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JPS5986921A - Base driving circuit of transistor - Google Patents

Base driving circuit of transistor

Info

Publication number
JPS5986921A
JPS5986921A JP57197114A JP19711482A JPS5986921A JP S5986921 A JPS5986921 A JP S5986921A JP 57197114 A JP57197114 A JP 57197114A JP 19711482 A JP19711482 A JP 19711482A JP S5986921 A JPS5986921 A JP S5986921A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
bipolar transistor
turned
pace
current
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
JP57197114A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Kobayashi
小林 澄雄
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57197114A priority Critical patent/JPS5986921A/en
Publication of JPS5986921A publication Critical patent/JPS5986921A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H03K17/567Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a titled circuit have a high efficiency and to make it small- sized by Darlington-connecting an MOSFET between the collector and the base of a bipolar transistor, and also connecting a switching element and a reverse bias electric power source between said base and the emitter. CONSTITUTION:When DC voltage is applied and an MOSFET 12 is turned on, a forward direction base current IB1 of a bipolar transistor 1 for electric power flows as shown in the figure. On the other hand, a capacitor 11 is charged with a forward direction voltage drop voltage portion of a diode 10 through a resistance 9. Subsequently, when a transistor 7 is turned off and a transistor 8 is turned on, a reverse direction base current IB2 flows as shown in the figure. This reverse direction base current IB2 is used for drawing out an accumulation carrier of the transistor 1, and when the carrier is eliminated, the current IB2 does not flow.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はバイポーラトランジスタのペースドライブ回路
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a pace drive circuit for bipolar transistors.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

近年、トランジスタはその大電力化が進み、数十kW程
度の電力制御にはサイリスタに代って広く使用されるよ
うになってきている。これは、トランジスタはペース信
号のみでオン、オフが可能であること、高速スイッチン
グができること、転流回路が不要であシ装置が小形、軽
量になること等の長所を有することによるものである。
In recent years, the power of transistors has increased, and they have come to be widely used in place of thyristors for power control on the order of tens of kW. This is because transistors have advantages such as being able to be turned on and off with only a pace signal, being capable of high-speed switching, eliminating the need for a commutation circuit, and making the device smaller and lighter.

が反面、トランジスタはサイリスタのダート信号と比較
した場合、ペースドライブ電力が多く必要であるという
欠点がある。従って、素子の大電力化に伴ないそれに適
した内部構成のベースドライブ回路が必要である。
On the other hand, transistors have the disadvantage that they require more pace drive power when compared to thyristor dart signals. Therefore, as the power of devices increases, there is a need for a base drive circuit with an internal configuration suitable for this.

第1図は、電力用バイポーラトランジスタの内部回路の
一例を示すものである。図示のように、電力用バイポー
ラトランジスタは通常NPNタイプである。また、直流
電流増幅率(hFz )を高めるために、Ql r Q
2の2つのトランジスタからなるダーリントン構成であ
ること、ターンオフを速くするだめのスピードアップダ
イオード(SPD ) 、、逆方向のフリーホイールダ
イオード(FRD )を有すること、さらに素子の安定
ドライブのだめの抵抗R1,R2を有すること等が特徴
である。
FIG. 1 shows an example of the internal circuit of a power bipolar transistor. As shown, power bipolar transistors are typically of the NPN type. In addition, in order to increase the direct current amplification factor (hFz), Ql r Q
It has a Darlington configuration consisting of two transistors, a speed-up diode (SPD) for quick turn-off, a freewheel diode (FRD) in the opposite direction, and a resistor R1 for stable drive of the element. It is characterized by having R2.

一方、このようなトランジスタを高速にドライブさせる
ためのベース電流は、通常のオン状態の正方向ベース電
流IB1に対し、オフさせる瞬間に逆方向ベース電流I
B2を流す必要がある。
On the other hand, the base current for driving such a transistor at high speed is a reverse base current IB1 at the moment of turning off, compared to a normal forward base current IB1 in the on state.
It is necessary to stream B2.

第2図は、このために提案されているペースドライブ回
路の一例を示すものである。
FIG. 2 shows an example of a pace drive circuit proposed for this purpose.

