JPH0799781A - インダクタンス給電用電力増幅器 - Google Patents

インダクタンス給電用電力増幅器

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JPH0799781A
JPH0799781A JP3069313A JP6931391A JPH0799781A JP H0799781 A JPH0799781 A JP H0799781A JP 3069313 A JP3069313 A JP 3069313A JP 6931391 A JP6931391 A JP 6931391A JP H0799781 A JPH0799781 A JP H0799781A
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transistors
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ring
transistor
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JP3069313A
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Karl-Heniz Ideler
イデラー カールハインツ
Stefan Nowak
ノヴアーク シユテフアン
Gunter Petzold
ペツオルト グンター
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602—Combinations of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2171—Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Electronic Switches (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の並列に接続されているトランジスタへ
の電流分布を均等にする。 【構成】 並列に接続されているトランジスタＴ１‥な
いしＴ４‥をそれぞれ熱伝導性かつ電気伝導性のリング
Ｒ１、Ｒ２′上に取付け、このリングＲ１、Ｒ２′にわ
たり対称に分布させ、またこれとそれぞれ１つの端子に
より電気的に接続し、トランジスタＴ１‥ないしＴ４‥
の別の端子への接続をほぼ回転対称に大面積のプリント
配線板ＬＥ１ないしＬＥ５を介して行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタを有する
インダクタンスに給電するための電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ブリッジ回路内に配置されているトラン
ジスタを有し、その対角線内にインダクタンスが接続さ
れており、各トランジスタにトランジスタのスイッチオ
フの際にその電流の流れを受け入れるフリーホィーリン
グダイオードが対応付けられており、また各ブリッジ枝
路のなかに複数のトランジスタが並列に接続されている
インダクタンス給電用電力増幅器は知られており、たと
えばドイツ特許出願公開第A1-3438034号明細書に示され
ている。この場合、ブリッジ回路のトランジスタの相応
の駆動により両方向に任意の電流経過を設定することが
できる。トランジスタのスイッチング作動により、直線
増幅器コンセプトと比較して、占有場所、損失電力、従
ってまたコストに関する顕著な利点が生ずる。高い性能
を有するバイポーラトランジスタが利用されるので、多
くのトランジスタを並列に接続する必要なしに大きい電
流をスイッチングし得る。それによって短い導線案内、
従ってまたわずかな導線インダクタンスを有する簡潔な
構成技術が可能である。しかしながら、なかんずく、高
い電流容量を有するバイポーラトランジスタにおけるス
イッチング損失は制限されたスイッチング速度に基づい
てなおかなり大きいので、迅速に水冷却が必要な電力範
囲に達する。バイポーラスイッチングトランジスタを使
用する際の重大な欠点は電力増幅器の調節が制限される
点にもある。高い電流容量のバイポーラトランジスタは
蓄積時間のために約５μｓのスイッチオフ遅れを有す
る。このスイッチオフ遅れおよびそのばらつきのために
個々のスイッチング過程の間の特別な安全時間が守られ
