JPH08308253A - スイッチング半導体装置 - Google Patents

スイッチング半導体装置

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JPH08308253A
JPH08308253A JP7105282A JP10528295A JPH08308253A JP H08308253 A JPH08308253 A JP H08308253A JP 7105282 A JP7105282 A JP 7105282A JP 10528295 A JP10528295 A JP 10528295A JP H08308253 A JPH08308253 A JP H08308253A
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JP
Japan
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power supply
capacitor
circuit
voltage
semiconductor device
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Application number
JP7105282A
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English (en)
Inventor
Majiyumudaaru Goorabu
マジュムダール ゴーラブ
Shinji Hatae
慎治 波多江
Masayuki Takara
正行 高良
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to DE69622915T priority patent/DE69622915D1/de
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • 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
    • H02M7/538—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 push-pull configuration

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング半導体素子を駆動する駆動回路
の電源回路を簡素化する。 【構成】 ＧＢＴ素子９がオフしＩＧＢＴ素子１９がオ
ンするときには、高電位直流母線３０からコンデンサ
１、抵抗素子４、ダイオード５、コンデンサ２、中間配
線３２を順に通過する電流によってコンデンサ１とコン
デンサ２とが充電される。同時に、低電位直流母線３１
からダイオード１７、抵抗素子１６、コンデンサ１１を
順に通過して中間配線３２へと流れる電流によってコン
デンサ１１が放電される。逆に、ＩＧＢＴ素子９がオン
し、ＩＧＢＴ素子１９がオンするときには、コンデンサ
１１とコンデンサ１２とが充電され、コンデンサ１が放
電する。以上を反復することによって、駆動回路８、１
８の電源電圧が一定以上の値に保持される。 【効果】 駆動回路用の電源回路が簡単な回路素子で構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング半導体
装置に関し、特にスイッチング半導体素子を駆動する駆
動回路へ電源電圧を供給する回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング半導体装置は、主電流をオ
ン・オフするスイッチング半導体素子と、この素子を駆
動する回路とを備えた半導体装置である。スイッチング
半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）素子が用いられ、その駆動回路を併せてワ
ンパッケージ化したＩＧＢＴモジュール、あるいはＩＧ
ＢＴモジュールが組み込まれたブリッジ装置、インバー
タ装置などはその代表例である。
【０００３】図８は、従来のＩＧＢＴモジュールが組み
込まれたインバータ装置の構成を示す回路図である。図
８に示すように、このインバータ装置は、６個のＩＧＢ
Ｔモジュールが組み込まれた三相ブリッジ装置５４を備
えている。そして、外部の三相交流電源５１から供給さ
れる三相交流電圧が、整流回路５２によって直流電圧へ
と変換される。
【０００４】直流電圧は平滑用コンデンサ５３によって
平滑化されるとともに、高電位直流母線５７と低電位直
流母線５８とによって、三相ブリッジ装置５４へと供給
される。三相ブリッジ装置５４では、６個のＩＧＢＴモ
ジュールに備わるＩＧＢＴ素子が所望の周期で交互にオ
ン・オフ動作を行うことによって、所望の周期の三相交
流電圧が生成され、負荷５６へと供給される。
【０００５】６個のＩＧＢＴモジュールの各１には、各
ＩＧＢＴ素子を駆動する駆動回路が備わっている。この
ため、インバータ装置には、これらの駆動回路へ直流の
電源電圧を供給する６個の電源回路６４が備わってい
る。ＩＧＢＴモジュール毎に電源回路６４が一つずつ付
随する。インバータ装置には、さらに、トランス５９が
備わっており、各電源回路６４は、このトランス５９の
二次巻線に接続されている。トランス５９の一次巻線に
は、スイッチング素子としてのＭＯＳ型トランジスタ６
３が直列に接続されており、これらの直列回路が高電位
直流母線５７と低電位直流母線５８の間に介挿されてい
る。
【０００６】また、ＭＯＳ型トランジスタ６３のゲート
電極には、このトランジスタを駆動するための集積回路
６２が接続されている。そして、この集積回路６２の電
源電圧を供給するための電源回路６５が、トランス５９
のもう一つの二次巻線に接続されている。さらに、集積
回路６２には、インバータ装置に電源が投入された直後
に直流母線５７、５８の間の直流電源電圧が立ち上がる
際に、ワンショットパルスを集積回路６２へ出力するた
めのもう一つの集積回路６１が接続されている。この集
積回路６１は、直流母線５７、５８に接続されることに
よって、電源電圧を得ている。また、高電位直流母線５
７と集積回路６１との間には、電流を制限するための抵
抗素子５５が介挿されている。
【０００７】図９は、このインバータ装置の各部の電圧
波形を示すタイミングチャートである。図９に示すよう
に、インバータ装置が三相交流電源５１に接続される
と、直流母線５７、５８間の電圧は上昇し、一定時間を
経た後には所定の定常電圧に達する。そうして、直流母
線５７、５８間電圧が、上昇する過程の中で数ボルトの
電圧に達したときに、集積回路６１はワンショットパル
スを、過渡的な電源電圧として集積回路６２へと出力す
る。
【０００８】集積回路６２は、この過渡的な電源電圧の
供給を受けることによって動作を開始する。すなわち、
集積回路６２は、ＭＯＳ型トランジスタ６３のゲート電
極へ、周期的に反復するパルスを出力する。その結果、
ＭＯＳ型トランジスタ６３は、周期的にオン・オフ動作
を反復する。このため、トランス５９の一次巻線には交
流電流が流れる。その結果、トランス５９の二次巻線に
接続される電源回路６４、６５に交流電圧が印加され
る。
【０００９】電源回路６４、６５の各１では、印加され
る交流電圧がダイオード２３の働きで整流され、コンデ
ンサ２４の働きで平滑化されるとともに、ツェナーダイ
オード２５の働きによって、一定電圧にクランプされ
