JPS6029240Y2 - トランジスタの駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、トランジスタのスイッチ時間を短縮できる駆
動回路に関するものである。

トランジスタの駆動回路としては、トランジスタの導通
時に十分大きなベース電流を供給し該トランジスタのコ
レクタ・エミッタ間飽和電圧を十分に小さくすると共に
、該トランジスタを高速でスイッチング動作させスイッ
チング過渡時に発生するスイッチング損失を低下させる
両機能が必要である。

これらの機能を備える駆動回路の一例として第１図に示
すものがある。

第１図において、１は駆動電源、２は抵抗、３はコンデ
ンサ、４および７は変成器、５および６はトランジスタ
、８は負荷、９は入力電源であり、被駆動トランジスタ
６を導通、遮断して変成器７の巻線を介して負過８にパ
ルス信号を供給する機能を有するものである。

第１図においては、駆動電源１と抵抗２と変成器４の第
１の巻線（Ｎ□で図示）と駆動スイッチ素子であるトラ
ンジスタ５が直列に接続され、抵抗２と並列にコンデン
サ３が接続され、変成器４の第２の巻線（Ｎ２で図示）
はトランジスタ６のベース・エミッタ間にトランジスタ
５が導通した時トランジスタ６を遮断するように接続さ
れ、トランジスタ６のコレクタとエミッタに変成器４の
第３の巻線（Ｎ３で図示）と変成器７の第１の巻線（ｎ
ｔで図示）と入力電源９が直列に接続され、変成器４の
第３の巻線はトランジスタ６が導通した時変戒器４の第
２の巻線を介してトランジスタ６のベース電流を増加さ
せる、いわゆる正帰還動作をするように接続され、変成
器７の第２の巻線（ｎ２で図示）に負荷８が接続されて
いる。

トランジスタ５が導通した時変威器４の第２の巻線には
トランジスタ６を遮断させる向き電圧が発生しており、
変成器４の第１の巻線には抵抗２、コンデンサ３を通し
て負方向（・印で示す巻線の巻始め端から巻終り端へ向
って流れる電流の方向を正方向とする）電流が流れ、電
磁エネルギーが蓄積される。

トランジスタ５が遮断すると、前記蓄積エネルギーによ
る逆記電力のため変成器４の第２の巻線からトランジス
タ６のベースに電流が流入し、続いてトランジスタ６の
コレクタ電流が流れ始めると変成器４の第３の巻線から
第２の巻線を通してベース電流を増加させる正帰還作用
が働くため、瞬時にトランジスタ６は導通状態になる。

第２図はトランジスタ６の動作を説明するための動作波
形図であり、Ａはトランジスタ５のベース電圧、Ｂはト
ランジスタ６のベース・エミッタ間電圧、Ｃはトランジ
スタ６のベース電流、Ｄはトランジスタ６のコレクタ電
流、Ｅはトランジスタ６のコレクタ・エミッタ間電圧を
示す。

ｉ”ｊｔ以前ではトランジスタ５にベース電圧が波形Ａ
のように印加され、トランジスタ５は導通している。

一方、トランジスタ６のベース電流とコレクタ電流はそ
れぞれ波形Ｃと波形りのように零であり、トランジスタ
６は遮断している。

ｔ＝ｔ１においてトランジスタ５のベース電圧が零にな
ると、トランジスタ５は遮断し、トランジスタ６が導通
することを示している。

第１図において、トランジスタ６が導通している期間に
は、変成器７を介して負荷８にパルス電流が供給される
。

第２図に示すｔ＝ｔａにおいてトランジスタ５が再び導
通ずると、トランジスタ６のベースに蓄積された蓄積電
荷（以下、ベース蓄積電荷という）は変成器４の第２の
巻線から第１の巻線を通してトランジスタ５のコレクタ
電流として吸収される。

コンデンサ３は抵抗２の両端間を高周波領域で低インピ
ーダンスに保ち、トランジスタ５が導通した時等価的に
低インピーダンスの回路を通して電圧を変成器４の第１
の巻線に印加するためのものであり、このため、トラン
ジスタ６のベース蓄積電荷は比較的短時間に吸収できる
。

しか腰前記トランジスタ５のコレクタ電流は過渡的にコ
ンデンサ３を流れるため、トランジスタ６のベース蓄積
電荷がすべて吸収され第２図のｔ＝ｔａからトランジス
タ６のコレクタ電流が減少し始める時には、既にコンデ
ンサ３は十分に充電されていて、抵抗２による電圧降下
のため変圧器４の第１の巻線に印加する電圧が減少して
しまう。