図において、1は第1図で示した電力用バイポーラトラ
ンジスタである。2,3はベースドライブ回路の出力段
トランジスタで、予め用意された信号によってオン、オ
フする。このトランジスタ2,3の動作は互いに逆であ
υ、トランジスタ2がオンの時トランジスタ3がオフ、
トランジスタ3がオンの時トランジスタ2がオフとなる
ように信号を与える。また、4はペース抵抗であシ、ト
ランジスタ2がオンの時電力用バイポーラトランジスタ
1に正方向ペース電流より1を流す時のより1の値を決
める。このベース電流IB1は、別に設けられた直流電
源の正極側から、抵抗4.トランジスタ2.電力用バイ
ポーラトランジスタ1.ダイオード5を通り負極側に流
れる。一方、ダイオード5.:iンデンサ6が、図示の
ように並列に接続される。ダイオード5に正方向ペース
電流が流れた時、その順方向降下電圧によりコンデンサ
6は図示極性に充電される。
In the figure, 1 is the power bipolar transistor shown in FIG. 2 and 3 are output stage transistors of the base drive circuit, which are turned on and off by signals prepared in advance. The operations of transistors 2 and 3 are opposite to each other υ, so when transistor 2 is on, transistor 3 is off,
A signal is given so that when transistor 3 is on, transistor 2 is turned off. Further, 4 is a pace resistor, and the value of 1 is determined from when 1 is caused to flow from the forward direction pace current to the power bipolar transistor 1 when the transistor 2 is on. This base current IB1 is supplied from the positive electrode side of a separately provided DC power source to a resistor 4. Transistor 2. Power bipolar transistor 1. It passes through the diode 5 and flows to the negative electrode side. On the other hand, diode 5. :i capacitors 6 are connected in parallel as shown. When a forward pace current flows through the diode 5, the capacitor 6 is charged to the illustrated polarity due to the forward voltage drop.

次に、電力用バイポーラトランジスタ1をオフする場合
は、トランジスタ2をオフさせると同時にトランジスタ
3をオンさせる。すると、コンデンサ6に充電された電
荷は、コンデンサの正極側から電力用バイポーラトラン
ジスタ1゜トランジスタ3を通シコンデンサの負極側に
流れる。これは、■B2と呼ばれる逆方向ベース電流で
あり、電力用バイポーラトランジスタ1のスイッチオン
を速くする。この場合、使用する電力用バイポーラトラ
ンジスタ1の種類により、ダイオード5やコンデンサ6
の値や個数を増やすことによって、十分な逆方向ベース
電流を流すことが可能である。
Next, when the power bipolar transistor 1 is to be turned off, the transistor 2 is turned off and the transistor 3 is turned on at the same time. Then, the charge charged in the capacitor 6 flows from the positive electrode side of the capacitor through the power bipolar transistor 1° transistor 3 to the negative electrode side of the capacitor. This is a reverse base current called B2, which speeds up the switching on of the power bipolar transistor 1. In this case, depending on the type of power bipolar transistor 1 used, a diode 5 or a capacitor 6 may be used.
By increasing the value and number of , it is possible to flow a sufficient reverse base current.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

熟年ら、このような構成のペースドライブ回路において
は、正方向ペース電流IBiを流すベース抵抗4の発熱
がしばしば問題となる。つまシ、例えば使用する電力用
バイポーラトランジスタの定格コレクタ電流が10OA
の場合、そのhFEは最/ト80である( 100/8
0X:2)。オーバードライブファクターを2とした場
合の正方向ペース電流IB1は2.5Aとなる。また、
ペース抵抗4を50とした場合の損失は、(2,5)2
X5=31.25Wとなる。このように、従来のペース
ドライブ回路は、プリント基板上に製作されるために3
1.25Wも発熱がある場合、使用する抵抗が太きくな
り7’リント基板が大きくなること、他の半導体部品が
熱せられること、装置全体の効率が低下する等の欠点が
ある。
In pace drive circuits having such a configuration, heat generation in the base resistor 4 through which the forward pace current IBi flows often poses a problem. For example, the rated collector current of the power bipolar transistor used is 10OA.
, its hFE is 100/8
0X:2). When the overdrive factor is set to 2, the forward pace current IB1 is 2.5A. Also,
The loss when pace resistance 4 is 50 is (2,5)2
X5=31.25W. In this way, conventional pace drive circuits are fabricated on printed circuit boards.
If 1.25 W of heat is generated, there are disadvantages such as the resistor used becomes thicker, the 7' lint board becomes larger, other semiconductor components are heated, and the efficiency of the entire device decreases.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の欠点を解消するために成されたもので、
その目的は高効率かつ小形でしかも高性能のトランジス
タのペースドライブ回路を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks.
The purpose is to provide a highly efficient, compact, and high performance transistor pace drive circuit.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明では、バイポーラトラ
ンジスタのコレクタとベース間にMOS−FETをダー
リントン接続すると共に、前記バイポーラトランジスタ
のベースとエミッタ間に半導体スイッチング素子および
逆バイアス電源装置を接続して成ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises connecting a MOS-FET between the collector and base of a bipolar transistor in Darlington, and connecting a semiconductor switching element and a reverse bias power supply between the base and emitter of the bipolar transistor. It is characterized by

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。 An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below.