る。すなわち、電源回路６４、６５は、直流の一定電圧
をそれぞれ三相ブリッジ装置５４に備わる駆動回路およ
び集積回路６２へと出力する。
【００１０】電源回路６５から集積回路６２への直流電
源電圧の供給が開始されると、その後は集積回路６１か
らの直流電圧の供給なしで、集積回路６２の動作が持続
する。このため、集積回路６１からの直流電圧の出力
は、一定時間後には停止する。このようにして、三相ブ
リッジ装置５４に備わる駆動回路は、直流電源電圧の供
給を持続的に受けることによって、ＩＧＢＴ素子を正常
にオン・オフ動作させる。その結果、三相ブリッジ装置
５４から負荷５６へと三相交流電圧が持続的に出力され
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のＩＧＢＴモジュ
ールが組み込まれたインバータ装置では、ＩＧＢＴモジ
ュールが備える駆動回路の電源電圧を生成するために、
トランス５９、集積回路６１、６２、および集積回路６
２のための電源回路６５を必要とした。このため、イン
バータ装置の構成が複雑であり、重量が大きく、しか
も、製造コストが高いという問題点があった。
【００１２】また、軽量な三相ブリッジ装置５４のみを
ワンパッケージ化したものをインバータ装置として製造
し、使用の際には、トランス５９、集積回路６１、６
２、および集積回路６２のための電源回路６５等を組み
込んだ電源装置を別途準備して、配線等を介して互いに
接続することも行われている。この場合、インバータ装
置自体は単純かつ軽量となるが、使用の際には複雑かつ
重量の大きい電源装置を準備しなければならず、問題点
が解消されるわけではない。
【００１３】以上のことは、インバータ装置に限らず、
ＩＧＢＴモジュールおよびそれが組み込まれた装置全般
に共通した問題点であり、さらに、スイッチング半導体
装置一般に共通の問題点である。
【００１４】この発明は、従来のスイッチング半導体装
置における上記した問題点を解消するためになされたも
ので、スイッチング素子を駆動する駆動回路の電源電圧
を簡単な回路構成で生成することを可能にし、そのこと
によって、装置の構成を単純化し軽量化を実現するとと
もにコスト削減をもたらし得るスイッチング半導体装置
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明の装置は、第
１および第２主電極の間を導通および遮断するスイッチ
ング半導体素子と、第１電源電極と前記第２主電極に接
続された第２電源電極との間に直流電源電圧が供給され
ることによって動作可能となるとともに外部からの入力
信号に応答して前記スイッチング半導体素子を駆動する
駆動回路と、前記スイッチング半導体素子の第１主電極
に一端が接続された第１コンデンサと、前記第１コンデ
ンサの他端と前記駆動回路の第１電源電極との間に介挿
される第１回路と、前記第１コンデンサの前記他端と前
記スイッチング半導体素子の第２主電極との間に介挿さ
れる第２回路と、前記第１および第２電源電極との間に
接続される第２コンデンサと、前記第１および第２電源
電極との間に接続され、当該第１および第２電源電極の
間の電圧を、前記駆動回路が動作可能な範囲の一定値に
クランプするクランプ素子と、を備え、前記第１回路
は、前記第２コンデンサを充電することによって前記第
１および第２電源電極の間に前記直流電源電圧を供給す
る方向にのみ電流が流れるように挿入された第１ダイオ
ードを備えており、前記第２回路は、前記第１回路を流
れる電流とは前記第１コンデンサに対して逆方向となる
方向にのみ電流が流れるように挿入された第２ダイオー
ドを備えている。
【００１６】第２の発明の装置は、第１の発明のスイッ
チング半導体装置であって、前記第１回路が、前記第１
ダイオードと第１抵抗素子との直列回路を備え、前記第
２回路が、前記第２ダイオードと第２抵抗素子との直列
回路を備える。
【００１７】第３の発明の装置は、第１の発明のスイッ
チング半導体装置であって、前記クランプ素子が、前記
第１および第２電源電極の間の電圧を、ツェナー電圧に
よって前記一定値にクランプするツェナーダイオードを
備える。
【００１８】第４の発明の装置は、第１の発明のスイッ
チング半導体装置であって、前記スイッチング半導体素
子が、絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を備える。
【００１９】第５の発明の装置は、互いに直列に接続さ
れた第１単位半導体装置と第２単位半導体装置とを備
え、前記第１および第２単位半導体装置の各１は、第１
および第２主電極の間を導通および遮断するスイッチン
グ半導体素子と、第１電源電極と前記第２主電極に接続
された第２電源電極との間に直流電源電圧が供給される
ことによって動作可能となるとともに外部からの入力信
号に応答して前記スイッチング半導体素子を駆動する駆
動回路と、を備えており、前記第１および第２単位半導
体装置の少なくとも一方は、前記スイッチング半導体素
子の第１主電極に一端が接続された第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの他端と前記駆動回路の第１電源電
極との間に介挿される第１回路と、前記第１コンデンサ
の前記他端と前記スイッチング半導体素子の第２主電極
との間に介挿される第２回路と、前記第１および第２電
源電極との間に接続される第２コンデンサと、前記第１
および第２電源電極との間に接続され、当該第１および
第２電源電極の間の電圧を、前記駆動回路が動作可能な
範囲の一定値にクランプするクランプ素子と、を備えて
おり、前記第１回路は、前記第２コンデンサを充電する
ことによって前記第１および第２電源電極の間に前記直
流電源電圧を供給する方向にのみ電流が流れるように挿
入された第１ダイオードを備えており、前記第２回路
は、前記第１回路を流れる電流とは前記第１コンデンサ
に対して逆方向となる方向にのみ電流が流れるように挿
入された第２ダイオードを備えており、前記第１および
第２単位半導体装置は、前記第１単位半導体装置の第２
主電極と前記第２単位半導体装置の第１主電極とが接続
されることによって、互いに直列に接続されている。
【００２０】第６の発明の装置は、第５の発明のスイッ
チング半導体装置であって、前記第１および第２単位半
導体装置の各１が、前記第１コンデンサと、前記第１回
路と、前記第２回路と、前記第２コンデンサと、前記ク
ランプ素子と、を備えている。
【００２１】第７の発明の装置は、第５の発明のスイッ
チング半導体装置であって、前記第１および第２単位半
導体装置の一方のみが、前記第１コンデンサと、前記第
１回路と、前記第２回路と、前記第２コンデンサと、前
記クランプ素子と、を備えており、前記第１および第２
単位半導体装置の他方は、当該他方が備える前記駆動回
路の第１および第２電源電極に一方巻線が接続されたト
ランスと、前記一方巻線と前記他方の前記第１または第
２電源電極との間に介挿された第３ダイオードと、前記
他方の前記第１および第２電源電極との間に接続された
第３コンデンサと、前記他方の前記第１および第２電源
電極との間に接続され、当該第１および第２電源電極の
間の電圧を、前記他方の前記駆動回路が動作可能な範囲
の一定値にクランプするもう一つのクランプ素子と、を
さらに備え、前記第３ダイオードは、前記第３コンデン
サを充電することによって前記他方の前記第１および第
２電源電極の間に前記他方の前記駆動回路が動作可能な