なければならない。それによって、作動電圧に関して直
列に位置する２つのトランジスタが同時に導通し、横断
電流が生ずることが回避される。必要な安全時間はスイ
ッチングサイクルの約１０％である。調節技術的にこの
安全時間ははむだ時間として作用し、このことはなかん
ずく小電流における達成可能な波形の悪化として現れ
る。
【０００３】本質的により高いスイッチング速度、従っ
てまた減ぜられたスイッチング損失は電力用ＭＯＳＦＥ
Ｔトランジスタにより達成される。原理的にＭＯＳＦＥ
Ｔトランジスタは蓄積時間を有していないので、むだ時
間が顕著に減ぜられ、従ってまた増幅器の調節可能性が
改善され得る。バイポーラトランジスタにくらべて電力
用ＭＯＳＦＥＴトランジスタの欠点は電流容量が小さい
ことである。電力増幅器から大きい電流が要求される場
合には、多くのＭＯＳＦＥＴトランジスタが並列に接続
されなければならない。
【０００４】電力増幅器への高い要求はたとえば核スピ
ントモグラフィの勾配増幅器において生ずる。その際に
コイル装置は直線的磁界勾配の発生のために電流を供給
されなければならない。このような電力増幅器にはたと
えば下記のような要求が課せられる。 ａ）電流が１０ｍＡないし２５０Ａの範囲内で正確に設
定され得なければならない。 ｂ）２つの方向の電流が必要とされる。 ｃ）駆動により予め定められた電流波形が可能なかぎり
精密に再現されなければならない。 ｄ）電力増幅器は、勾配コイル中の十分な電流上昇速度
を保証する出力電圧を供給しなければならない。出力電
圧に対する典型的な値はたとえば±３００Ｖである。 ｅ）電力増幅器は可能なかぎり大きい定格電流において
可能なかぎり高い“デューティサイクル”を許容しなけ
ればならない。 ｆ）電力増幅器は空間的に小さく、また可能なかぎり水
冷却の必要なしに構成され得なければならない。
【０００５】多くのトランジスタおよび高いスイッチン
グ速度の並列接続の際には、並列に接続されているトラ
ンジスタへの均等な電流分布の問題が生ずる。特に切換
過程で、たとえばインダクタンスに基づいて、電流分布
が不均等になる恐れがあり、このことは迅速にトランジ
スタの破壊に通じ得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、多数
の並列に接続されているトランジスタを有する電力増幅
器を、トランジスタへの均等な電流分布が保証されてい
るように構成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明においては、並列に接続されているトランジ
スタがそれぞれ熱伝導性かつ電気伝導性の第１のリング
上に取付けられ、このリングにわたり対称に分布され、
またこれとそれぞれ端子により電気的に接続されてお
り、トランジスタの別の端子への接続がほぼ回転対称に
大面積のプリント配線板を介して行われる。
【０００８】円形にトランジスタを対称に配置し、また
接続導体を平らに構成することにより、スイッチングす
べき電流の個々のトランジスタへの均等な分布が約３０
ｎｓの達成可能な最高の切換速度においても各時点で保
証される。この構成により可能な電流経路の短い構成に
より、有害なインダクタンスが個々のトランジスタへの
電流経路に対してほぼ等しい小さいインダクタンス値に
減ぜられる。それによってトランジスタに対しても危険
な過電圧がスイッチングの際に回避される。
【０００９】第１のリングの上に付加して、対応付けら
れているトランジスタのすぐ近くに取付けられているフ
リーホィーリングダイオードが配置されていることは有
利である。それによって、トランジスタとそれぞれ対応
付けられているフリーホィーリングダイオードとの間の
短く、従ってまた低インダクタンスの接続が可能であ
る。この接続の際にわずかなインダクタンスは有利であ
る。なぜならば、トランジスタから対応付けられている
フリーホィーリングダイオードへの電流移行が非常に迅
速に行われるからである。また、フリーホィーリングダ
イオードは、第１のリングと同心でかつこれと熱的には
良好に伝導し、しかし電気的には絶縁されて接続されて
いる第２のリングの上に配置されていてもよい。
【００１０】それぞれ１つのトランジスタおよび１つの
ダイオードが空間的に一括されかつ直列接続されて供給
電圧端子に接続され、またトランジスタおよびダイオー
ドの各接続点が負荷端子と接続されていることは特に有
利である。
【００１１】負荷衝撃を受け入れるため、ダイオード‐
