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JPS5950616A - Mos電界効果トランジスタ回路装置の運転方法 - Google Patents

Mos電界効果トランジスタ回路装置の運転方法

Info

Publication number
JPS5950616A
JPS5950616A JP14728283A JP14728283A JPS5950616A JP S5950616 A JPS5950616 A JP S5950616A JP 14728283 A JP14728283 A JP 14728283A JP 14728283 A JP14728283 A JP 14728283A JP S5950616 A JPS5950616 A JP S5950616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
field effect
effect transistor
diode
comparator
circuit device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14728283A
Other languages
English (en)
Inventor
アントニオ・ブライダ−
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.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens Corp filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Publication of JPS5950616A publication Critical patent/JPS5950616A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/53Conversion 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
    • H02M7/537Conversion 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
    • H02M7/5387Conversion 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 bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Dc-Dc Converters (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】 本発明は、電源に直列に接続された2個のMO8電界効
果トランジスタの共通接続点に負荷が接続され、両MO
8電界効果トランジスタは投入時間がわずかにオーバー
ラツプするように時間的にずらして駆動制御されるMO
8軍界効果トランジスタ回路装置の運転方法、およびそ
の方法を実施するための監視装置に関するものである。
このような方法は市販の回路で実施されている。
本発明の技術的背景を、第1図および第2図を参照して
説明する。電源に接続されたMO8電界効果トランジス
タ(以下MO8FETという)の直列回路においては、
例えば4個のMO8FET1〜4からなるブリッジ回路
の一部が示されている。このブリッジ回路の出力対角点
間には、例えば誘導成分5aおよび抵抗成分5bからな
る負荷5が接続されている。MOS  FET1〜4に
より示すように図示のブリッジ回路は直流電流調整器(
チョッパ)またはインバータとして運転することができ
る。そのいずれの場合も、MOS FET1〜4がオフ
されたときでも、誘導成分5aの作用によって流れ続け
ようとする負荷電流ILのだめの電流通路を作ってやら
なければならない。バイポーラトランジスタからなるイ
ンバ丁夕や直流電流調整器においては、このため各トラ
ンジスタに7リーホイーリングダイオードが逆並列に接
続される。その場合MO8FETの特有の特性が有利に
作用する。すなわちMOS  FETは第1図に破線で
示すようにそれぞれ集積回路化されたバイポーラの逆並
列接続のダイオード13〜4aを含んでいる。これらの
ダイオード1a〜4aはフリーホイーリングダイオード
として用いられるので、MOS  FETに別の7リー
ホイーリングダイオードを並列に接続する必要はない。
しかし、集積化されたダイオードla〜4aは、他のダ
イオードとは異なり、オン状態からオフ状態に任意に早
くは切替わることはできない。この種のダイオードはそ
の蓄積電荷により逆電流を持っている。集積化されたダ
イオード1a〜4aは通常のバイポーラダイオードに比
較して極めて速く動作するが、MOS  FETのドレ
イン・ソース間のそれよりは遅い。
以上のことから生ずる問題を、第2図を参照して説明す
る。時点t、まではすべてのMOS FET1〜4がオ
フ状態にあり、誘導成分5aの作用に(3) よる負荷電流ILは集積化されたダイオード4aおよび