直流電源電圧を供給する方向に順方向電流が流れるよう
に介挿されている。
【００２２】第８の発明の装置は、第５ないし第７のい
ずれかの発明のスイッチング半導体装置であって、互い
に並列に接続された複数個のブリッジ回路を備えてお
り、当該複数個のブリッジ回路の各１は、互いに直列に
接続された前記第１および第２単位半導体装置を備え、
前記第１および第２単位半導体装置は、前記第１単位半
導体装置の第２主電極と前記第２単位半導体装置の第１
主電極とが接続されることによって、互いに直列に接続
されており、前記複数個のブリッジ回路の各１に属する
前記第１単位半導体装置の前記第１主電極が互いに接続
されるとともに、前記複数個のブリッジ回路の各１に属
する前記第２単位半導体装置の前記第２主電極が互いに
接続されることによって、前記複数個のブリッジ回路が
互いに並列に接続されている。
【００２３】
【作用】第１の発明の装置は、負荷を介して第１および
第２主電極が外部の直流電圧源に接続されることによっ
て正常な動作を行う。スイッチング半導体素子が導通す
ることによって流れる主電流が第１主電極から第２主電
極へと流れる場合を例にとると、第１主電極には高電位
電源電圧が供給され、第２主電極には低電位電源電圧が
供給される。この例について、外部の直流電圧源が接続
されることにより、第１主電極と第２主電極の間に直流
電圧が印加されると、第１主電極から、第１コンデン
サ、第１回路、そして、第２コンデンサを順に通過し
て、第２主電極へと電流が流れる。この電流によって、
第１および第２コンデンサが充電され、それらの蓄電電
圧が上昇する。その結果、駆動回路に供給される直流電
源電圧が上昇し、やがてクランプ素子でクランプされる
所定の定常値に達することにより、駆動回路が動作可能
な状態となる。
【００２４】その後、駆動回路に所定の入力信号を入力
することによってスイッチング半導体素子を導通させ
る。このとき、第１主電極と第２主電極の間が短絡され
るために、既に充電されている第１コンデンサを放電さ
せる放電電流が、第２主電極から、第２回路、および第
１コンデンサを順に通過して、第１主電極へと流れる。
その結果、第１コンデンサ１が放電するとともに、第２
コンデンサの蓄電電圧は駆動回路での電流消費にともな
って減少する。
【００２５】その後、駆動回路に別の信号を入力するこ
とによってスイッチング半導体素子を遮断すると、再び
第１コンデンサは充電され、第２コンデンサも同様に、
蓄電電圧を回復する。このように、スイッチング半導体
素子を交互に導通・遮断させる反復的なスイッチング動
作を行うことによって、駆動回路には定常的に直流電源
電圧が供給される。すなわち、装置の動作を維持するこ
とが可能となる。
【００２６】スイッチング半導体素子の主電流の向きが
上記とは逆である場合には、外部の直流電圧源が供給す
る電圧の方向、および第１コンデンサを充電および放電
する電流の方向が逆となる。この場合にも、スイッチン
グ半導体素子を交互に導通・遮断させる反復的なスイッ
チング動作を行うことによって、駆動回路には定常的に
直流電源電圧が供給される。
【００２７】第２の発明の装置では、第１回路および第
２回路が、それぞれ抵抗素子を備えるので、第１コンデ
ンサの充電および放電、並びに第２コンデンサの充電に
寄与する電流の大きさが制限される。
【００２８】第３の発明の装置では、クランプ素子がツ
ェナーダイオードを備えるので、構造が簡単であるとと
もに、温度依存性が低い良好なクランプ特性が得られ
る。
【００２９】第４の発明の装置では、スイッチング半導
体素子が、絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を備え
るので、スイッチング半導体素子を駆動するのに要する
電流が小さい。このため、駆動回路の消費電流が削減さ
れる。
【００３０】第５の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置が直列に接続されているために、ブリッジ
装置として機能する。しかも、第１および第２単位半導
体装置の中の少なくとも一方においては、駆動回路用の
電源回路が第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２
コンデンサ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成さ
れるので、装置の小型化および軽量化が実現する。
【００３１】第６の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置の双方において、駆動回路用の電源回路が
第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２コンデン
サ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成されるの
で、装置の一層の小型化および軽量化が実現する。
【００３２】第７の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置の一方のみにおいて、駆動回路用の電源回
路が第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２コンデ
ンサ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成され、他
方は、従来装置と同様のトランス等を用いて構成され
る。このため、装置を外部の直流電圧源に接続したとき
に、他方側の駆動回路へその動作に必要な直流電源電圧
が確実に供給される。その後に、動作可能となっている
この駆動回路を動作させることによって、他方側のスイ
ッチング半導体素子を導通させると、一方側の単位半導
体装置には、外部の直流電源が供給する直流電圧がその
まま印加される。その結果、一方側の第１および第２コ
ンデンサの充電が早まるとともに、第２コンデンサの蓄
電電圧を駆動回路の動作に必要な十分高い電圧値へと容
易に到達させることができる。
【００３３】第８の発明の装置では、複数個のブリッジ
回路が互いに並列に接続されているので、単相あるいは
複数相の交流を出力するインバータ装置として機能す
る。しかも、各ブリッジ回路が備える第１および第２単
位半導体装置の中の少なくとも一方においては、駆動回
路用の電源回路が第１コンデンサ、第１回路、第２回
路、第２コンデンサ、クランプ素子を備える簡単な回路
で構成されるので、装置の小型化および軽量化が実現す
る。
【００３４】
【実施例】
＜１．第１実施例＞はじめに第１実施例のブリッジ装置
について説明する。
【００３５】＜1-1.装置の構成＞図１は、この実施例の
ブリッジ装置を示す回路図である。このブリッジ装置で
は、二つのＩＧＢＴモジュール４０、４１が高電位直流
母線３０と低電位直流母線３１の間に介挿されている。
これらの直流母線３０、３１には、入力端子２０、２１
を通じて、母線間電圧ＶCCが供給される。そして、２つ
のＩＧＢＴモジュールを接続する中間配線３２には出力
端子２２が接続されている。この出力端子２２には、図
示しない負荷が接続される。
【００３６】ＩＧＢＴモジュール４０は、スイッチング
半導体素子としてＩＧＢＴ素子９を備えている。ＩＧＢ
Ｔ素子９のコレクタ電極Ｃ9は高電位直流母線３０へ接
続されており、エミッタ電極Ｅ9は中間配線３２へと接
続されている。すなわち、ＩＧＢＴ素子９は、ゲート電
極Ｇ9へ入力されるゲート電圧に応答して、高電位直流