トランジスタ直列回路にコンデンサが並列に接続されて
おり、コンデンサはリングと同軸に配置されており、ま
たプリント配線板を介して大面積で対応付けられている
ダイオード‐トランジスタ直列回路と接続されることが
可能である。作動電圧‐バッファ‐コンデンサとして作
用するコンデンサのこの配置は同じくトランジスタのス
イッチングオンの際の均等な電流分布に寄与する。
【００１２】各コンデンサに対して必要なキャパシタン
スは相異なるキャパシタンスおよび衝撃電流挙動の複数
の並列に接続される部分コンデンサに分割されてよく、
それぞれ最良の衝撃電流挙動を有する部分コンデンサが
リングにすぐ接して配置されている。複数の部分コンデ
ンサへのこの分割により全体としてコストが低減され
る。なぜならば、高いキャパシタンスを達成するために
たとえば、小形で高いキャパシタンスを有し、ただし比
較的悪い衝撃電流挙動を有する電解コンデンサを使用す
ることができるからである。その場合、スイッチオンの
際に必要な衝撃電流は先ず、良好な衝撃電流挙動を有
し、しかし等しいキャパシタンスにおいて電解コンデン
サよりもはるかに大きくかつ高価な部分コンデンサ（た
とえば箔コンデンサ）により受け入れられる。トランジ
スタに接してこれらのコンデンサを配置することによ
り、高い上昇急峻度の電流を与えられる接続のわずかな
インダクタンスが達成される。
【００１３】１つの有利な構成では、トランジスタへの
接続が、リングに対して中央に配置され且つトランジス
タと大面積のプリント配線板を介して接続されているボ
ルトを介して行われる。この中央のボルトからすべての
トランジスタへの導体経路は等しい長さであり、したが
って一致するインダクタンスを有するので、均等な電流
分布が相異なるインダクタンスにより乱されない。
【００１４】各リングのなかにトランジスタに対するド
ライバ回路が配置されていることによりすべてのトラン
ジスタに対する駆動導体のインダクタンスも等しいの
で、トランジスタの相異なるスイッチングオン時間に基
づく不均等な電流分布は回避される。
【００１５】本発明の他の有利な実施例は請求項９ない
し１４にあげられている。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を以下に図１ないし４により
詳細に説明する。図１にはブリッジ枝路ＩないしIVを有
する電力増幅器のブリッジ回路が示されており、それぞ
れ互いに空間的に対応付けられている構成部分は一括さ
れており、また相応の回路はハッチングを施されてい
る。たとえば、参照符号Ｉを付されているブリッジ枝路
は回路ユニットとして、後で詳細に説明するように、第
１のリング上に、また参照符号IVを付されているブリッ
ジ枝路は第２のリング上に配置されており、これらの両
リングは再び１つの構成ユニットとして接続されてい
る。第２の構成ユニットは、ブリッジ枝路IIおよびIII
の回路要素を有するリングを含んでいる。
【００１７】各ブリッジ枝路は多数の並列に接続されて
いるトランジスタおよびダイオードを含んでいる。以下
ではブリッジ枝路Ｉの個々のトランジスタは参照符号Ｔ
１１ないしＴ１ｎ、一般的にＴ１‥を付されている。ブ
リッジ枝路IIないしIVに対しては相応に参照符号Ｔ２‥
ないしＴ４‥が付されている。類似の命名が各ブリッジ
枝路のダイオードおよびコンデンサに対して選ばれる。
【００１８】各トランジスタＴ１‥ないしＴ４‥にはダ
イオードＤ１‥ないしＤ４‥が直列に接続されており、
この直列回路は供給電圧端子Ｕ- およびＵ+ に接続され
ている。各直列回路に並列にコンデンサＣ１‥ないしＣ
４‥が接続されている。各トランジスタＴ１‥ないしＴ
４‥はブリッジ枝路ごとにドライバ回路Ｔｒ１ないしＴ
ｒ４により駆動される。ブリッジ枝路ＩないしIVのすべ
ての要素、すなわちトランジスタＴ１‥ないしＴ４‥、
ダイオードＤ１‥ないしＤ４‥およびコンデンサＣ１‥
ないしＣ４‥は多重に存在しており、また並列に接続さ
れている。
【００１９】各トランジスタＴ１‥と各ダイオードＤ１
‥との接続点（端子Ｂ１と呼ばれる）およびトランジス
タＴ２とダイオードＤ２との接続点（端子Ｂ２と呼ばれ
る）はそれぞれ平滑フィルタＧ１またはＧ２およびリア
クトルＤｒ１またはＤｒ２を介して負荷Ｌａの第１の端
子Ｌａ１と接続されており、他方において相応の端子Ｂ
３およびＢ４は同じく平滑フィルタＧ３またはＧ４およ
びリアクトルＤｒ３またはＤｒ４を介して負荷Ｌａの第
