JPH07308076A - トランジスタインバータ - Google Patents

トランジスタインバータ

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Publication number
JPH07308076A
JPH07308076A JP6095934A JP9593494A JPH07308076A JP H07308076 A JPH07308076 A JP H07308076A JP 6095934 A JP6095934 A JP 6095934A JP 9593494 A JP9593494 A JP 9593494A JP H07308076 A JPH07308076 A JP H07308076A
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JP
Japan
Prior art keywords
field effect
effect transistor
capacitor
transistor
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6095934A
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English (en)
Inventor
Tadayoshi Nagafune
船 忠 義 長
Yoshinori Sugawara
原 吉 則 菅
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07308076A publication Critical patent/JPH07308076A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆電流阻止用ダイオードに掛かる電圧を小さ
くする。 【構成】 電界効果トランジスタ1Aが導通、1Bが非
導通状態の時、電流Iaが流れ、電界効果トランジスタ
1Bの出力コンデンサ9bにこのコンデンサの容量Co
と直流電源電圧Edcの積に相当する電荷が充電され
る。電界効果トランジスタ1Aが非導通になると、電界
効果トランジスタ1Bのフリーホイーリングダイオート
6bを通して電流Ibが流れる。出力コンデンサ9bに
充電された電荷が部分的にコンデンサ10bに充電さ
れ、逆電流阻止用ダイオード5bに印加される逆電圧V
cをコンデンサ10bの容量Cにより制御出来る。Ib
の流れている期間中に電界効果トランジスタ1Bを導通
させる。出力コンデンサ9bに充電されていた電荷は電
界効果トランジスタ1B内に及びフリーホイーリングダ
イオード6bに放電される。そして、転流が起き、出力
電流がIbからIcに切り替わる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、逆電流阻止用ダイオ
ードに掛かる電圧を小さくする事を可能にしたトランジ
スタインバータに関する。
【0002】
【従来の技術】 インバータは直流を交流に変換するも
のであるが、最近では殆ど静止型半導体式のものが使用
されている。
【0003】図4は静止型半導体式インバータの代表的
な、スイッチング素子に電界効果トランジスタを採用し
たトランジスタインバータの概略を示したもので、2対
の電界効果トランジスタ(1Aと1B、及び2Aと2
B)をブリッジ状に接続し、電界効果トランジスタ1A
と2Bの接続点Pと、電界効果トランジスタ1Bと2A
の接続点Qとの間に直流電源3が接続され、電界効果ト
ランジスタ1Aと1Bの接続点Rと、電界効果トランジ
スタ2Aと2Bの接続点Tとの間に負荷4が夫々接続さ
れる。各電界効果トランジスタにおいてD,Sは夫々ド
レイン,ソース,G1 ,G2 はゲートを表わす。各電界
効果トランジスタに直列に接続されているダイオード5
a,5b,5c,5dは夫々の電界効果トランジスタが
導通状態にある時に逆電流が流れないようにする逆電流
阻止用ダイオードである。各電界効果トランジスタと逆
電流阻止用ダイオードの直列回路に並列に接続されたダ
イオード6a,6b,6c,6dは対になっている電界
効果トランジスタが導通から非導通に切替わる時に転流
される間迂回させて負荷4に電流を流すフリーホイーリ
ングダイオートである。又、各電界効果トランジスタと
逆電流阻止用ダイオードの直列回路には、負荷4に印加
される出力電圧のリンギングを取る為の、抵抗,コンデ
ンサ等から成るスナバ回路7a,7b,7c,7dが並
列に接続されている。図中8a,8b,8c,8dは各
トランジスタのスイッチングをコントロールする為のゲ
ート駆動回路である。尚、前記負荷4は,インダクタン
スL,抵抗R,容量Cの直列回路から成る。
【0004】この様な構成のトランジスタインバータは
次の様に動作する。尚、L,R,Cの直列回路を成す負
荷の直列共振点近傍(移相率cosθ)においてトラン
ジスタインバータを駆動させることとする。
【0005】電界効果トランジスタ1Aと2Aを図5の
(a)に示す様なスィッチング制御信号(ゲートオンオ
フ制御信号)で、電界効果トランジスタ1Bと2Bを図
5の(b)に示す様なスィッチング制御信号(ゲートオ
ンオフ制御信号)でスイッチング駆動する。従って、電
界効果トランジスタ1Aと2Aの導通・非導通と、電界
効果トランジスタ1Bと2Bの導通・非導通がほぼ交互
に行われ、その結果、図5の(c)に示す様な出力電流