母線３０と中間配線３２の間を、導通（オン）および遮
断（オフ）する。
【００３７】ゲート電極Ｇ9には、駆動回路ブロック１
０１が接続されている。駆動回路ブロック１０１は、ゲ
ート電極Ｇ9へゲート電圧を出力する駆動回路８と、こ
の駆動回路８の電源電極８１、８２へ電源電圧を供給す
る電源回路とを備えている。低電位側の電源電極８２
は、中間配線３２に接続されている。駆動回路８へ電源
電圧を供給する電源回路は、高電位直流母線３０と中間
配線３２の間に介挿されており、コンデンサ１，２、抵
抗素子４，６、ダイオード５，７、およびツェナーダイ
オード３とで構成されている。
【００３８】すなわち、駆動回路８の高電位電源線３３
と低電位電源線（中間配線３２と一致）の間に、電源電
圧を保持するためのコンデンサ２と電源電圧が所定以上
に上昇するのを抑えるクランプ素子としてのツェナーダ
イオード３とが並列に介挿されている。ツェナーダイオ
ード３は、温度依存性が低く良好なクランプ特性を有し
ており、クランプ素子として最適である。そして、高電
位直流母線３０に一端が接続されたコンデンサ１の他端
と高電位電源線３３の間には、抵抗素子４とダイオード
５の直列回路が介挿されている。ダイオード５は、高電
位直流母線３０から高電位電源線３３へ流れる電流が順
方向電流となる向きに接続されている。
【００３９】また、コンデンサ１の他端と中間配線３２
の間には、抵抗素子６とダイオード７の直列回路が介挿
されている。そして、ダイオード７は中間配線３２から
高電位直流母線３０へと流れる電流が順方向電流となる
向きに接続されている。抵抗素子４はコンデンサ１およ
びコンデンサ２へ過度に高い電流が流れるのを制限する
目的で設けられている。また、抵抗素子６は、コンデン
サ１へ流れる電流を制限する目的で設けられている。
【００４０】ＩＧＢＴモジュール４０と同様に、ＩＧＢ
Ｔモジュール４１は、スイッチング半導体素子としてＩ
ＧＢＴ素子１９を備えている。ＩＧＢＴ素子１９のコレ
クタ電極Ｃ19は中間配線３２へ接続されており、エミッ
タ電極Ｅ19は低電位直流母線３１へと接続されている。
すなわち、ＩＧＢＴ素子１９は、ゲート電極Ｇ19へ入力
されるゲート電圧に応答して、中間配線３２と低電位直
流母線３１の間を、オンおよびオフする。
【００４１】ゲート電極Ｇ19には、駆動回路ブロック１
０２が接続されている。駆動回路ブロック１０２は、駆
動回路ブロック１０１と同様に構成されている。すなわ
ち、駆動回路ブロック１０２は、ゲート電極Ｇ19へゲー
ト電圧を出力する駆動回路１８と、この駆動回路１８の
電源電極８３、８４へ電源電圧を供給する電源回路とを
備えている。低電位側の電源電極８４は、低電位直流母
線３１に接続されている。そして、この電源回路は、中
間配線３２と低電位直流母線３１の間に介挿されてお
り、コンデンサ１１，１２、抵抗素子１４，１６、ダイ
オード１５，１７、およびツェナーダイオード１３とで
構成されている。
【００４２】ＩＧＢＴ素子９には、逆電流をバイパスし
てＩＧＢＴ素子９の破損を防止するためのフリーホイー
ルダイオードＤ9が並列にしかも逆方向に接続されてい
る。すなわち、ＩＧＢＴ素子９のコレクタ電極とエミッ
タ電極とには、フリーホイールダイオードＤ9のカソー
ド電極およびアノード電極がそれぞれ接続されている。
ＩＧＢＴ素子１９にも、同様にフリーホイールダイオー
ドＤ19が逆並列に接続されている。
【００４３】駆動回路８は一種の増幅器であり、外部か
ら入力端子ＩＮ8へ入力される例えばハイレベルおよび
ロウレベルの入力信号に応答して、ゲート電極Ｇ9へゲ
ート閾電圧以上のゲート電圧およびゼロ電圧をそれぞれ
出力し、その結果、ＩＧＢＴ素子９のオン動作およびオ
フ動作を実現する。ＩＧＢＴ素子９のオン動作およびオ
フ動作を高周波数で反復的に実現するために、駆動回路
８には高い出力電流を出力する能力を有する回路が選ば
れる。駆動回路８は、例えば、一つの集積回路素子で構
成される。駆動回路１８も駆動回路８と同様に構成さ
れ、入力端子ＩＮ18へ入力される入力信号に応答して、
ＩＧＢＴ素子１９のオン動作およびオフ動作を実現す
る。
【００４４】＜1-2.装置の動作＞図２は、図１のブリッ
ジ装置の動作にとななう各部の電圧波形を示すタイミン
グチャートである。図２に沿って、このブリッジ装置の
動作について説明する。図２に示すように、外部の直流
電圧源が入力端子２０と入力端子２１とに接続される
と、母線間電圧ＶCCが上昇し、一定時間を経た後には所
定の定常電圧に達する。外部の直流電圧源が接続される
以前、すなわちブリッジ装置の動作が停止しているとき
には、コンデンサ１、２、１１、１２はいずれも放電状
態にある。
【００４５】したがって、母線間電圧ＶCCが上昇するの
にともなって、高電位直流母線３０から、コンデンサ
１、抵抗素子４、ダイオード５、コンデンサ２、中間配
線３２、コンデンサ１１、抵抗素子１４、ダイオード１
５、そして、コンデンサ１２を順に通過して、低電位直
流母線３１へと電流が流れる。この電流は、ダイオード
７に阻止されるために、抵抗素子６とダイオード７の直
列回路には流れず、同様に、抵抗素子１６とダイオード
１７の直列回路には流れない。
【００４６】この電流によって、コンデンサ１、２、１
１、１２が充電され、それらの蓄電電圧が上昇する。こ
れらの蓄電電圧の上昇の時定数は、コンデンサ１、２、
１１、１２の容量の値と抵抗素子４、１４の抵抗の値と
によって規定される。コンデンサ２の蓄電電圧が、ツェ
ナーダイオード３のツェナー電圧（クランプ電圧）に達
すると、コンデンサ２の蓄電電圧は、ツェナーダイオー
ド３によってツェナー電圧へとクランプされる。その結
果、高電位直流母線３０から低電位直流母線３１への電
流が、その後に流れ続けても、コンデンサ２の蓄電電圧
は一定値に保たれる。同様に、コンデンサ１２の蓄電電
圧は、ツェナーダイオード１３のツェナー電圧にクラン
プされることによって一定値に保たれる。
【００４７】ツェナーダイオード３、１３のツェナー電
圧は、駆動回路８、１８を動作させるのに十分な電源電
圧に相当する大きさに設定される。このため、コンデン
サ２、１２の蓄電電圧が一定値に達した後には、駆動回
路８、１８は動作可能な状態となる。そこで、コンデン
サ２、１２の蓄電電圧が一定値に達した後に、入力端子
ＩＮ8と入力端子ＩＮ18のいずれか一方のみ、例えば入
力端子ＩＮ8へＩＧＢＴ素子９をオンされるための入力
信号（仮にハイレベルとする）を入力すると、駆動回路
８が動作してＩＧＢＴ素子９がオン状態となる。一方の
ＩＧＢＴ素子１９はオフ状態のままである。
【００４８】このとき、高電位直流母線３０と中間配線
３２の間が短絡されるので、コンデンサ１を充電する電
流は停止する。そして、コンデンサ１が既に充電されて
いるために、コンデンサ１の他方電極の電位が中間配線
３２の電位よりも低くなる。その結果、コンデンサ１の
放電電流が、中間配線３２からコンデンサ１を通過して
高電位直流母線３０へと流れる。このために、コンデン
サ１の蓄電電圧は減少する。その時定数はコンデンサ１
の容量値と抵抗素子６の抵抗値とで決定される。
【００４９】この放電電流は、ダイオード５に阻止され
るために、コンデンサ２およびツェナーダイオード３の
いずれをも流れることはない。すなわち、この放電電流
によってコンデンサ２が放電されることはない。ただ
し、コンデンサ２の充電電流は停止しているので、コン
デンサ２の蓄電電圧は、コンデンサ２の電荷が駆動回路
８で消費されるのにともなって徐々に低下する。コンデ