２の端子Ｌａ２と接続されている。各平滑フィルタＧ１
ないしＧ４は負荷電流に直列のインダクタンスＧＬおよ
び抵抗ＧＲの並列回路と、供給電圧端子への接続を形成
するコンデンサＧＣとのＲＣ回路として構成されてい
る。
【００２０】トランジスタＴ１‥およびＴ３‥のスイッ
チオンにより負荷Ｌａが第１の方向の電流を、またトラ
ンジスタＴ２‥およびＴ４‥のスイッチオンにより反対
方向の電流を与えられ得る。１つの電流経路のスイッチ
オフの際に、負荷Ｌａのインダクタンスに基づいて流れ
続ける負荷電流は対応付けられているダイオードＤ１‥
ないしＤ４‥により、すなわち例えばトランジスタＴ１
‥およびＴ４‥のスイッチオフの際にはダイオードＤ１
‥およびＤ４‥により受け入れられる。コンデンサＣ１
‥ないしＣ４‥は中間回路コンデンサ、すなわち作動電
圧‐バッファ‐コンデンサとしての役割をし、また、作
動電圧源にインダクタンスに関する極端な条件が課せら
れることなしに、短い電流上昇時間を可能にする。平滑
フィルタＧ１ないしＧ４はトランジスタＴ１‥ないしＴ
４‥のスイッチングの際のスイッチングピークのフィル
タリングの役割をする。
【００２１】リアクトルＤｒ１ないしＤｒ４は二重の機
能を満足する。一方ではそれらは、トランジスタＴ１‥
およびＴ２‥またはＴ３‥およびＴ４‥がエラーにより
同時にスイッチングオンされているときに、あまりに速
い電流上昇を回避する。さらにリアクトルＤｒ１ないし
Ｄｒ４により下記の問題が解決される。すなわち各ＭＯ
ＳＦＥＴトランジスタは各トランジスタＴ１‥ないしＴ
４‥に対して破線で記入されている内在的なダイオード
を有する。このダイオードは原理的にフリーホィーリン
グダイオードとして作用するが、それはトランジスタパ
ス自体に比較して長いスイッチング時間、すなわち阻止
遅れ時間を有する。阻止遅れは横断枝路（たとえばＴ１
‥からＴ２‥へ）内の他のトランジスタのスイッチング
オンの際に、本質的により高いスイッチング損失となら
んでトランジスタの破壊をも招き得るであろう許容でき
ない大きい横断電流を生じさせるであろう。しかし、リ
アクトルＤｒ１ないしＤｒ４により、負荷電流がこれら
のリアクトルを介してのみ内在的ダイオードに転流し得
ること、他方において本質的により速いダイオードＤ１
ないしＤ４への転流はリアクトルの中間回路なしに、従
ってまた本質的により速く行われることが達成される。
それによって内在的ダイオードが実際上無作用にされ、
従ってまたその擾乱効果が消去される。
【００２２】リアクトルＤｒ１ないしＤｒ４の構造的大
きさを限度内に保つためには、出力電流によるリアクト
ルコアの飽和を回避することが必要である。このこと
は、リアクトルＤｒ１およびＤｒ４またはＤｒ２および
Ｄｒ３がそれぞれ適当な巻線方向で共通のコアの上に巻
かれていることにより達成される。それにより、負荷電
流により発生される磁束はそれぞれ補償される。すなわ
ちリアクトルは電流補償されている。転流の際の上記の
機能はその際に阻害されない。
【００２３】各ブリッジ枝路は多数の並列に接続されて
いるトランジスタＴ１‥ないしＴ４‥、ダイオードＤ１
‥ないしＤ４‥およびコンデンサＣ１‥ないしＣ４‥か
ら成っており、それらのうち図１にはそれぞれただ１つ
の要素が示されている。こうしてのみＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスタによりたとえば勾配増幅器に対して必要な電流
容量が達成され得る。しかし、トランジスタの並列接続
により、同じく冒頭に記載したように、特にスイッチオ
ンの際の均等な電流分布の問題が生ずる。均等な電流分
布は図２および図３に本発明の実施例として示されてい
るような構造的配置により達成される。
【００２４】図２には、図１による１つのブリッジ半
部、すなわちブリッジ枝路ＩおよびIVを含んでいる構成
ユニットが断面で示されている。この構成ユニットは鎖
線で示されている軸線に関して回転対称に構成されてお
り、また図面を見易くするため構成ユニットの左側部分
のみが示されている。
【００２５】２つの第１のリングＲ１またはＲ１′の上
に、ブリッジ枝路ＩまたはIVに対応付けられているトラ
ンジスタＴ１‥またはＴ４‥が配置されている。リング
Ｒ１またはＲ１′の穴のなかに電気的には絶縁され熱的
には良好に伝導するようにリングＲ２またはＲ２′が挿
入されている。これらのリングＲ２、Ｒ２′の上にフリ
ーホィーリングダイオードＤ１‥またはＤ４‥が配置さ