Iout、出力電圧Eoutが負荷4に供給される。
【0006】今、説明の便宜上、電界効果トランジスタ
1Aと1Bだけを示した図6と、電界効果トランジスタ
1Aと1Bの切り換え前後の出力電流を示した図3に沿
って動作を更に詳しく説明する。尚、図6において、9
a,9bは各電界効果トランジスタ1A,1Bの固有の
出力容量を表わした出力コンデンサである。
【0007】今、電界効果トランジスタ1Aが導通状
態、1Bが非導通状態にある時、出力電流Iaが流れ、
電界効果トランジスタ1Bの出力コンデンサ9bにほぼ
直流電源3からの直流電圧Edcに対応した電圧が掛る
為に、該出力コンデンサ9bにこのコンデンサの容量C
oとEdcの積に相当する電荷が充電される。電界効果
トランジスタ1Aが非導通状態になると、電界効果トラ
ンジスタ1Bのフリーホイーリングダイオート6bを通
して出力電流Ibが流れる。この時、逆電流阻止用ダイ
オード5bは、前記出力コンデンサ9bに充電された電
荷を放電させず、該逆電流阻止用ダイオード5bに、前
記直流電圧Edcにほぼ対応した大きさの逆電圧が印加
されることになる。このIbの流れている期間中に、電
界効果トランジスタ1Bを導通させる。この時に、前記
出力コンデンサ9bに充電されていた電荷は該電界効果
トランジスタ1B内に放電される。この様な状態におい
て、自然転流が起き、出力電流がIbからIcに切り替
わる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】 さて、上記した様
に、一方の電界効果トランジスタが非導通状態になり、
他方の電界効果トランジスタのフリーホイーリングダイ
オートを通して出力電流Ibが流れる期間、該他方の電
界効果トランジスタの逆電流阻止用ダイオードにほぼ直
流電源からの直流電圧(例えば、260V)に対応した
大きさの逆電圧が印加される。従って、逆電流阻止用ダ
イオードとしては耐電圧の大きなものを使用しなければ
ならない。しかし、耐電圧の大きなダイオードは消費電
力(熱損失)も大きく、効率が良くない。又、逆電流阻
止用ダイオードに印加される逆電圧はほぼ直流電源から
の直流電圧に対応した大きなもので、該大きな電圧の変
化に基づく電流が該電界効果トランジスタのソースに雑
音電流として流れ込み該電界効果トランジスタのスイッ
チング制御に支障を与える。
【0009】本発明は、この様な問題を解決する新規な
トランジスタインバータを提供する事を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】 その為に、本発明は、
電界効果トランジスタをスイッチング素子としたトラン
ジスタインバータにおいて、電界効果トランジスタに直
列に接続されている逆電流阻止用ダイオードに並列にコ
ンデンサを接続した。
【0011】
【作用】 本発明では、電界効果トランジスタに直列に
接続されている逆電流阻止用ダイオードに並列にコンデ
ンサを接続したので、出力コンデンサに充電された電荷
が部分的に前記コンデンサに充電され、逆電流阻止用ダ
イオードに掛かる逆電圧を小さく出来る。
【0012】
【実施例】 図1は本発明のトランジスタインバータの
一実施例を示したものである。図中前記図4にて使用し
た番号,記号と,同一番号,記号の付されたものし同一
構成要素である。図1の実施例が前記図4のものと異な
った構成点は、各電界効果トランジスタ1A,1B,2
A,2Bに直列に接続されている逆電流阻止用ダイオー
ド6a,6b,6c,6dに、夫々並列にコンデンサ1
0a,10b,10c,10dを接続した事である。
【0013】この様な構成されたトランジスタインバー
タの動作を、電界効果トランジスタ1Aと1Bだけを示
した図2と、電界効果トランジスタ1Aと1Bの切り換
え前後の電流を示した図3に沿って説明する。
【0014】今、電界効果トランジスタ1Aが導通状
態、1Bが非導通状態にある時、出力電流Iaが流れ、
電界効果トランジスタ1Bの出力コンデンサ9bにほぼ
直流電源3からの直流電圧Edcに対応した電圧が掛る
為に、該出力コンデンサ9bにこのコンデンサの容量C
oとEdcの積に相当する電荷が充電される。電界効果
トランジスタ1Aが非導通状態になると、電界効果トラ
ンジスタ1Bのフリーホイーリングダイオート6bを通
して出力電流Ibが流れる。この時、前記出力コンデン
サ9bに充電された電荷が部分的にコンデンサ10bに
充電される。
【0015】即ち、今、前記出力コンデンサ9bに充電
されている電荷をX、このコンデンサの容量Coとすれ
ば、電荷Xは、 X=Co・Edc (1) となる。又、電界効果トランジスタ1Bのフリーホイー
リングダイオート6bの順方向の電圧降下をVfd、出
力コンデンサ9bに充電された電荷が部分的にコンデン
サ10bに充電された後の出力コンデンサ9b及びコン
デンサ10bの電圧を夫々Vout,Vc(極性は図中
において矢印で示した)、該コンデンサの容量をCとす
れば、 Vfd=Vout−Vc (2) X=Co・Vout+C・Vc (3) ここで、フリーホイーリングダイオート6bの順方向の
電圧降下Vfdは直流電源電圧Edc(例えば、260
V)に比べて極めて小さい(例えば、2V以下)ので無
視出来る。従って、前記(2)式において、Vfd=0
とすれば、Vout=Vcと見る事が出来る。そこで、
前記(1)式及び(3)式から、Vcを求めると、 Vc=Co・Edc/(Co+C) (4) となり、該(4)式において、Coは電界効果トランジ