1aを介して流れるものと仮定する。すなわち負荷電流
ILは例えばMOS  FETIを逆向きに流れる。M
OS  FET2に生ずる電圧U2は、ダイオード1a
のわずかな電圧降下を無視すれば、入力電圧UEに等し
い。
時点t1においてMOS  FET  2が投入パルス
UG2によってオン制御される。これによってMOS 
 FET 2に生ずる電圧U2は比較的急速に零になる
。このとき、負荷電流’TJはダイオード1aからMO
S  FET 2のドレイン・ソース区間−・に転流す
る。そしてMOS  FET 1を流れる電流i、が減
少し、MOSFET2を流れる電流12がそれに応じて
増加する。しかし、ダイオード1aは直ちにはオフにな
らず、一定時間逆電流を導き、これはMOSFET2に
よって吸収されなければならない。時点t2ではじめて
ダイオード1aはオフになり始め、MOS  FET 
1を流れる電流11(4) ILをも流さなければならなくなる。
ダイオード1a〜4aのオフ時間はMOS FET1〜
4のスイッチング時間に比べて相対的に長いので、場合
によってはMOS  FETの許容値を超えるかなり大
きな逆電流パルスが流れる。この間されたダイオードか
ら投入された他方のMOSFETへと転流する場合に常
に生ずる。新たに投入されたMOS FETは非常に速
くオンするか、それまで電流を流していたダイオードは
直ちにはオフしないので、電源の端子間に事実上の短絡
が生ずる。
この問題を解決するために種々の対策が提案されている
。例えば、International Rectif
ier社の刊行物” The HEXFBT’s  I
ntegral Re−verse Rectifie
r−A11Hidden” Bonus forthe
 C1rcuit Designer ”により1転流
過程のこれは例えば直列リアクトルによって行なわれる
しかし、この直列リアクトルはそのエネルギー蓄積作用
により新だな問題を生ずる。逆電流を抑制するだめの他
の可能性はMOS  FETのスイッチング時間を引き
延ばすことである。そうすれば集積化されたダイオード
はオフ状態にスイッチングするのに十分な時間を持つこ
とができる。このようなスイッチング時間の延長は、例
えばゲートパルスをゆっくりと増大させることによって
達成することができる。しかし、そうすることによって
MOS  FETの重要な利点、すな、わちスイッチン
グ時間が短いという特性をほとんど失なうことになる。
さらに、延長されたスイッチング時間中、それに応じた
大きなスイッチング損失も生ずる0まだ、複数のMOS
  FETを並列接続した回路ではスイッチング時間の
ばらつきのためゲートパルスをゆっくりと増大させるや
り方を適用することはできない。
雑誌” Siemens Forschungs−un
d Entwi(Hk−一(7) した駆動制御パルスUG2が八ツテングを施して204
ページの論文” Driving the SIPMO
8Field−Effect Transistor 
 as  a Fast  PowerSwitch 
I+により、MOS  FETが逆電圧がががっている
ときに投入されると、集積化されたダイオードを流れる
電流がMOS  FETのトンイン。
ソース回路から転流されるということが知られている。
その場合、両方向に駆動制御されて導通するドレイン・
ソース区間はダイオードに並列に接続された抵抗として
考えられる。
この効果は市販の回路装置にも利用される。なお、直列
に接続されているMOS  FB’I’はわずかにオー
バーラツプして交互に投入される。その場合、フリーホ
イーリング電流はまず第一にトランジスタのドレイン・
ソース区間を通って流れるので、集積化されたダイオー
ドにはわずかな蓄積電荷しか蓄積されない。かぐして集
積化されたダイオードの逆電流は大幅に減少される。第
2図には、駆動制御パルスUG1とわずかにオーバーラ
ツプ(8) と、フリーホイーリング電流が短時間ではあるがおよび
12の尖頭逆電流は破線で示されている。
このような市販の回路装置においては、MO8FET1
〜4はプッシュプル接続の磁気式パルストランスを用い
て駆動制御される。その場合、直列関係にある2個のM
OS  FETI、2または3,4に対して共通のパル
X)ランスが設けられ、パルストランスの二次巻線は運
転電圧全体に対して絶縁されていなければならない。 
 ′ MO8F’ET 1〜4に対する有効駆動制御パルスの
位置はゲートのしきい電圧に達したところで与えられる
。駆動制御パルスの相対位置は極めて正確に設定されな
ければならない。すなわち、駆動制御パルスのオーバー
ラツプ幅が太きすぎれば、電源が投入状態の2個のMO
S  FET 1および2、または3および4の直列回
路を介して橋絡され、大きな短絡電流を流すことになる
。これに対して一ドはそれにより蓄積電荷を吸収する。
その場合、蓄積電荷に対する実効時定数はほぼ100n
S である。すなわち、面駆動制御パルスUGI、UG
2     。
の相対位置は100nsの範囲内の許容誤差とする必要
がある。しかし、このようなわずかな許容誤差は素子の
ばらつきおよび温度に関連するゲートのしきい電圧のた
めに極めて達成困難である。
