining the concept of the present invention.

【図2】この発明の実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】図2の動作を説明するための各部波形図であ
る。
FIG. 3 is a waveform chart of each part for explaining the operation of FIG.

【図4】この発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図5】図4の動作を説明するための各部波形図であ
る。
FIG. 5 is a waveform chart of each part for explaining the operation of FIG.

【図6】従来例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example.

【図7】図6の動作を説明するための各部波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform chart of each part for explaining the operation of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルス分配回路 4 抵抗 5 スイッチング素子 6 フリップフロップ 8 2段分周回路 21 絶縁トランス 22 絶縁トランス 23 絶縁トランス 24 絶縁トランス 2n 絶縁トランス 31 ダイオード 32 ダイオード 33 ダイオード 34 ダイオード 3n ダイオード 71 アンドゲート 72 アンドゲート 9A ノットゲート 9B ノットゲート 10A アンドゲート 10B アンドゲート 10C アンドゲート 10D アンドゲート 1 pulse distribution circuit 4 resistance 5 switching element 6 flip-flop 8 2-stage frequency dividing circuit 21 insulation transformer 22 insulation transformer 23 insulation transformer 24 insulation transformer 2n insulation transformer 31 diode 32 diode 33 diode 34 diode 3n diode 71 AND gate 72 AND gate 9A Not Gate 9B Not Gate 10A And Gate 10B And Gate 10C And Gate 10D And Gate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子の絶縁形駆動回路にお
いて、 複数個の絶縁トランスと、被駆動スイッチング素子に対
する高周波のオン,オフ指令信号を分周して個々の絶縁
トランスにそれぞれ分配する分配回路とを設け、この分
配回路からの出力を合成してスイッチング素子を駆動す
ることを特徴とするスイッチング素子の絶縁形駆動回
路。
1. An insulation type drive circuit for a switching element, comprising a plurality of insulation transformers and a distribution circuit for dividing a high frequency ON / OFF command signal for a driven switching element and distributing the divided frequency to each insulation transformer. An isolated drive circuit for a switching element, which is provided and drives the switching element by combining outputs from the distribution circuit.
JP41552190A 1990-12-28 1990-12-28 Insulating drive circuit for switching element Pending JPH0564422A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987002865A1 (en) * 1985-11-11 1987-05-21 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Insecticidal compositions
US8054654B2 (en) 2008-11-27 2011-11-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically insulated switching element driver and method for controlling same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1987002865A1 (en) * 1985-11-11 1987-05-21 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Insecticidal compositions
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