れている。リングＲ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ２′は好まし
くはアルミニウムから成っている。トランジスタＴ１‥
およびＴ４‥およびフリーホィーリングダイオードＤ１
‥およびＤ４‥はリングＲまたはＲ′と良好に熱伝導す
るように接続されているので、リングＲおよびＲ′にお
ける損失電力は導出される。リングＲおよびＲ′は再び
良好に熱伝導するようにさらに各空気冷却ブロックＫま
たはＫ′と接続されており、それらを介して損失電力が
周囲空気に放出される。
【００２６】トランジスタＴ１、Ｔ４に対して同心に部
分コンデンサＣ１′ないしＣ１３′が配置されている。
それぞれ相異なる半径上のダイオード、トランジスタお
よび部分コンデンサの同心配置は図３中に明白に見られ
る。
【００２７】並列接続されたそれぞれ３つのコンデンサ
Ｃ１′‥ないしＣ１″′またはＣ４′‥ないしＣ４″′
は図１による回路図によるコンデンサＣ１‥またはＣ４
‥を形成している。最小の半径上のコンデンサＣ１′‥
またはＣ４´‥は箔コンデンサとして構成されており、
また特に良好な衝撃電流挙動、すなわち低い内部抵抗お
よびインダクタンスを有する。トランジスタへの最短の
距離に基づいてそれらはスイッチングオンの際の速い電
流上昇に寄与する。しかし、構造的に条件付けられてこ
のようなコンデンサは小さいキャパシタンス値のみを有
する。トランジスタから多少遠く離れているコンデンサ
Ｃ１″‥またはＣ４″‥は中程度の衝撃電流挙動、ただ
しより大きいキャパシタンスを有し、また好ましくは同
じく箔コンデンサとして構成されている。必要とされる
キャパシタンスの最大の部分は最後に、好ましくは電解
コンデンサとして構成され最大の半径上に配置されてい
るコンデンサＣ１″′またはＣ４″′により形成され
る。このようなコンデンサは確かに高いキャパシタンス
を有するが、箔コンデンサに比較しては不利な衝撃電流
挙動を有する。
【００２８】トランジスタの駆動のために必要なドライ
バ回路ＴＲ１、ＴＲ４は同じくリングＲまたはＲ′に対
して同軸に、またそのなかに配置されている。構成ユニ
ットを互いに接続するため、それぞれ低いインダクタン
スを有する短い大面積の接続を形成するプリント配線板
が設けられている。複数のプリント配線板から成るサン
ドイッチ構造は構成要素の接合なしの対称な低インダク
タンスの接触を生じさせ、その際に複数の導体路平面へ
の分割により最適な導体断面が形成され得る。接続導体
のわずかなインダクタンスにより速いスイッチング過程
の際のトランジスタに対して危険な過電圧ピークが回避
される。さらにプリント配線板の向かい合う金属層の適
切な構成により、最も速い電流ピークに対するエネルギ
ー需要をカバーし得る特に低インダクタンスの付加の蓄
積コンデンサがトランジスタに対して最短距離に実現さ
れ得る。両ブリッジ枝路ＩおよびIVの構成要素の間の解
除可能な接続のために２つの同心の接触リングＫ１およ
びＫ２が設けられている。これらの接触リングはそれぞ
れ２つの接触帯Ｋ１′、Ｋ１″またはＫ２′、Ｋ２″か
ら成っており、各接触リングの両接触帯のうち少なくと
も１つは弾性薄片の形態に構成されている。接触帯Ｋ
１′は直立ボルトＳＴを介して伝導的にリングＲと接続
されている。配置の中心軸線上に、円板ＫＲを介してプ
リント配線板ＬＥ１と接続されているボルトＢＯが設け
られている。
【００２９】以下に図２による配置における電流経過を
図１による回路図と結び付けて詳細に説明する。正の供
給電圧端子Ｕ+ はリングＲ１に接続される。この接続は
図１および図２中で一致して参照符号Ａ１を付されてい
る。ダイオードＤ４‥と正の供給電圧端子との接続は接
触リングＫ１およびプリント配線板ＬＥ３を介して行わ
れる。この接続はそれぞれ参照符号Ｌ１を付されてい
る。負の作動電圧Ｕ- の接続はプリント配線板ＬＥ５を
介してトランジスタＴ４‥へ、またさらにプリント配線
板ＬＥ５、接触リングＫ２およびプリント配線板ＬＥ２
を介してトランジスタＴ１‥へ行われる。部分コンデン
サＣ１′ないしＣ１″′は正および負の作動電圧とプリ
ント配線板ＬＥ２を介して、またコンデンサＣ４′ない
しＣ４″′はプリント配線板ＬＥ３およびＬＥ４を介し
て接続されている。図１による負荷端子Ｂ１は、円板Ｋ
Ｒおよびプリント配線板ＬＥ２を介してトランジスタＴ
１‥およびダイオードＤ１‥の接続点と接続されている