このため、ｔ＝ｔ３におけるトランジスタ６のベース・
エミッタ間の逆バイアス電圧は波形Ｂの実線で示すよう
にほとんど零になってしまい、トランジスタ６のコレク
タ電流の降下時間が波形りの実線で示すように長くなる
。

第１図に示すように変成器７の巻線がトランジスタ６に
接続されている場合、ｔ＝ｔａで変成器７の巻線に生ず
る逆起電力により波形Ｅに示すようにトランジスタ６の
コレクタ・エミッタ間電圧は入力電源９の電圧値ｖｏよ
り高くなるため、上記のようにトランジスタ６のコレク
タ電流の降下時間が長いと、この期間に非常に大きなス
イッチング損失が生じる。

このように、トランジスタ６のコレクタ電流の降下時間
が長く、このため大きな電力損失を生じることが第１図
の回路の欠点である。

本考案はこの欠点を除くことを目的とし、上記トランジ
スタ６が遮断する時にベース蓄積電荷によりコンデンサ
３を充電しないように改善したものであり、以下、図面
により詳細に説明する。

第３図は本考案の一実施例図で、第１図と対応する部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。

第３図において、１０は変成器、１１は整流器である。

変成器１０の第１の巻線（ｎｉで図示）と第２の巻線（
ｒ１２で図示）はそれぞれ第１図中の変成器７の第１の
巻線と第２の巻線に対応するため同一符号ｎ０．ｒ１２
を用いた。

変成器１０の第３の巻線（ｎａで図示）と整流器１１の
直列回路は、抵抗２と変成器４の第１の巻線の接続点と
駆動電源１の地気、すなわち負極側との間に、トランジ
スタ６の導通時にのみ変成器１０の第３の巻線に生ずる
電圧によって整流器１１が導通するように接続されてい
る。

それ以外の回路構成は第１図と同一である。

第２図のｊ＝ｔ工でトランジスタ６が導通すると、変成
器１０の第３の巻線には正方向（・印で示す巻始めの端
が正電位となる方向）の電圧ｖｎ３が発生し、駆動電源
１の電圧Ｖ１との電圧差分（■ｎ３〉Ｖｌ）だけコンデ
ンサ３を図示の極性に充電する。

この時トランジスタ５は遮断しているから、変成器４の
第１の巻線には電流は流れない。

ｔ＝ｔａでトランジスタ５が導通すると変成器１０の第
３の巻線から整流器１１、変成器４の第１の巻線、トラ
ンジスタ５を通して電流が流れトランジスタ６のベース
蓄積電荷を吸収する。

変戊器１０の第３の巻線に発生する電圧は抵抗２とコン
デンサ３を通して供給される駆動電源１の電圧より等節
約な電力インピーダンスが低いため、トランジスタ６の
ベース蓄積電荷を吸収するための電流は駆動電源１から
は流れず、したがって駆動電源１の出力電流は極めて小
さくなる。

ｔ”ｊａで変成器１０の第１の巻線の逆起電力によりト
ランジスタ６のコレクタ・エミッタ間電圧が大キくなる
と、変成器１０の第３の巻線には負方向圧を生ずるため
整流器１１は遮断する。

しかし、この時にはトランジスタ６のベース蓄積電荷は
すべて放出されているため、変成器４の第１の巻線には
大きな電流は流れない。

ｔ＝ｔａからトランジスタ６のコレクタ電流が降下する
期間には、図示のようにコンデンサ３に充電された電圧
が駆動電源１の電圧に重畳して、過度的にｔ”ｊ３直前
と同じ電圧が変成器４の第１の巻線に印加されているた
め、トランジスタ６のベース・エミッタ間には波形Ｂの
点線Ｂ′で示すような十分大きな逆バイアス電圧が印加
され、このため、トランジスタ６のコレクタ電流は波形
りの点線Ｄ′で示すように短時間に降下する。

ここで、コンデンサ３が付加されていない場合には、ｔ
＝ｔ３で変成器１０の第３の巻線の電圧が負方向になっ
た瞬間に、変成器４の第１の巻線に印加される電圧は駆
動電源１の電圧から抵抗２の電圧降下を差引いた値とな
るため、十分大きな逆バイアス電圧をトランジスタ６の
ベース・エミッタ間に印加できず、また上記逆バイアス
電圧を大きくするために抵抗２の値を小さくすると、ｔ
＝ｔａ以降次にトランジスタ５が遮断するまでに変成器
４の第１の巻線に流れる負方向電流が増加し、このこと
は駆動電源１の消費電力を大きくする欠点をまねく。