したがって本発明の目的は、冒頭に述べた方法を、逆運
転トランジスタの駆動制御がそのゲートしきい電圧に関
係なく正しい時間間隔で行なわれるようにすることにあ
る。
この目的は本発明により、各MO8FETのトンイン・
ソース区間に生ずる電圧を監視装置によって監視し、前
記電圧が当該MO8FETの逆方向にかかるときにその
MOS  FETに駆動パルスを与えることによって達
成される。すなわちそ御は駆動制御回路によって与えら
れるのではなく、生ずる電圧に対する電圧監視装置によ
って与えられる。この監視装置は、集積化されたダイオ
ードが導通方向に作動されるときにMOS  FETを
正確に駆動制御する。すなわち、そうすることにより、
ダイオードが全フリーホイーリング電流を引き受け、そ
のだめ大きな蓄積電荷を持つことは常に回避することが
できる。つ捷り本発明においては、駆動制御時間幅は駆
動制御回路の許容誤差や、MOS  FETのゲートし
きい電圧とは関係なく、しだがって、その位置を極めて
正確に設定することができる。しかも本発明は安価に実
施することができる。
監視装置は、各MO8FETのドレイン、ソース端子が
コンパレータの両入力端子に接続され、コンパレータの
出力端子がMOS  FETのケートに接続されること
によって容易に実現することができる0すなわち、コン
パレータによって当該MO8F’ETが所望の時間間隔
で駆動制御される。
コンパン−ターは入力側にダイオードが並列に接続され
、さらにそのコンパレータの入力端子は抵抗を介してM
OS  PETのソース・ドレイン端子間に接続される
構成とすることができる。ダイオードを接続することに
より、抵抗との協働作用でコンパレータの入力電圧を制
限することができる。
次に本発明を、第3図の実施例を参照してさらに詳細に
説明する。第3図の実施例においては、第1図のブリッ
ジ回路中のMOS  FET 1のみが取り出されて示
されている。MOS  FET 1のドレイン・ソース
区間は抵抗7およびダイオード8の直列回路によって橋
絡されている。ダイオード8はカソードがMOS  F
ET lのソース端子に接続されている。ダイオード8
のアノードはコンパレータ6の負入力端子に、ダイオー
ド8のカソードは正入力端子に接続されている。コンパ
レータ6の出力端子は加算器9の第1の入力端子に接続
され、加算器9の第2の入力端子はMOS  FET1
用の駆動制御端子に接続されている。最後に、加算器9
の出力端子はMOS  FET 1のゲートに接続され
ている。
MOS  FET 1のダイオード1aが導通している
限り、電圧Ulは負である。したがって、コンパレータ
6はII I I+小出力出し、MO8FETIを導通
状態に制御する。コンパレータ6の出力電圧の対応する
電圧ダイヤグラムが第2図にU6で示されている。MO
S  FET 1の駆動制御によってドレイン・ソース
区間はMO8FETIを流れる負の電流11の大部分を
流す。これにより、すでに述べたように、ダイオード1
aに大きな蓄積電荷が生じるのを回避することができ、
急速な遮断を達成することができる。
MOS  FET 2が第2図のダイヤグラムに従って
投入されると、MOS  FET1を流れる電流l。
はMOS  FET 2を流れる電流12の増大につれ
て減少する。電流11が零点を通るや、MOS FET
出力は“11+1に切替わる。これによってMOSFE
T 1のドレイン・ソース区間は遮断され、一方、ダイ
オードlaは成る一定の尖頭逆電流を負担する。しかし
、ダイオード1aの蓄積電荷はわずかなので、第2図に
示されている尖頭逆電流は比較的わずかとなる。MOS
  FET 1は正方向の電圧を引き受け、コンパレー
タ6の出力は11111に維持され、それによりMOS
  FET lはオフ状態に維持される。コツパレータ
6の入力電圧はダイオード8によって制限される。
このようにしてMOS  FETIがオフになり、MO
SFET2がオンになると、コンパレータ6は負の電圧
を出力する。両MO8FET1および2がオフになると
電流は流れず、MOS  FETI。
2の逆電流に関係して、コンパレータ6の入力側には正
の電圧もしくは零電圧が生ずる。その場合、コンパレー
タ6はMOS  FET 1に対して駆動制御パルスを
供給しない。MOSFET2がオフに流すと、コンパレ
ータ6はすでに述べたように、MOS FET1を駆動
制御する。
もちろん、各MO8FET 1〜4に第3図の監視装置
が設けられなければならない。かくしてMOS FET
1〜4用の駆動制御回路とは無関係に逆電流を減少させ
ることができる。トンイン・ソース区間の投入は、所属
する集積化されたダイオードがその導通方向に電流を流
す限り、最適な態様で正確に行なうことができる。すな
わち、そうすることによって、全電流通流時間における
ダイオード1aの大きな蓄積電荷の生成が防止される。
他方ではドレイン・ソース区間が長時間駆動制御状態に
おかれて短絡をひき起こすという危険もない。このよう
にしてダイオードの逆電流を最小にすることができる。
駆動制御は個々のMOSFETの許容誤差とは無関係で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は電源に直列に接続された2個のMOSFETを