ボルトＢＯにより形成される。ブリッジ枝路IVの図１中
に参照符号Ｂ４を付されている負荷端子は、同じくトラ
ンジスタＴ４‥およびダイオードＤ４‥の各１つの端子
が接続されているリングＲ１′を介して形成される。
【００３０】ドライバ回路ＴＲ１またはＴＲ４によるト
ランジスタＴ１‥またはＴ４‥の駆動はプリント配線板
ＬＥ１またはＬＥ４を介して行われる。
【００３１】同軸形態での配置の首尾一貫した構成によ
り構成要素への短い接続経路が保証される。さらに、す
べての構成要素への接続経路が等しい長さになるので、
導体インダクタンスが一致する。このことは、ダイナミ
ックな場合にも均等な電流分布が達成されるための本質
的な前提条件である。この構成によりすべてのトランジ
スタおよびダイオードからの損失熱の均等な導出も保証
される。それによりすべてのトランジスタおよびフリー
ホィーリングダイオードは等しい温度で動作し、このこ
とは均等な電流分布のための別の前提条件である。
【００３２】示されている配置により可能にされる非常
に高いスイッチング速度に基づいて、以下に図４により
詳細に説明する別の問題も解決される。
【００３３】図４には内在的なダイオードＤJ 、ドレイ
ン‐ソース間キャパシタンスＣDS、ドレイン‐ゲート間
キャパシタンスＣmi、ゲート‐ソース間キャパシタンス
ＣGS、ゲート抵抗ＲG およびドレイン‐ソース間抵抗Ｒ
DSを有するＭＯＳＦＥＴトランジスタの等価回路図が示
されている。ドレイン‐ゲート間キャパシタンスは反作
用キャパシタンスとしても作用する。
【００３４】多くの並列接続されたＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタの共通駆動の際には下記の問題が生ずる。すなわ
ち、並列接続の際のトランジスタの空間的配置に基づい
て必然的により高いゲート‐インピ−ダンスが生ずる。
なぜならば、共通のドライバ端子へのゲート端子の距離
が相応により大きくなるからである。いまトランジスタ
のスイッチオンの際に反作用キャパシタンス（＝図４に
よるＣmi）を介してゲートにおける振動が生じ、これら
の振動が短い再スイッチオフを惹起し得る。それにより
スイッチング損失が著しく上昇するであろう。それにも
かかわらず確実かつ迅速にスイッチングし得るために、
各ＭＯＳＦＥＴトランジスタの各ゲート‐ソース接続に
付加のコンデンサ（ＣGext）が接続される（図４）。Ｍ
ＯＳＦＥＴトランジスタの寄生的キャパシタンスはドレ
イン‐ソース間電圧に強く関係する。外部コンデンサに
よる入力キャパシタンスの上昇によりこの関係は減少す
る。スイッチオンの際に上昇する反作用キャパシタンス
はその作用を弱められる。なぜならば、ゲートにおける
インピ−ダンスが小さくされたからである。
【００３５】外部のゲート‐ソース間コンデンサはプリ
ント配線板ＬＥ１およびにＬＥ５（図２）の上に位置し
ており、また各トランジスタに空間的に対応付けられて
いる。この対策により、わずかな駆動電力で多くの並列
接続されたＭＯＳＦＥＴトランジスタを低損失でかつ迅
速にスイッチングすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力増幅器の接続図。
【図２】回転対称な構成ユニットの１つの側を通る断面
図。
【図３】構成ユニットの平面図。
【図４】ＭＯＳＦＥＴトランジスタの駆動のための回路
の１つの例の接続図。
【符号の説明】
ＢＯ ボルト Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ Ｃ１′〜Ｃ４″′ コンデンサ ＣDS ドレイン‐ソース間キャパシタンス ＣGS ゲート‐ソース間キャパシタンス ＣGext 付加コンデンサ Ｃmi ドレイン‐ゲート間キャパシタンス Ｄ１１〜Ｄ１ｎ ブリッジ枝路Ｉのダイオード Ｄ２１〜Ｄ２ｎ ブリッジ枝路IIのダイオード Ｄ３１〜Ｄ３ｎ ブリッジ枝路III のダイオード Ｄ４１〜Ｄ４ｎ ブリッジ枝路IVのダイオード Ｄｒ１〜Ｄｒ４ リアクトル ＤJ 内在的ダイオード Ｇ１〜Ｇ４ 平滑フィルタ ＧＣ コンデンサ ＧＬ インダクタンス ＧＲ 抵抗 Ｉ〜IV ブリッジ枝路 Ｋ１〜Ｋ４ 空気冷却ブロック Ｋ１〜Ｋ４ 接触リング Ｋ１′〜Ｋ４′ 接触帯 Ｋ１′〜Ｋ４′ 空気冷却ブロック ＫＫ 円板 Ｌａ 負荷 ＬＥ１〜ＬＥ６ プリント配線板 Ｒ１〜Ｒ４ リング Ｒ１′〜Ｒ４′ リング ＲDS ドレイン‐ソース間抵抗 ＲG ゲート抵抗 ＳＴ 直立ボルト