コンデンサ３の値は、ｔ＝魁からトランジスタ６のコレ
クタ電流が降下するまでの短時間充電電圧を保持すれば
よいため第１図におけるコンデンサ３の値と比べはるか
に小さい値で十分である。

第３図に示すトランジスタ駆動回路は、第１図の回路と
比ベトランジスタロのコレクタ電流の降下時間が短いの
で、この間のスイッチング損失が少く、かつ駆動電源１
の消費電力も小さくなる利点を有する。

第４図は本考案の第２の実施例を示し、第３図のように
コンデンサ３を抵抗２と並列に接続する代わりに、コン
デンサ３′を抵抗２と整流器１１との接続点と駆動電源
１の地気間に接続したものである。

この構成でも、第２図のｔ”ｊ３からトランジスタ６の
コレクタ電流が降下する期間に変成器４の第１の巻線に
印加される電圧をｊ ＝ｊ３直前と同じ電圧に過渡的に
保持できる点に関しては、第３図の実施例と同一の作用
効果が得られることは明らかである。

第５図は本考案の第３の実施例を示し、第３図のように
変成器１０の第２の巻線を介さずに、変成器１２の第１
の巻線（ｎ工で図示）と並列に負荷８を接続し、変成器
１２の第３の巻線（ｎ３で図示）を整流器１１を介して
抵抗２と変成器４の第１の巻線との接続点駆動電源１の
地気間に接続したものである。

変成器１２の第１の巻線と第３の巻線はそれぞれ第３図
中の変成器１０の第１の巻線と第３の巻線に対応するた
め、同一符号ｎ□ｖ ”３を用いた。

この変成器１２も、第２図のｔ”ｔｚからｔ＝ｔａまで
の期間、整流器１１を導通状態とする点に関しては、第
３図中の変成器１０と同一の機能を有することは明らか
である。

以上説明したように本考案は、被駆動トランジスタ６の
導通時に第２の変成器１０．１２の第３の巻線から整流
器１１を通してコンデンサ３゜３′を充電するとともに
、駆動スイッチ素子であるトランジスタ５の導通時に第
２の変成器１０゜１２の第３の巻線から整流器１１、第
１の変成器４の第１の巻線およびトランジスタ５を通し
てトランジスタ６のベース蓄積電荷を吸収するための電
流を流し、さらに上記コンデンサ３，３′に充電された
電圧によってトランジスタ６のコレクタ電流が降下する
期間に該トランジスタのベース・エミッタ間に十分大き
い逆バイアス電圧が印加されるようにしたので、トラン
ジスタ６のコレクタ電流の下降時間を短縮してスイッチ
ング損失を十分低下させることができ、かつ駆動電源１
の消費電力が小さい高性能のトランジスタ駆動回路を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタ駆動回路の一例を示す回路
図、第２図は動作説明用波形図、第３図〜第５図は本考
案の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・駆動電源、２・・・・・・抵抗、３，３
′・・・・・・コンデンサ、４・・・・・・第１の変成
器、５・・・・・・駆動スイッチ素子であるトランジス
タ、６・・・・・・被駆動トランジスタ、 ８・・・・・・負荷、 ９・・・・・・入力電源、 １０゜ １２・・・・・・第２の変成器、 １１・・・・・・整流器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 駆動電源と抵抗と第１の変成器の第１の巻線と駆動スイ
   ッチ素子を直列に接続し、上記抵抗と並列にコンデンサ
   を接続するかまたは上記抵抗と上記駆動電源の地気間に
   コンデンサを接続し、第１の変成器の第２の巻線を被駆
   動トランジスタのベース・エミッタ間に上記駆動スイッ
   チ素子が導通した時上記トランジスタを遮断状態とする
   ように接続し、上記トランジスタのコレクタとエミッタ
   に第２の変成器の第１の巻線と入力電源と第１の変成器
   の第３の巻線を上記トランジスタが導通した時第１の変
   成器の第２の巻線を通して上記トランジスタのベースな
   正帰還電流が流れるように直列に接続し、第２の変成器
   の第１の巻線と並列に負荷を接続するかまたは第２の変
   成器の第２の巻線に負荷を接続し、さらに上記第１の変
   成器の第１の巻線と上記駆動スイッチ素子との直列回路
   と並列に上記第２の変成器の第３の巻線と整流器との直
   列回路を上記トランジスタの導通時に該整流器が導通す
   る極性に接続したことを特徴とするトランジスタの駆動
   回路。