第3図は、本発明による電力用バイポーラトランジスタ
のペースドライブ回路の構成例を示すものである。図に
おいて、1は前述した電力用バイポーラトランジスタで
ある。7はペースドライブ回路のトランジスタで、この
トランクスタフがオンした時電力用バイポーラトランジ
スタ1をオンするようにしている。8はトランジスタ7
がオフの時オンするトランジスタで、電力用バイポーラ
トランジスタ1がオフ時に逆方向ベース電流IB2を流
すためのものである。また、9はコンデンサ11を充電
するだめの充電抵抗である。10はダイオードであり、
この順方向電圧降下電圧分だけコンデンサ11を充電す
る。さらに、12はMOS−FETでそのソースを電力
用トランジスタ1のペースに、ドレイ/をコレクタに夫
々接続して、いわゆるダーリントン接続構成している。
FIG. 3 shows an example of the configuration of a pace drive circuit for a power bipolar transistor according to the present invention. In the figure, 1 is the aforementioned power bipolar transistor. Reference numeral 7 denotes a transistor of the pace drive circuit, which turns on the power bipolar transistor 1 when the trunk stuff turns on. 8 is transistor 7
This transistor is turned on when the power bipolar transistor 1 is off, and is used to flow a reverse base current IB2 when the power bipolar transistor 1 is off. Further, 9 is a charging resistor for charging the capacitor 11. 10 is a diode,
The capacitor 11 is charged by this forward voltage drop. Furthermore, a MOS-FET 12 has its source connected to the pace of the power transistor 1, and its drain connected to the collector, forming a so-called Darlington connection.

ここで、MOS−FETのダートは絶縁酸化膜で内部の
チャンネル部と絶縁されておシ、ダートに電圧を加える
だけでオン、オフ制御ができる電界効果トランジスタの
一種である。
Here, the dart of the MOS-FET is insulated from the internal channel portion by an insulating oxide film, and is a type of field effect transistor that can be turned on and off by simply applying a voltage to the dart.

次に、上記のように構成した不ベースドライブ回路の作
用を説明する。いま、第3図においてトランジスタ7が
オンすると、MOS−FET 12のケ゛−トには直流
電圧が印加されてMOS−FET12がオンする。この
MOS−FETがオンすると、ダーリントン接続されて
いる電力用バイポーラトランジスタlの正方向ペース電
流ペースIB1は、図示のようにIvIO8−FET 
22のドレイン→ソース→電力用バイポーラトランジス
タ1のベース→エミッタと流れる。
Next, the operation of the non-base drive circuit configured as described above will be explained. Now, in FIG. 3, when transistor 7 is turned on, a DC voltage is applied to the gate of MOS-FET 12, and MOS-FET 12 is turned on. When this MOS-FET is turned on, the forward pace current pace IB1 of the power bipolar transistor l connected to Darlington is changed to IvIO8-FET as shown in the figure.
22 drain→source→base of power bipolar transistor 1→emitter.

次に、電力用パイポーラトランジスタlをオフする場合
の逆方向ペース電流IB2の流し方について説明する。
Next, a description will be given of how to flow the reverse pace current IB2 when the power bipolar transistor l is turned off.

コンデンサ11は、抵抗9を通してダイオード1oの順
方向電圧降下電圧分で充電されている。そして、トラン
ジスタ7がオフしトランジスタ8がオンすると、逆方向
ベース電流より2は電力用バイポーラトランジスタ1の
エミッタからペースに流れ、さらにトランジスタ8を通
ってコンデーンーサ1ノに戻る。この逆方向ベース電流
IB21d、電力用パイポーラトランジスタlの蓄積キ
ャリヤーを引き抜くだめのものであシ、キャリヤーがな
くなると電流より2は流れなくなる。
The capacitor 11 is charged through the resistor 9 by the forward voltage drop of the diode 1o. Then, when the transistor 7 is turned off and the transistor 8 is turned on, 2 flows from the emitter of the power bipolar transistor 1 to the base current from the reverse base current, and then returns through the transistor 8 to the capacitor 1. This reverse base current IB21d is only for drawing out the accumulated carriers of the power bipolar transistor 1, and when the carriers disappear, the current 2 stops flowing.

上述した構成のベースドライブ回路とすれば、次のよう
な効果が得られる。
The base drive circuit configured as described above provides the following effects.

(a)  電力用バイポーラトランジスタ1とMOS−
FET 12をダーリントン接続する構成としたので、
ペースドライブのためのパワーが不要となり、ペース回
路が簡素化されると共に、ベース回路の発熱がなくなる
(a) Power bipolar transistor 1 and MOS-
Since we configured FET 12 to be connected in Darlington,
Power for pace drive is not required, the pace circuit is simplified, and heat generation in the base circuit is eliminated.