Ｔ１１〜Ｔ１ｎ ブリッジ枝路Ｉのトランジスタ Ｔ２１〜Ｔ２ｎ ブリッジ枝路IIのトランジスタ Ｔ３１〜Ｔ３ｎ ブリッジ枝路III のトランジスタ Ｔ４１〜Ｔ４ｎ ブリッジ枝路IVのトランジスタ ＴＲ１〜ＴＲ４ ドライバ回路 Ｕ- 、Ｕ+ 供給電圧端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/687 // Ｈ０３Ｆ 1/00 Ｚ 7350−5Ｊ (72)発明者 シユテフアン ノヴアーク ドイツ連邦共和国 8521 カルクロイト アム ヘカツカー 38 (72)発明者 グンター ペツオルト ドイツ連邦共和国 8500 ニユルンベルク ロイテルスハウザー シユトラーセ 14

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インダクタンス（Ｌａ）に給電するため
    の電力増幅器であって、ブリッジ回路内に配置されてい
    るスイッチングされるトランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４
    ‥）を有し、その対角線内にインダクタンス（Ｌａ）が
    接続されており、各トランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４
    ‥）にトランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）のスイッチ
    オフの際にその電流の流れを受け入れるフリーホィーリ
    ングダイオード（Ｄ１‥ないしＤ４‥）が対応付けられ
    ており、また各ブリッジ枝路（ＩないしIV）のなかに複
    数のトランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）が並列に接続
    されている電力増幅器において、並列に接続されている
    トランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）がそれぞれ１つの
    熱伝導性かつ電気伝導性の第１のリング（Ｒ１、Ｒ
    １′）の上に取付けられ、このリング（Ｒ１、Ｒ１′）
    にわたり対称に分布され、またこれとそれぞれ１つの端
    子により電気的に接続されており、トランジスタ（Ｔ１
    ‥ないしＴ４‥）の別の端子への接続がほぼ回転対称に
    大面積のプリント配線板（ＬＥ１ないしＬＥ５）を介し
    て行われることを特徴とするインダクタンス給電用電力
    増幅器。
  2. 【請求項２】 第１のリング（Ｒ１、Ｒ１′）の上に付
    加して、対応するトランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）
    のすぐ近くに取付けられているフリーホィーリングダイ
    オード（Ｄ１‥ないしＤ４‥）が配置されていることを
    特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
  3. 【請求項３】 フリーホィーリングダイオード（Ｄ１‥
    ないしＤ４‥）が、第１のリング（Ｒ１、Ｒ１′）と同
    心でこれと熱的には良好に伝導し電気的には絶縁されて
    接続されている第２のリング（Ｒ２、Ｒ２′）の上に配
    置されていることを特徴とする請求項１記載の電力増幅
    器。
  4. 【請求項４】 それぞれトランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ
    ４‥）およびダイオード（Ｄ１‥ないしＤ４‥）が空間
    的に一括されかつ直列回路で供給電圧端子（Ｕ- 、
    Ｕ+ ）に接続されており、またトランジスタ（Ｔ１‥な
    いしＴ４‥）およびダイオード（Ｄ１‥ないしＤ４‥）
    の各接続点が負荷端子と接続されていることを特徴とす
    る請求項２または３記載の電力増幅器。
  5. 【請求項５】 ダイオード‐トランジスタ直列回路（Ｔ
    １‥ないしＴ４‥、Ｄ１‥ないしＤ４‥）にコンデンサ
    （Ｃ１‥ないしＣ４）が並列に接続されており、コンデ
    ンサ（Ｃ１‥ないしＣ４）がリング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ
    ２、Ｒ２′）と同軸に配置されており、またプリント配
