JPS61230519A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタの駆動回路 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタの駆動回路

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JPS61230519A
JPS61230519A JP60072936A JP7293685A JPS61230519A JP S61230519 A JPS61230519 A JP S61230519A JP 60072936 A JP60072936 A JP 60072936A JP 7293685 A JP7293685 A JP 7293685A JP S61230519 A JPS61230519 A JP S61230519A
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JP
Japan
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current
gate
winding
gto
cathode
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JP60072936A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Mitsuoka
光岡 宏
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic 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
    • H03K17/72Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K17/73Electronic 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 having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for dc voltages or currents
    • H03K17/732Measures for enabling turn-off

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はゲートターンオフサイリスタの駆動回路の改
良に関するものである。
[従来の技術] ゲートターンオフサイリスタ(以下GTOと略称する)
は、ゲート極に負電流を流すことによって主電流をター
ンオフすることができるいわゆる自己消弧形素子であり
、転流回路を必要としないことから装置を小型化できる
利点があるために、チョッパ回路や各種のインバータ装
置などに盛んに使用されるようになってきている。しか
し、GTOの主電流(陽極電流)をゲート極により遮断
するためには、立上がりが速くて減衰時間ができるだけ
長くかつ陽極遮断電流に見合った十分な大きさの高波値
を有するゲート逆電流を流す必要がある。
第4図は従来のGTOの駆動回路の代表的な例を示す図
である。初めに、この回路の構成について説明する。図
において、2はGTOlを駆動するための駆動回路であ
る。直流電源3の陽極とGTOlのゲート極Gとの間に
、オン・オフ可能なスイッチング素子、たとえばnpn
 トランジスタ4と抵抗5とコンデンサ6とがこの順序
で直列に接続されている。直流電源3の陰極はGTOl
の陰極Kに接続されている。また、抵抗7とダイオード
8とが直列に接続されており、これらはコンデンサ6に
並列に接続されている。さらに、リアクトル10とコン
デンサ6の電荷をGTOlのゲート逆電流として放電す
るためのサイリスタ9とが直列に接続されており、これ
らはコンデンサ6と抵抗7との接続点と、GTOlの陰
極に間に接続されている。AはGTOlの陽極である。
第5図は第4図の回路の動作を説明するための各部の波
形を示す図である。
次に、この回路の動作を第5図を参照しながら説明する
。今サイリスタ9がオフ状態にあるとき、時刻1.にお
いて第5図(a)のようなベース電流■、を流しnun
 トランジスタ4をスイッチオンさせると、直流電源3
から抵抗5.コンデンサ6を通って第5図(0)のよう
な立上がりの急峻で尖頭値の大きいパルス電流fGnが
流れ、続いて抵抗7.ダイオード8を通って第5図(d
 )のようなGTOlの点弧保持に必要なゲート順電流
iGが流れる。すなわちnpn トランジスタ4の導通
期間に対応して、第5図(f)のような波頭が急峻でか
つ波尾の十分ないわゆるハイゲート電流(lar++i
G)が流れGTOlは点弧する。次に、時刻t2におい
てnpn トランジスタ4をオフさせるとともに第5図
(b)のようなゲート電流IGを流してサイリスタ9を
点弧させると、上記IGMによって図示の極性に充電さ
れたコンデンサ6の電荷がリアクトル10を通して放電
し、GTOIの陰極Kからゲート極Gに向けて第5図(
e)のようなゲート逆電流IQ麿が流れGTOlの主電
流(陽極電流)が遮断される。この間の動作を今少し詳
細に説明すると、GTOlにゲート逆電流IGgが流れ
始めてからしばらくの間は蓄積キャリアのためにGTO
lの陰極にとゲート極0間はほぼ短絡状態にあり、リア
クトル1oとコンデンサ6の充電電圧によってほぼ定ま
る速さく−diGm /dt) rGTo 1 (Dケ
−ト逆Nil a魔は増加してゆくが、tg(蓄積時間
)後に陰極にとゲート極0間の接合が回復すると、陰極