(b)  電力用バイポーラトランジスタ1のペースと
エミッタ間に、スイッチング用半導体素子と逆バイアス
用電源装置を設ける構成としたので、電力用バイポーラ
トランジスタ1の高速なターンオフが可能である。
(b) Since the switching semiconductor element and the reverse bias power supply device are provided between the pace and the emitter of the power bipolar transistor 1, the power bipolar transistor 1 can be turned off at high speed.

次に、本発明の他の実施例を第4図を用いて説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described using FIG. 4.

なお、第4図で第3図に示した実施例と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略する。本実施例は、MO
S−FETが電圧制御素子であシ、I C,l:、9も
直接駆動が可能であるという特徴を生かしたものである
。つ−iニジ、図において13は電力用バイポーラトラ
ンジスタ1のオン、オフを決めるだめの、制御回路最終
段のデジタルICである。14は反転用デジタルICで
あシ、入力が°′1″の時出力はII O#である。1
5は第2のMOS−FETであり、逆方向ベース電流l
B2を流すためのものである。
Note that the same parts in FIG. 4 as those in the embodiment shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. In this example, M.O.
This makes use of the characteristics that the S-FET is a voltage control element and that the IC, l:, 9 can also be driven directly. 13 in the figure is a digital IC at the final stage of the control circuit, which determines whether the power bipolar transistor 1 is turned on or off. 14 is an inverting digital IC, and when the input is °'1'', the output is II O#.1
5 is the second MOS-FET, and the reverse base current l
This is for streaming B2.

このように構成した電力用バイポーラトランジスタのベ
ースドライブ回路においては、制御回路最終段のデジタ
ルICl3の出力が1″′の時MO8−FET 12は
オンし、正方向ペース電流IB1を流す。デジタルIC
l3の出力が0″の時デジタルICI 4の出力は°l
″となし、第2のMOS−FET 15はオンして逆方
向ベース電流IB2を流し、電力用バイポーラトランジ
スタ1をオフする。
In the power bipolar transistor base drive circuit configured as described above, when the output of the digital ICl3 at the final stage of the control circuit is 1'', the MO8-FET 12 is turned on and the forward pace current IB1 flows.Digital IC
When the output of l3 is 0'', the output of digital ICI 4 is °l
'', the second MOS-FET 15 is turned on to flow the reverse base current IB2, and the power bipolar transistor 1 is turned off.

従って、本実施例によればダーリントン接続されるMO
S−FET l 2の他にもう一つの第2のMOS−F
ET 15を使用したので、デジタルICの出力信号を
もって直接電力用バイポーラトランジスタ1を制御でき
るという利点がある。
Therefore, according to this embodiment, the MO connected to Darlington
Another second MOS-F in addition to S-FET l 2
Since the ET 15 is used, there is an advantage that the power bipolar transistor 1 can be directly controlled by the output signal of the digital IC.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、高効率かつ小形で
しかも高性能のトランジスタのベースドライブ回路が提
供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly efficient, compact, and high performance transistor base drive circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は電力用バイポーラトランジスタの内部等価回路
を示す図、第2図は従来のベースドライブ回路を示す図
、第3図は本発明の一実施例を示す回路図、第4図は本
発明の他の実施例を示す回路図である。 1・・・電力用バイポーラトランジスタ、2.3゜7.
8・・・トランジスタ、4,9・・・抵抗、5゜10・
・タイオード、6.11・・・コンデンサ、12.15
・・・MOS−FET 、  Z s 、 J 4・・
・デジタルエ C0 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図
Fig. 1 is a diagram showing the internal equivalent circuit of a power bipolar transistor, Fig. 2 is a diagram showing a conventional base drive circuit, Fig. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a diagram showing the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. 1... Power bipolar transistor, 2.3°7.
8...Transistor, 4,9...Resistor, 5゜10・
・Diode, 6.11...Capacitor, 12.15
...MOS-FET, Zs, J4...
・Digitale C0 Applicant Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] バイポーラトランジスタのコレクタとペース間にMOS
−FETをダーリントン接続すると共に、前記バイポー
ラトランジスタのペースとエミッタ間に半導体スイッチ
ング素子および逆バイアス電源装置を接続して成ること
を特徴とするトランジスタのペースドライブ回路。
MOS between collector and pace of bipolar transistor
- A transistor pace drive circuit characterized in that a FET is Darlington connected, and a semiconductor switching element and a reverse bias power supply are connected between the pace and emitter of the bipolar transistor.
JP57197114A 1982-11-10 1982-11-10 Base driving circuit of transistor Pending JPS5986921A (en)

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JP57197114A JPS5986921A (en) 1982-11-10 1982-11-10 Base driving circuit of transistor

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JP (1) JPS5986921A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885486A (en) * 1987-12-21 1989-12-05 Sundstrand Corp. Darlington amplifier with high speed turnoff

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4885486A (en) * 1987-12-21 1989-12-05 Sundstrand Corp. Darlington amplifier with high speed turnoff

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