    線板（ＬＥ２ないしＬＥ５）を介して大面積で対応付け
    られているダイオード‐トランジスタ直列回路（Ｔ１‥
    ないしＴ４‥、Ｄ１‥ないしＤ４‥）と接続されている
    ことを特徴とする請求項４記載の電力増幅器。
  6. 【請求項６】 各コンデンサ（Ｃ１‥ないしＣ４）に対
    して必要なキャパシタンスが相異なるキャパシタンスお
    よび衝撃電流挙動の複数の並列に接続される部分コンデ
    ンサ（Ｃ１′‥ないしＣ１″、−Ｃ４′‥ないしＣ４
    ‥）に分割されており、それぞれ最良の衝撃電流挙動を
    有する部分コンデンサ（Ｃ１′‥ないしＣ４′‥）が第
    １のリング（Ｒ１、Ｒ１′）にすぐ接して配置されてい
    ることを特徴とする請求項５記載の電力増幅器。
  7. 【請求項７】 トランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）へ
    の接続（Ｂ）が、リング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ
    ２′）に対して中央に配置されており、トランジスタ
    （Ｔ１‥ないしＴ４‥）と大面積のプリント配線板（Ｌ
    Ｅ２）を介して接続されているボルト（ＢＯ）を介して
    行われることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記
    載の電力増幅器。
  8. 【請求項８】 各リング（Ｒ、Ｒ′）のなかにトランジ
    スタ（Ｔ１ないしＴ４）に対するドライバ回路（ＴＲ１
    ないしＴＲ４）が配置されていることを特徴とする請求
    項１ないし７の１つに記載の電力増幅器。
  9. 【請求項９】 各トランジスタ（Ｔ１‥ないしＴ４‥）
    のゲート‐ソース間パスにコンデンサが並列に接続され
    ていることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載
    の電力増幅器。
  10. 【請求項１０】 各リング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ
    ２′）と冷却ブロック（Ｋ、Ｋ′）が熱伝導的に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１ないし９の１つに記
    載の電力増幅器。
  11. 【請求項１１】 それぞれ１つのブリッジ半部に対応付
    けられているリング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ２′）が
    １つの構成ユニットとして、冷却ブロック（Ｋ、Ｋ′）
    がリング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ２′）に対して並列
    に外側に位置し、また両リング（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、
    Ｒ２′）の間に同心の接触リング（Ｋ１、Ｋ２）がリン
    グ（Ｒ１、Ｒ１′、Ｒ２、Ｒ２′）に対応付けられてい
    る電気的構成要素の解除可能な電気的接続のために設け
    られているように一括されていることを特徴とする請求
    項１０記載の電力増幅器。
  12. 【請求項１２】 それぞれ直列に作動電圧に接続されて
    いる両ブリッジ枝路の間に直列に２つのリアクトル（Ｄ
    ｒ１ないしＤｒ４）が配置されており、それらの接続点
    に負荷（Ｌ）が接続されていることを特徴とする請求項
    １ないし１１の１つに記載の電力増幅器。
  13. 【請求項１３】 それぞれ２つの並列に作動電圧に接続
    されているブリッジ枝路に対応付けられている両リアク
    トル（Ｄｒ１、Ｄｒ４またはＤｒ２、Ｄｒ３）が誘導的
    に、負荷電流が合成磁束を発生しないように結合されて
    いることを特徴とする請求項１２記載の電力増幅器。
  14. 【請求項１４】 各ブリッジ枝路の負荷端子（Ｂ１ない
    しＢ４）に低域通過フィルタ（Ｇ１ないしＧ４）が設け
    られていることを特徴とする請求項１ないし１３の１つ
    に記載の電力増幅器。
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