にとゲート極0間にアバランシェ電圧が発生しゲート逆
電流iGmは急激に減衰してすくことになる。
前述したように、GT01d陽極電流をゲートによって
遮断するためにはこのゲート逆電流IGmの減衰時間を
十分確保する(GTOlのテール時間相当以上)必要が
あり、そのためにゲート逆電流IG、の立上がり(−d
”la * / dt)を少々犠牲にしてもリアクトル
10を入れている。
[発明が解決しようとする問題点] 従来のGTOlの駆動回路は以上のように構成されてい
るので、ゲート逆電流iGmの減衰時間を確保するため
にはゲート逆電流lG象の立上がり速さを犠牲にするこ
とになり、このためゲート遮断時の蓄積時間(t、)が
長くなりGTOI使用装置の運転性能を阻害するのみな
らず、遮断過渡時の電流集中期間の過大により成るとき
にはGTOI自身が破壊するという問題点があった。ま
た、ゲート順電流iGを流すためのnpn トランジス
タ4とゲート逆電流iG糞を流すためのサイリスタ9と
の2つのスイッチング素子を互いに反転するように交互
に駆動制御する必要があるため、その制御回路が複雑に
なるなどの問題点もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ゲート逆電流の立上がりが速くて減衰時間も
十分長く、かつ制御が簡単なGTOの駆動回路を得るこ
とを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係るGTOの駆動回路は、直流電源の陽極と
GTOのゲート極との間に第1のスイッチング素子とり
アクドルの1次l#線とを直列に接続し、上記直流電源
の陰極を上記GTOの陰極に接続し、上記GTOのゲー
ト極と陰極との間に上記1次巻纏に磁気的に結合した上
記リアクトルの2次巻輪と一定電圧以上で導通する第2
のスイッチング素子とを直列に接続したものである。
[作用] この発明においては、上記第1のスイッチング素子をオ
ンすることによって上記直流電源から上記1次巻線介し
て上記GTOのゲート順電流を流すことにより、上記G
TOのゲートが順方向に駆動され、上記第1のスイッチ
ング素子をオフすることによって上記1次巻纏に流れる
電流を遮断した際に上記2次巻線に出てくるりアクドル
電流を上記第2のスイッチング素子を介して上記GTO
の陰極からゲート極の方向に流すことにより、上記GT
Oのゲートが逆方向に駆動され、上記GTOの主回路電
流が遮断される。
【実施例] 以下、この発明の実施例を図について説明する。
なお、この実施例の説明において、従来の技術の説明と
重複する部分については適宜その説明を省略する。
第1図はこの発明の実施例であるGTOの駆動回路を示
す図である。初めに、この装置の構成について説明する
。図において、2はGTOIを駆動するための駆動回路
である。リアクトル11は互いに磁気的に結合した巻数
N1の1次巻線12と巻数N2  (Nl >N2 )
の2次巻線13を有している。直流電源3の陽極とGT
Olのゲート極Gとの間にnpn トランジスタ4と抵
抗7と1次巻線12とがこの順序で直列に接続されてい
る。ここでは、オン・オフ可能なスイッチング素子とし
てnpn トランジスタ4を用いているが、これと同等
な機能を有するものであれば他の素子を用いてもよい。
直流電1[3の陰極はGTOlの陰mKに接続されてい
る。また、2次巻線13と一定電圧で導通するスイッチ
ング素子14とが直列に接続されており、これらはGT
OIのゲート極Gと陰極にとの闇に接続されている。一
定電圧で導通するスイッチング素子14はたとえばブレ
ークオーバダイオードなどである。さらに、スイッチン
グ素子14と並列に、この素子と逆極性のダイオード1
5と抵抗5との直列回路が接続されている。
AはGTOlの陽極である。
第2図は第1図の回路の動作を説明するための各部の波
形を示す図である。
次に、この回路の動作を第2図を参照しながら説明する
。今、直流電源3よりnpn トランジスタ4、リアク
トル11の1次巻線12を通ってGTolのゲート極G
から陰極Kに向けて第2図(d ’)のようなゲート順
電流IGが流れているときに、第2゛図(a )に示す
ように時刻t2においてnpnトランジスタ4をターン
オフさせると、リアクトル11の2次巻線13に電圧が
発生してスイッチング素子14を導通せしめ、これまで
1次巻線12に流れていたゲート順電流iGは、変流器
作用によりこの電流と同一極性において巻数比(N。
/N2)倍になって2次巻線13に移り、GTOlの陰
極によりゲート極Gに向は第2図<e>のようなゲート
逆Williamとして流れGTOlを遮断せしめる。
このときの1次巻線12から2次巻線13への電流の移
り変わりはnpn トランジスタ4のターンオフ速度に
よって決まる高速で行なわれるため、ゲート逆電流iG
mの立上がり(−diGt /dt)は急峻になり、ま
たこのゲート逆電流iGtの立上がりを阻害することな
くリアクトル13のインダクタンス値を大きくできるた
め、ゲート逆電流i(2よの減衰時間も十分長くとるこ
とができる。また、リアクトル11の1次巻線12のゲ
ート順電流IGは1次巻1112のインダクタンスのた
めに第2図(d )のように比較的立上がりは緩やかで
あるが、2次巻1113から第2図(C)のようなパル
ス電流fGnが加わるために、第2図(f)のような立
上がりが急峻で波高値の十分あるいわゆるハイゲート電
流(lGr++ie)を供給することができる。
なお、一定電圧以上で導通するスイッチング素子14は
ブレークオーバダイオードの他、第3図(A)に示すよ
うなサイリスタ16と定電圧ダイオード17を組合わせ