有する回路の一例を示す接続図、第2図は本発明の詳細
な説明するだめの各部信号のダイヤグラム、第3図は本
発明による監視装置の一実施例を示す接続図である。 1.2,3.4−=MO8FET、  la、2a。 3a 、4a・・・集積化されたダイオード、 5・・
・負荷、6・・・コンパレータ、 7・・・抵抗、 8
・・・ダイオード、  9・・・加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)電源に直列に接続された2個のMO8電界効果トラ
    ンジスタの共通接続点に負荷が接続され、両MO8電界
    効果トランジスタは投入時間がわずかにオーバーラツプ
    するように時間的にずらして駆動制御されるMO8電界
    効果トランジスタ回路装置の運転方法において、各MO
    8電界効果トランジスタのドレイン・ソース区間に生ず
    る電圧を監視装置によって監視し、前記電圧がMO8電
    界効果トランジスタの逆方向にかかるとき、各MO8電
    界効果トランジスタに駆動パルスを与えることを特徴と
    するMO8電界効果トランジスタ回路装置の運転方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の運転方法において、各
    MO8電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子が
    コンパレータの両入力端子に接続され、前記コンパレー
    タの出力端子が前記MO8電界効果トランジスタのゲー
    トに接続されていることを特徴とするMO8電界効果ト
    ランジスタ回路装置の運転方法。 3)特許請求の範囲第2項記載の方法において、コンパ
    レータの入力側にダイオードが並列に接続され、さらに
    そのコンパレータの入力端は抵抗を介してMO8電界効
    果トランジスタのソース・ドレイン端子と接続されてい
    ることを特徴とするMO8電界効果トランジスタ回路装
    置の運転方法。
JP14728283A 1982-08-13 1983-08-11 Mos電界効果トランジスタ回路装置の運転方法 Pending JPS5950616A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32302231 1982-08-13
DE19823230223 DE3230223A1 (de) 1982-08-13 1982-08-13 Verfahren zum betrieb einer schaltungsanordnung mit zwei in reihenschaltung an eine spannungsquelle angeschlossenen mos-feldeffekttransistoren und ueberwachungsschaltung zur durchfuehrung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5950616A true JPS5950616A (ja) 1984-03-23

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ID=6170837

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JP14728283A Pending JPS5950616A (ja) 1982-08-13 1983-08-11 Mos電界効果トランジスタ回路装置の運転方法

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JP (1) JPS5950616A (ja)
DE (1) DE3230223A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016063697A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社デンソー スイッチング素子の故障検出回路

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3718001A1 (de) * 1987-05-27 1988-12-08 Hirschmann Radiotechnik Schaltungsanordnung zur erzeugung bipolarer digitaler datensignale
US4884186A (en) * 1987-12-10 1989-11-28 Boschert Incorporated Power supply with reduced switching losses

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DE3230223A1 (de) 1984-02-23

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