スタ固有のもの、Edcは直流電源が決まれば一定のも
のなので、前記逆電流阻止用ダイオード5bに印加され
る逆電圧Vcを、該逆電流阻止用ダイオードに並列に接
続されるコンデンサの容量Cにより制御出来る事が分か
る。即ち、予め、逆電流阻止用ダイオードに並列に接続
されるコンデンサの容量を適宜に選択しておけば、逆電
流阻止用ダイオードに掛かる逆電圧を任意に小さくする
事が出来る。そして、このIbの流れている期間中に、
電界効果トランジスタ1Bを導通させる。この時に、前
記出力コンデンサ9bに充電されていた電荷は該電界効
果トランジスタ1B内に及びフリーホイーリングダイオ
ード6bに放電される。この様な状態において、転流が
起き、出力電流がIbからIcに切り替わる。
【0016】尚、逆電流素子用ダイオードは電界効果ト
ランジスタのドレイン側に接続してもソース側に接続し
ても良いが、ドレイン側に接続した方が逆電流素子用ダ
イオードに掛かる逆電圧の変化による雑音電流の影響が
少ない。但し、直列に繋がった2つの電界効果トランジ
スタが対で市販されているものを使用すると、一方の電
界効果トランジスタはドレイン側に、他方の電界効果ト
ランジスタはソース側に接続せざるを得ない。
【0017】また、前記実施例では、逆電流素子用ダイ
オードに並列にコンデンサ単体を接続したが、コンデン
サと抵抗の直列回路を逆電流素子用ダイオードに並列に
接続しても良い。
【0018】
【発明の効果】 本発明は、電界効果トランジスタをス
イッチング素子としたトランジスタインバータにおい
て、電界効果トランジスタに直列に接続されている逆電
流阻止用ダイオードに並列にコンデンサを接続したの
で、該コンデンサの容量を選ぶ事により、逆電流阻止用
ダイオードに掛かる逆電圧を小さくする事が可能とな
る。それにより、逆電流阻止用ダイオードとして耐電圧
の小さな、即ち、消費電力(熱損失)の小さなものを使
用することが出来、効率の良いインバータが実現去れ
る。又、逆電流阻止用ダイオードに印加される逆電圧が
小さく出来ることから、該電圧の変化に基づく雑音電流
の発生も軽減出来、電界効果トランジスタのスイッチン
グ制御への悪影響も軽減出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトランジスタインバータの一実施例
を示す。
【図2】 図1の一部を示す。
【図3】 本発明の動作の説明を補足するものである。
【図4】 従来のトランジスタインバータの一実施例を
示す。
【図5】 スイッチング制御信号,出力電圧,出力電流
の波形を示す。
【図6】 図4の一部を示す。
【符号の説明】
1A,1B,2A,2B 電界効果トランジスタ 3 直流電源 4 負荷 5a,5b,5c,5d 逆電流阻止用ダイオード 6a,6b,6c,6d フリーホイーリングダイオー
ド 7a,7b,7c,7d スナバ回路 8a,8b,8c,8d ゲート駆動回路 10a,10b,10c,10d コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界効果トランジスタをスイッチング素
    子としたトランジスタインバータにおいて、電界効果ト
    ランジスタに直列に接続されている逆電流阻止用ダイオ
    ードに並列にコンデンサを接続したトランジスタインバ
    ータ。
JP6095934A 1994-05-10 1994-05-10 トランジスタインバータ Withdrawn JPH07308076A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6095934A JPH07308076A (ja) 1994-05-10 1994-05-10 トランジスタインバータ

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JP6095934A JPH07308076A (ja) 1994-05-10 1994-05-10 トランジスタインバータ

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JP6095934A Withdrawn JPH07308076A (ja) 1994-05-10 1994-05-10 トランジスタインバータ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880221A2 (en) * 1997-05-23 1998-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Power conversion device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880221A2 (en) * 1997-05-23 1998-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Power conversion device
EP0880221A3 (en) * 1997-05-23 2000-05-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Power conversion device

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010731