ンサ２の容量値が大きいほど、その蓄電電圧の減少は緩
やかとなる。したがって、コンデンサ２の容量値は、駆
動回路８の動作を必要期間にわたって保障し得る程度の
大きさに設定される。ＩＧＢＴ素子１９はオフしたまま
であるために、中間配線３２からコンデンサ１１を通過
し、低電位直流母線３１へと流れる充電電流は、引き続
き流れ続ける。
【００５０】その後、入力端子ＩＮ8にロウレベルの信
号が入力され、ＩＧＢＴ素子９がオンからオフへと転じ
る。その後、入力端子ＩＮ8に代わって、入力端子ＩＮ
18にハイレベルの信号が入力される。その結果、ＩＧＢ
Ｔ素子９はオフしたままで、ＩＧＢＴ素子１９がオンす
る。このとき、中間配線３２と低電位直流母線３１の間
が短絡され、高電位直流母線３０と中間配線３２の間に
は母線間電圧ＶCCが印加される。
【００５１】中間配線３２と低電位直流母線３１の間が
短絡されるために、コンデンサ１１を充電する電流は流
れない。そして、コンデンサ１１が既に充電されている
ために、コンデンサ１の他方電極の電位が低電位直流母
線３１の電位よりも低くなる。その結果、コンデンサ１
１の放電電流が、低電位直流母線３１からコンデンサ１
１を通過して中間配線３２へと流れる。この放電電流に
よって、コンデンサ１１は放電する。その時定数はコン
デンサ１１の容量値と抵抗素子１６の抵抗値とで決定さ
れる。
【００５２】この放電電流はダイオード１５に阻止され
るために、この放電電流によってコンデンサ１２が放電
されることはない。ただし、コンデンサ１２の充電電流
は停止しているので、コンデンサ１２の蓄電電圧は駆動
回路１８で電流が消費されるのにともなって徐々に低下
する。コンデンサ１２の容量値は、駆動回路１８の動作
を必要期間にわたって保障し得る程度の大きさに設定さ
れる。
【００５３】ＩＧＢＴ素子９はオフしており、高電位直
流母線３０と中間配線３２との間には母線間電圧ＶCCが
印加されるので、コンデンサ１とコンデンサ２を充電す
る充電電流が高電位直流母線３０から中間配線３２へと
再び流れる。その結果、コンデンサ２の蓄電電圧はツェ
ナーダイオード３のツェナー電圧の値まで回復する。ま
た、コンデンサ１１の蓄電電圧も再び上昇する。
【００５４】その後、入力端子ＩＮ8と入力端子ＩＮ18
とに、交互にハイレベルの信号が入力され、その結果、
ＩＧＢＴ素子９とＩＧＢＴ素子１９とが交互にオン状態
を反復する。それにともなって、コンデンサ１とコンデ
ンサ１１とは交互に充電・放電を反復し、コンデンサ２
とコンデンサ１２も同様に、蓄電電圧の低下・回復を交
互に反復する。
【００５５】コンデンサ１、１１の充電および放電の時
定数は、反復の周期に比べて十分に短く、また、コンデ
ンサ２、１２の蓄電電圧の減少は、反復の周期において
駆動回路８、１８の動作を十分に保障し得る程度に緩や
かで、さらに、コンデンサ２、１２の充電による蓄電電
圧の回復は反復の周期に比べて十分早く完了するよう
に、コンデンサ１、１１、２、１２の容量値、および、
抵抗素子４、６、１４、１６の抵抗値が設定される。
【００５６】以上のように、この実施例のＩＧＢＴモジ
ュールおよびブリッジ装置では、コンデンサ、抵抗素
子、ツェナーダイオード、およびダイオードのみを用い
て、駆動回路８、１８の電源回路が構成されている。す
なわち、駆動回路８、１８の電源回路が簡単な受動回路
素子のみで構成され、従来装置で必要とされたトランス
や能動的な集積回路素子を必要としない。このため、駆
動回路８、１８の電源回路を含めてのＩＧＢＴモジュー
ルあるいはブリッジ装置のワンパッケージ化が容易であ
る。その結果、外部に接続すべき駆動回路用の電源装置
を必要とせず、しかも構造が単純で設計段階および組立
段階での製造コストが著るしく低減されるとともに、小
型、かつ軽量な装置が実現する。
【００５７】＜２．第２実施例＞図３は、第２実施例の
インバータ装置の構成を示す回路図である。この装置
は、ブリッジ装置が３個並列に接続されてなる三相ブリ
ッジ装置を備えている。すなわち、共通の高電位直流母
線３０と共通の低電位直流母線３１の間に、三相の各相
に対応するブリッジ装置が１個ずつ介挿されている。各
ブリッジ装置では、第１実施例と同一構成の二つのＩＧ
ＢＴモジュールが、高電位直流母線３０と低電位直流母
線３１の間に介挿されている。すなわち、ＩＧＢＴ素子
９ａ、９ｂ、９ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、いずれ
もＩＧＢＴ素子９、１９と同一素子であり、駆動回路ブ
ロック１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０
２ｂ、１０２ｃは、いずれも駆動回路ブロック１０１、
１０２と同一の回路構成をなしている。
【００５８】そして、各ブリッジ装置を構成する二つの
ＩＧＢＴモジュールを接続する中間配線３２ａ、３２
ｂ、３２ｃに、外部の負荷５６の３本の電源線が接続さ
れている。また、２本の直流母線３０、３１には、整流
回路５２および平滑用コンデンサ５３が接続されてい
る。そして、外部の三相交流電源５１から供給される三
相交流電圧が、整流回路５２によって直流電圧へと変換
される。直流電圧は平滑用コンデンサ５３によって平滑
化されるとともに、直流母線３０、３１によって三相ブ
リッジ装置へ供給される。
【００５９】各ブリッジ装置を構成する二つのＩＧＢＴ
モジュールは、第１実施例のＩＧＢＴモジュール４０、
４１と同様の動作を行う。すなわち、ＩＧＢＴ素子９ａ
と１９ａとが交互にオン動作を反復するように、入力端
子ＩＮ8aとＩＮ18aとに交互にハイレベルの信号が入力
される。他の入力端子ＩＮ8bとＩＮ18b、入力端子ＩＮ
8cとＩＮ18cにも同様に、交互にハイレベルの信号が入
力される。しかも、これらの入力信号は、３個のブリッ
ジ装置の間で、位相が１２０゜ずつずれるように入力さ
れる。その結果、３本の中間配線３２ａ、３２ｂ、３２
ｃから、三相交流が負荷５６へと供給される。
【００６０】このように、第１実施例のブリッジ装置を
並列に接続することによって、トランス等を必要としな
い構造の簡単なインバータ装置を構成することが可能で
ある。
【００６１】なお、この実施例では、ブリッジ回路を３
個並列に接続することによって、三相交流を出力するイ
ンバータ装置を構成したが、ブリッジ回路を２個並列に
接続することによって単相交流を出力するインバータ装
置を構成することも可能である。
【００６２】＜３．第３実施例＞図４は第３実施例のブ
リッジ装置を示す回路図である。このブリッジ装置で
は、二つのＩＧＢＴモジュール４０、４２が高電位直流
母線３０と低電位直流母線３１の間に介挿されている。
すなわち、このブリッジ装置は、第１実施例のブリッジ
装置において、ＩＧＢＴモジュール４１がＩＧＢＴモジ
ュール４２へと置き換えられた構造を成している。
【００６３】第１実施例のＩＧＢＴモジュール４１と同
様に、ＩＧＢＴモジュール４２は、スイッチング半導体
素子としてＩＧＢＴ素子１９を備えている。そして、Ｉ
ＧＢＴ素子１９のコレクタ電極は中間配線３２へ接続さ
れており、エミッタ電極は低電位直流母線３１へと接続
されている。また、ＩＧＢＴモジュール４１と同様に、
ＩＧＢＴ素子１９のゲート電極Ｇ19には、駆動回路１８
が接続されている。
【００６４】ＩＧＢＴモジュール４２では、駆動回路１
８へ電源電圧を供給する電源回路がＩＧＢＴモジュール
４１とは異なっており、従来装置（図８）の電源回路６
４と同一に構成されている。電源回路６４はトランス２