た複合回路であってもよく、また第3図<8)に示すよ
うな0丁01のゲート極Gと陰極に間の電圧降下をわず
かに越える程度の順方向電圧降下を有するダイオード1
8.19の直列体を利用してもよく、これらの場合につ
いても上記実施例と同様の効果を得ることができる。
[発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、互いに磁気的に結合し
た1次および2次巻線を有するリアクトルの1次巻輪電
流でGTOのゲートを順方向に駆動し、該1次轡纏電流
を遮断した際に上記2次巻線に出てくるりアクドル電流
で上記GTOのゲートを逆方向に駆動し、該GTOの主
回路電流を遮断するようにしたので、ゲート逆電流の立
上がりが速くて減衰時間も十分長くなり、このためゲー
ト遮断時の蓄積時間が短くなってGTO使用装置の運転
性能を阻害することが防止されるのみならず、遮断過渡
時の電流集中期間の過大によるGT0自身の破壊が防゛
止される。また、上記リアクトルの上記1次巻線電流を
オン・オフさせるのみで上記GTOのゲート電流を順・
逆方向に切換えることができるので、その制御回路が簡
単・安価になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例であるGTOの駆動回路を示
す図である。 第2図は第1図の回路の動作を説明するための各部の波
形を示す図である。 13図(A>、(B)はこの発明の他の実施例であるG
TOの駆動回路の部分回路を示す図である。 第4図は従来のGTOの駆動回路を示す図である。 第5図は第4図の回路の動作を説明するための各部の波
形を示す図である。 図において、1はGTo、2は駆動回路、3は直流電源
、4はnpn トランジスタ、5.7は抵抗、6はコン
デンサ、8,15.18.19はダイオード、9.16
はサイリスタ、io、’+iはリアクトル、12は1次
巻線、13は2次巻線、1斗はスイッチング素子、17
は定電圧ダイオードである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代  理  人     大  岩  増  雄第2図 (A)(B) 16: 丈イソスク        +a、79: タ
イオードI7:見電斥Iにオード 第5図 手続補正書(自発) 1、事件の表示   特願昭60−72936号2、発
明の名称 ゲートターンオツサイリスタの駆動回路3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5
、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明の
欄 6、補正の内容 (1) 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり。 (2) 明細書第7頁第1行ないし第8行の[直流電源
の陽極と〜直列に接続したものである。 」を下記のとおり補正する。 記 GTOに点弧のためのゲート順電流を供給する直流電源
の陽極をGTOのゲート極に接続し、この直流電源の陰
極をGTOの陰極に接続し、そのオン拳オフによってゲ
ート順電流の供給、遮断を制御するための第1のスイッ
チング素子をゲート順電流の供給経路のいずれかの部分
に介挿し、第1の巻線をゲート順電流の供給経路のいず
れかの部分に介挿し、第1の巻線と磁気的に結合される
第2の巻線の一方端をGTOのゲート極に接続し、この
第2の巻線の他方端をGTOの陰極に接続し、ゲート順
電流の遮断時にこの第2の巻線に生じる誘起電圧によっ
てGTOに消弧のためのゲート逆電流を供給し、一定電
圧以上で導通する第2のスイッチング素子をゲート逆電
流の供給経路のいずかの部分に介挿したものである。 (3) 明細書第7頁第12行の「1次巻線介して」を
「1次巻線を介して」に補正する。 (4) 明細書第7頁第13行および第19行の「ゲー
トが」を「ゲート電極が」に補正する。 (5) 明細書第11頁第12行、および第14行ない
し第15行の「ゲートを」を「ゲート電極を」に補正す
る。 以上 2、特許請求の範囲 逆電流を供給する第2の巻線と、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源と、 前記直流電源の陽極にその一方の電極が接続される第1
    のスイッチング素子と、 互いに磁気的に結合した1次巻線および2次巻線を有す
    るリアクトルとを備え、 前記第1のスイッチング素子の他方の電極は前記1次巻
    線の一方の端子に接続され、 前記1次巻線の他方の端子にそのゲート極が接続される
    ゲートターンオフサイリスタとを備え、前記直流電源の
    陰極は前記2次巻線の一方の端子および前記ゲートター
    ンオフサイリスタの陰極に接続され、 前記1次巻線の他方の端子と前記ゲート極との接続点に
    その陽極が接続され、前記2次巻線の他方の端子にその
    陰極が接続される、一定電圧以上で導通する第2のスイ
    ッチング素子とを備えたゲートターンオフサイリスタの
    駆動回路。
  2. (2)さらに、前記第2のスイッチング素子の前記陽極
    と前記ゲート極との接続点にその陰極が接続される第3
    のスイッチング素子と、 前記第3のスイッチング素子の陽極と、前記2次巻線の
    前記他方の端子と前記第2のスイッチング素子の前記陰
    極との接続点間に接続される抵抗とを備えた特許請求の
    範囲第1項記載のゲートターンオフサイリスタの駆動回
    路。
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