６の二次巻線に接続されており、一次巻線に接続されて
いる一次巻線端子２７、２８へ外部より交流電圧が印加
されることによって、電源回路６４で直流電源電圧が生
成される。
【００６５】図５は、図４のブリッジ装置の動作にとな
なう各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
図５に示すように、外部の直流電圧源が入力端子２０と
入力端子２１とに接続されると、母線間電圧ＶCCが上昇
し、一定時間を経た後には所定の定常電圧に達する。そ
して、外部の直流電圧源が接続されると同時に、トラン
ス２６の一次巻線端子２７、２８へ、交流電圧源が接続
される。その結果、電源回路６４が動作を開始し、駆動
回路１８に供給される直流電源電圧ＶG（Ｎ）が、ツェ
ナーダイオード２５で規定される定常値に直ちに達し、
駆動回路１８は動作可能な状態となる。
【００６６】その後、入力端子ＩＮ18にハイレベルの信
号を入力することによって、ＩＧＢＴ素子１９のゲート
電圧ＶGE（Ｎ）をゲート閾電圧以上の高い値にし、ＩＧ
ＢＴ素子１９をオンさせる。そうすると、中間配線３２
と低電位直流母線３１の間が短絡するので、外部の直流
電圧源が接続される以前には放電状態にあったコンデン
サ１、２を充電する充電電流が、高電位直流母線３０か
ら、コンデンサ１、抵抗素子４、ダイオード５、コンデ
ンサ２、中間配線３２、ＩＧＢＴ素子１９を順に通過し
て、低電位直流母線３１へと流れる。その結果、駆動回
路８に供給される直流電源電圧ＶG（Ｐ）が上昇し、や
がてツェナーダイオード３で規定される所定の定常値に
達する。
【００６７】その後、入力端子ＩＮ18にロウレベルの信
号を入力し、ＩＧＢＴ素子１９をオフさせる。その後、
入力端子ＩＮ18に代わって、入力端子ＩＮ8にハイレベ
ルの信号を入力し、ＩＧＢＴ素子９のゲート電圧Ｖ
GE（Ｐ）をゲート閾電圧以上の値にする。その結果、Ｉ
ＧＢＴ素子１９はオフしたままで、ＩＧＢＴ素子９がオ
ンする。このとき、高電位直流母線３０と中間配線３２
の間が短絡されるために、既に充電されているコンデン
サ１を放電させる放電電流が、中間配線３２から、ダイ
オード７、抵抗素子６、およびコンデンサ１を順に通過
して高電位直流母線３０へと流れる。その結果、コンデ
ンサ１は放電をほぼ完了するとともに、コンデンサ２の
蓄電電圧は駆動回路８での電流消費にともなって幾分低
下する。
【００６８】その後、入力端子ＩＮ8と入力端子ＩＮ18
とに、交互にハイレベルの信号が入力され、その結果、
ＩＧＢＴ素子９とＩＧＢＴ素子１９とが交互にオン状態
を反復する。それにともなって、コンデンサ１は交互に
充電・放電を反復し、コンデンサ２も同様に、蓄電電圧
の低下・回復を交互に反復する。
【００６９】以上のように、この実施例のブリッジ装置
では、母線間電圧ＶCCの立ち上がりの際に、母線間電圧
ＶCCとは無関係に駆動回路１８に十分な高さの電源電圧
を供給することができるので、駆動回路１８が確実に動
作可能状態となる。そうして、動作可能状態となった駆
動回路１８をオンさせることによって、ＩＧＢＴモジュ
ール４０には母線間電圧ＶCCが（その半分ではなく）そ
のまま印加される。その結果、コンデンサ１およびコン
デンサ２の充電が早まるとともに、直流電源電圧Ｖ
G（Ｐ）を駆動回路８の動作に必要な十分高い電圧値へ
と容易に到達させることができる。すなわち、駆動回路
８を動作させるのに必要な電源電圧の値に比べて、母線
間電圧ＶCCが十分に高くはない場合においても、装置の
起動が容易であるという利点がある。
【００７０】また、二つのＩＧＢＴモジュールの中の一
方の駆動回路の電源回路は、第１実施例と同様に構成さ
れるので、従来装置に比べて単純、低コスト、小型、か
つ軽量な装置が実現する。また、トランス２６、電源回
路６４などを外部装置として、ブリッジ装置の中に組み
込まない場合においても、準備すべき外部装置が一つの
ＩＧＢＴモジュールに対応する装置で足りるので、従来
の外部装置よりも単純かつ軽量となる。
【００７１】＜４．第４実施例＞図６は、第４実施例の
インバータ装置の構成を示す回路図である。この装置
は、ブリッジ装置が３個並列に接続されてなる三相ブリ
ッジ装置を備えている。すなわち、共通の高電位直流母
線３０と共通の低電位直流母線３１の間に、三相の各相
に対応するブリッジ装置が１個ずつ介挿されている。各
ブリッジ装置は、第３実施例と同一構成を成している。
【００７２】すなわち、駆動回路１８ａ、１８ｂ、１８
ｃは、いずれも駆動回路１８と同一である。３個の駆動
回路１８ａ、１８ｂ、１８ｃの直流電源電圧は、共通の
電源回路６４によって供給されている。トランス２６の
一次巻線は、外部の三相交流電源５１の二本の電源配線
に接続されている。
【００７３】各ブリッジ装置を構成する二つのＩＧＢＴ
モジュールは、第３実施例のＩＧＢＴモジュール４０、
４２と同様の動作を行う。すなわち、ＩＧＢＴ素子９ａ
と１９ａとが交互にオン動作を反復するように、入力端
子ＩＮ8aとＩＮ18aとに交互にハイレベルの信号が入力
される。他の入力端子ＩＮ8bとＩＮ18b、入力端子ＩＮ
8cとＩＮ18cにも同様に、交互にハイレベルの信号が入
力される。しかも、これらの入力信号は、３個のブリッ
ジ装置の間で、位相が１２０゜ずつずれるように入力さ
れる。その結果、３本の中間配線３２ａ、３２ｂ、３２
ｃから、三相交流が負荷５６へと供給される。
【００７４】このように、第３実施例のブリッジ装置を
並列に接続することによって、従来の装置に比べて軽量
かつ小型のインバータ装置を構成することが可能であ
る。
【００７５】＜５．第５実施例＞図７は、第５実施例の
ＩＧＢＴモジュールの構成を示す回路図である。この実
施例に示すように、ＩＧＢＴモジュール４０は単独で、
一つの装置として使用可能である。なお、このＩＧＢＴ
モジュール４０は、第１〜第４実施例のブリッジ装置ま
たはインバータ装置に組み込まれた装置部分であるの
で、その詳細な説明については略する。
【００７６】図７に示すように、高電位直流母線３０と
低電位直流母線３１との間に、単一のＩＧＢＴモジュー
ル４０が接続されている。そして、入力端子２０、２１
は、負荷８０を通じて外部の直流電圧源に接続される。
【００７７】入力端子２０、２１が負荷８０を通じて外
部の直流電圧源に接続されると、母線間電圧ＶCCが上昇
し、一定時間を経た後には所定の定常電圧に達する。外
部の直流電圧源が接続される以前、すなわちブリッジ装
置の動作が停止しているときには、コンデンサ１、２は
いずれも放電状態にある。したがって、母線間電圧ＶCC
が上昇するのにともなって、高電位直流母線３０から、
コンデンサ１、抵抗素子４、ダイオード５、そして、コ
ンデンサ２を順に通過して、低電位直流母線３１へと電
流が流れる。この電流によって、コンデンサ１、２が充
電され、それらの蓄電電圧が上昇する。その結果、駆動
回路８に供給される直流電源電圧が上昇し、やがてツェ
ナーダイオード３で規定される所定の定常値に達するこ
とにより、駆動回路８が動作可能な状態となる。
【００７８】その後、入力端子ＩＮ8にハイレベルの信
号を入力し、ＩＧＢＴ素子９をオンさせる。このとき、
高電位直流母線３０と低電位直流母線３１の間が短絡さ
れるために、既に充電されているコンデンサ１を放電さ
せる放電電流が、低電位直流母線３１から、ダイオード
７、抵抗素子６、およびコンデンサ１を順に通過して高
電位直流母線３０へと流れる。その結果、コンデンサ１
は放電をほぼ完了するとともに、コンデンサ２の蓄電電
圧は駆動回路８での電流消費にともなって幾分低下す
る。
【００７９】その後、入力端子ＩＮ8には、ハイレベル
の信号とロウレベルの信号とが交互に入力される。その
結果、ＩＧＢＴ素子９がオンとオフとを交互に反復す
る。それにともなって、コンデンサ１は交互に充電・放
電を反復し、コンデンサ２も同様に、蓄電電圧の低下・
回復を交互に反復する。そうすることで、駆動回路８は
常に動作可能状態に置かれるので、このＩＧＢＴモジュ
ール４０は正常な動作を維持し続ける。
【００８０】以上のように、この実施例のＩＧＢＴモジ
ュールでは、コンデンサ、抵抗素子、ツェナーダイオー
ド、およびダイオードのみを用いて、駆動回路８の電源
回路が構成されている。すなわち、駆動回路８の電源回
路が簡単な受動回路素子のみで構成され、従来装置で必
要とされたトランスや能動的な集積回路素子を必要とし
ない。このため、駆動回路８の電源回路を含めてのＩＧ
ＢＴモジュールのワンパッケージ化が容易である。その
結果、外部に接続すべき駆動回路用の電源装置を必要と
せず、しかも構造が単純で設計段階および組立段階での
製造コストが著るしく低減されるとともに、小型、かつ
軽量な装置が実現する。
【００８１】＜６．第６実施例＞第１実施例〜第５実施
例では、スイッチング半導体素子としてＮチャネルのＩ
ＧＢＴ素子を用いた例を示したが、ＮチャネルＩＧＢＴ
に代えて、ＰチャネルＩＧＢＴ、ＮチャネルＭＯＳ型Ｆ
ＥＴ、ＰチャネルＭＯＳ型ＦＥＴ、あるいは、バイポー
ラトランジスタなどを用いてもよい。例えば、図１のＩ
ＧＢＴモジュールにおいて、ＩＧＢＴ素子９、１９に代
えて、ＰチャネルＭＯＳ型ＦＥＴを使用した場合には、
すべてのダイオード（ツェナーダイオードを含む）３、
５、７、Ｄ9、１３、１５、１７、Ｄ19の向きを逆転す
るとよい。そのように構成される装置は、図１の装置と
は逆に、直流母線３０に低電位、直流母線３１に高電位
の直流電源電圧を付与することによって使用に供され
る。
【００８２】なお、駆動回路８、１８の消費電流を少な
くして、コンデンサ１、２、１１、１２の容量等を小さ
くし、装置を小型化する上で、スイッチング半導体素子
として、ＩＧＢＴあるいはＭＯＳ型ＦＥＴなどの絶縁ゲ
ート型スイッチング半導体素子を使用するのが望まし
い。
【００８３】
【発明の効果】第１の発明の装置では、第１コンデン
サ、第１回路、第２回路、第２コンデンサ、クランプ素
子を備える簡単な回路で、駆動回路に直流電源電圧を供
給する電源回路が構成される。すなわち、従来装置で必
要とされたトランスや能動的な集積回路素子を必要とし
ない。このため、装置のワンパッケージ化が容易であ
り、外部に接続すべき駆動回路用の電源装置を必要とせ
ず、しかも構造が単純で製造コストが低減されるととも
に、小型、かつ軽量な装置が実現する。
【００８４】第２の発明の装置では、第１回路および第
２回路が、それぞれ抵抗素子を備えるので、第１コンデ
ンサの充電および放電、並びに第２コンデンサの充電に
寄与する電流の大きさが制限される。このため、短絡電
圧が印加されることによる第１および第２コンデンサの
破損を防止することができる。
【００８５】第３の発明の装置では、クランプ素子がツ
ェナーダイオードを備えるので、構造が簡単であるとと
もに、温度依存性が低い良好なクランプ特性が得られ
る。
【００８６】第４の発明の装置では、スイッチング半導
体素子が、絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を備え
るので、スイッチング半導体素子を駆動するのに要する
電流が小さい。このため、駆動回路の消費電流が削減さ
れるので、第１および第２コンデンサの容量を小さくし
得るなどのために、駆動回路用の電源回路の小型化およ
び軽量化が可能となる。
【００８７】第５の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置が直列に接続されているために、ブリッジ
装置として機能する。しかも、第１および第２単位半導
体装置の中の少なくとも一方においては、駆動回路用の
電源回路が第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２
コンデンサ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成さ
れるので、装置の小型化および軽量化が実現する。
【００８８】第６の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置の双方において、駆動回路用の電源回路が
第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２コンデン
サ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成されるの
で、装置の一層の小型化および軽量化が実現する。
【００８９】第７の発明の装置では、第１および第２単
位半導体装置の一方のみにおいて、駆動回路用の電源回
路が第１コンデンサ、第１回路、第２回路、第２コンデ
ンサ、クランプ素子を備える簡単な回路で構成され、他
方は、従来装置と同様のトランス等を用いて構成され
る。このため、駆動回路の動作に必要な電源電圧に比べ
て、外部の直流電圧源が供給する電圧が十分には高くな
い場合においても、装置の起動が容易かつ確実に行われ
る。
【００９０】第８の発明の装置では、複数個のブリッジ
回路が互いに並列に接続されているので、単相あるいは
複数相の交流を出力するインバータ装置として機能す
る。しかも、各ブリッジ回路が備える第１および第２単
位半導体装置の中の少なくとも一方においては、駆動回
路用の電源回路が第１コンデンサ、第１回路、第２回
路、第２コンデンサ、クランプ素子を備える簡単な回路
で構成されるので、装置の小型化および軽量化が実現す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の装置の構成を示す回路図であ
る。
【図２】 図１の装置の動作を示すタイミングチャート
である。
【図３】 第２実施例の装置の構成を示す回路図であ
る。
【図４】 第３実施例の装置の構成を示す回路図であ
る。
【図５】 図４の装置の動作を示すタイミングチャート
である。
【図６】 第４実施例の装置の構成を示す回路図であ
る。
【図７】 第５実施例の装置の構成を示す回路図であ
る。
【図８】 従来の装置の構成を示す回路図である。
【図９】 図８の装置の動作を示すタイミングチャート
である。
【符号の説明】
１，１１ コンデンサ（第１コンデンサ）、２，１２
コンデンサ（第２コンデンサ）、３，１３ ツェナーダ
イオード（クランプ素子）、４，１４ 抵抗素子（第１
抵抗素子）、５，１５ ダイオード（第１ダイオー
ド）、６，１６ 抵抗素子（第２抵抗素子）、７，１７
ダイオード（第２ダイオード）、８，１８駆動回路、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，１９、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
ＩＧＢＴ素子（スイッチング半導体素子、絶縁ゲート
型スイッチング半導体素子）、２３ダイオード（第３ダ
イオード）、２４ コンデンサ（第３コンデンサ）、２
５ツェナーダイオード（クランプ素子）、２６ トラン
ス、４０ ＩＧＢＴモジュール（第１単位半導体装
置）、４１ ＩＧＢＴモジュール（第２単位半導体装
置）、８１，８３ 電源電極（第１電源電極）、８２，
８４ 電源電極（第２電源電極）、Ｃ9，Ｃ19 コレク
タ電極（第１主電極）、Ｅ9，Ｅ19 エミッタ電極（第
２主電極）。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１および第２主電極の間を導通および
    遮断するスイッチング半導体素子と、 第１電源電極と前記第２主電極に接続された第２電源電
    極との間に直流電源電圧が供給されることによって動作
    可能となるとともに外部からの入力信号に応答して前記
    スイッチング半導体素子を駆動する駆動回路と、 前記スイッチング半導体素子の第１主電極に一端が接続
    された第１コンデンサと、 前記第１コンデンサの他端と前記駆動回路の第１電源電
    極との間に介挿される第１回路と、 前記第１コンデンサの前記他端と前記スイッチング半導
    体素子の第２主電極との間に介挿される第２回路と、 前記第１および第２電源電極との間に接続される第２コ
    ンデンサと、 前記第１および第２電源電極との間に接続され、当該第
    １および第２電源電極の間の電圧を、前記駆動回路が動
    作可能な範囲の一定値にクランプするクランプ素子と、
    を備え、 前記第１回路は、前記第２コンデンサを充電することに
    よって前記第１および第２電源電極の間に前記直流電源
    電圧を供給する方向にのみ電流が流れるように挿入され
    た第１ダイオードを備えており、 前記第２回路は、前記第１回路を流れる電流とは前記第
    １コンデンサに対して逆方向となる方向にのみ電流が流
    れるように挿入された第２ダイオードを備えているスイ
    ッチング半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のスイッチング半導体装
    置であって、 前記第１回路が、前記第１ダイオードと第１抵抗素子と
    の直列回路を備え、 前記第２回路が、前記第２ダイオードと第２抵抗素子と
    の直列回路を備えるスイッチング半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のスイッチング半導体装
    置であって、 前記クランプ素子が、前記第１および第２電源電極の間
    の電圧を、ツェナー電圧によって前記一定値にクランプ
    するツェナーダイオードを備えるスイッチング半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のスイッチング半導体装
    置であって、 前記スイッチング半導体素子が、絶縁ゲート型スイッチ
    ング半導体素子を備えるスイッチング半導体装置。
  5. 【請求項５】 互いに直列に接続された第１単位半導体
    装置と第２単位半導体装置とを備え、 前記第１および第２単位半導体装置の各１は、 第１および第２主電極の間を導通および遮断するスイッ
    チング半導体素子と、 第１電源電極と前記第２主電極に接続された第２電源電
    極との間に直流電源電圧が供給されることによって動作
    可能となるとともに外部からの入力信号に応答して前記
    スイッチング半導体素子を駆動する駆動回路と、を備え
    ており、 前記第１および第２単位半導体装置の少なくとも一方
    は、 前記スイッチング半導体素子の第１主電極に一端が接続
    された第１コンデンサと、 前記第１コンデンサの他端と前記駆動回路の第１電源電
    極との間に介挿される第１回路と、 前記第１コンデンサの前記他端と前記スイッチング半導
    体素子の第２主電極との間に介挿される第２回路と、 前記第１および第２電源電極との間に接続される第２コ
    ンデンサと、 前記第１および第２電源電極との間に接続され、当該第
    １および第２電源電極の間の電圧を、前記駆動回路が動
    作可能な範囲の一定値にクランプするクランプ素子と、
    を備えており、 前記第１回路は、前記第２コンデンサを充電することに
    よって前記第１および第２電源電極の間に前記直流電源
    電圧を供給する方向にのみ電流が流れるように挿入され
    た第１ダイオードを備えており、 前記第２回路は、前記第１回路を流れる電流とは前記第
    １コンデンサに対して逆方向となる方向にのみ電流が流
    れるように挿入された第２ダイオードを備えており、 前記第１および第２単位半導体装置は、前記第１単位半
    導体装置の第２主電極と前記第２単位半導体装置の第１
    主電極とが接続されることによって、互いに直列に接続
    されているスイッチング半導体装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のスイッチング半導体装
    置であって、 前記第１および第２単位半導体装置の各１が、 前記第１コンデンサと、前記第１回路と、前記第２回路
    と、前記第２コンデンサと、前記クランプ素子と、を備
    えているスイッチング半導体装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載のスイッチング半導体装
    置であって、 前記第１および第２単位半導体装置の一方のみが、 前記第１コンデンサと、前記第１回路と、前記第２回路
    と、前記第２コンデンサと、前記クランプ素子と、を備
    えており、 前記第１および第２単位半導体装置の他方は、 当該他方が備える前記駆動回路の第１および第２電源電
    極に一方巻線が接続されたトランスと、 前記一方巻線と前記他方の前記第１または第２電源電極
    との間に介挿された第３ダイオードと、 前記他方の前記第１および第２電源電極との間に接続さ
    れた第３コンデンサと、 前記他方の前記第１および第２電源電極との間に接続さ
    れ、当該第１および第２電源電極の間の電圧を、前記他
    方の前記駆動回路が動作可能な範囲の一定値にクランプ
    するもう一つのクランプ素子と、をさらに備え、 前記第３ダイオードは、前記第３コンデンサを充電する
    ことによって前記他方の前記第１および第２電源電極の
    間に前記他方の前記駆動回路が動作可能な直流電源電圧
    を供給する方向に順方向電流が流れるように介挿されて
    いる、スイッチング半導体装置。
  8. 【請求項８】 請求項５ないし請求項７のいずれかに記
    載のスイッチング半導体装置であって、 互いに並列に接続された複数個のブリッジ回路を備えて
    おり、 当該複数個のブリッジ回路の各１は、 互いに直列に接続された前記第１および第２単位半導体
    装置を備え、 前記第１および第２単位半導体装置は、前記第１単位半
    導体装置の第２主電極と前記第２単位半導体装置の第１
    主電極とが接続されることによって、互いに直列に接続
    されており、 前記複数個のブリッジ回路の各１に属する前記第１単位
    半導体装置の前記第１主電極が互いに接続されるととも
    に、前記複数個のブリッジ回路の各１に属する前記第２
    単位半導体装置の前記第２主電極が互いに接続されるこ
    とによって、前記複数個のブリッジ回路が互いに並列に
    接続されているスイッチング半導体装置。
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