(57)【要約】  本発明の非自己消弧型素子駆動方法及び装置は、サイリスタ等の非自己消弧型素子に対して、駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さく駆動するのに適している駆動方法、及びサイリスタ等の非自己消弧型素子の駆動回路に適用する、駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さい非自己消弧型駆動装置、及びオン盲点なし又はオン盲点が極めて小さい組合せ素子に関する。非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチが用いられ、電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになる。非自己消弧型素子駆動装置は、オン盲点がない又はオン盲点が極めて小さいという利点を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチが用いられ、前記電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになることを特徴とする非自己消弧型素子駆動方法。
【請求項２】
前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型スイッチの両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ前記非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを特徴とする請求項１に記載の非自己消弧型素子駆動方法。
【請求項３】
電圧検出スイッチを備え、前記電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになることを特徴とする非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項４】
前記電圧検出スイッチの入力回路、前記電圧検出スイッチの出力回路、前記非自己消弧型素子の間は、絶縁分離されておらず、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型スイッチの両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ前記非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項５】
第１コンデンサ、半導体スイッチを備え、駆動される非自己消弧型素子の両端の電圧信号は、前記第１コンデンサを介して前記半導体スイッチの制御端に伝達され、前記半導体スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続されることを特徴とする非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項６】
前記半導体スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧よりも小さく、かつ前記非自己消弧型素子の両端の電位差の方向が前記非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになった後、オフになることを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項７】
前記非自己消弧型素子は、単方向サイリスタ又は双方向サイリスタであることを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項８】
前記第１コンデンサに並列に接続された、抵抗と半導体素子とを直列に接続してなった直列回路を備え、前記直列回路を流れた電流は、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧よりも大きい場合、前記半導体スイッチをオンになるように制御することを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項９】
前記半導体スイッチは、半導体素子、抵抗で構成されることを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１０】
前記半導体スイッチは、第１トランジスタであり、検出回路を備え、前記検出回路の入力端は、前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記検出回路の出力端は、前記第１コンデンサを介して前記第１トランジスタの第２端に接続され、前記第１トランジスタの第１端、前記第１トランジスタの第３端は、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続されることを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１１】
前記半導体スイッチは、第１トランジスタ、検出回路を備え、前記検出回路の入力端は、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記検出回路の出力端は、前記第１トランジスタの第２端に接続され、前記第１トランジスタの第１端、前記第１トランジスタの第３端は、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続されることを特徴とする請求項５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１２】
前記検出回路は、共通エミッタ回路を少なくとも備えることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１３】
前記非自己消弧型素子は、単方向サイリスタであり、前記第１トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、前記検出回路は、第２トランジスタ、ダイオードを備え、第２トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、前記第２トランジスタのベースは、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子のアノードに接続され、前記第２トランジスタのコレクタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのエミッタは、前記非自己消弧型素子のカソードに接続され、前記第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、前記第１トランジスタのコレクタは、前記非自己消弧型素子のトリガーに接続され、前記ダイオードは、前記第２トランジスタのベース、前記第２トランジスタのエミッタに逆並列に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１４】
前記非自己消弧型素子は、双方向サイリスタであり、前記検出回路は、第２トランジスタ、第３トランジスタ、第４トランジスタを備え、前記第１トランジスタ、前記第４トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、前記第２トランジスタのエミッタは、前記第３トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのベースは、前記第３トランジスタのエミッタに接続され、前記第２トランジスタのベースは、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子の第２アノードに接続され、前記第２トランジスタのコレクタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのエミッタは、前記非自己消弧型素子の第１アノードに接続され、前記第４トランジスタのベースは、前記第３トランジスタのコレクタに接続され、前記第４トランジスタのコレクタは、前記第２トランジスタのエミッタに接続され、前記第４トランジスタのエミッタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、前記第１トランジスタのコレクタは、前記非自己消弧型素子のトリガーに接続されることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１５】
請求項５〜１４のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置を備え、第１ピン、第２ピン、第３ピン、第４ピンをさらに備え、前記非自己消弧型素子駆動装置は、絶縁材料中にパッケージされ、前記半導体スイッチの制御端は、前記第１コンデンサを介して前記第１ピンに接続され、前記半導体スイッチの出力端回路の信号出力端は、それぞれ前記第２ピン、前記第４ピンに接続され、前記第３ピンは、前記半導体スイッチに接続されて動作回路を形成するのに用いられることを特徴とする請求項５〜１４のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１６】
パッケージ工程の要求温度は１２５℃以上であることを特徴とする請求項１５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１７】
フォトカプラ、制御ピンを備え、前記フォトカプラは、前記絶縁材料中にパッケージされ、前記フォトカプラは、前記非自己消弧型素子の駆動信号を制御するのに用いられ、前記フォトカプラの制御端は、前記制御ピンに接続されることを特徴とする請求項１５に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１８】
ダイオード、第２コンデンサを備え、前記ダイオード、前記第２コンデンサは、前記絶縁材料中にパッケージされ、前記フォトカプラは、前記非自己消弧型素子の駆動信号を制御するのに用いられ、外部信号源から入力された信号は、前記第４ピン、前記ダイオードの整流、前記第２コンデンサのフィルタ、前記半導体スイッチを介して前記第２ピンに伝達され、前記半導体スイッチの制御端は、前記第１コンデンサを介して前記第１ピンに接続され、前記フォトカプラの制御端は、前記制御ピンに接続されることを特徴とする請求項１７に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１９】
前記第２コンデンサに並列に接続されるか又は前記ダイオードを介して前記第２コンデンサに並列に接続される、前記絶縁材料中にパッケージされる電圧安定化素子を備えることを特徴とする請求項１８に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項２０】
前記絶縁材料中にパッケージされるダイオード、第５ピン、制御ピンを備え、外部信号源から入力された信号は、前記第４ピン、前記ダイオードの整流、前記半導体スイッチを介して前記第２ピンに伝達され、前記フォトカプラの制御端は、前記制御ピンに接続され、前記第５ピンは、前記ダイオードの出力端に接続され、前記第５ピンは、第２コンデンサを接続するのに用いられることを特徴とする請求項１７に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項２１】
前記第２コンデンサに並列に接続されるか又は前記ダイオードを介して前記第２コンデンサに並列に接続される、前記絶縁材料中にパッケージされる電圧安定化素子を備えることを特徴とする請求項２０に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項２２】
請求項３〜１４のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置、前記非自己消弧型素子、第１電極、第２電極、第３電極を備え、前記非自己消弧型素子駆動装置は、前記非自己消弧型素子に接続され、前記第１電極の内部端は、前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記第２電極の内部端は、前記非自己消弧型素子の第３端に接続され、前記第３電極の内部端は、前記非自己消弧型素子駆動装置に接続され、外部駆動信号は、前記第３電極、前記非自己消弧型素子駆動装置を介して前記非自己消弧型素子の第２端に接続され、前記非自己消弧型素子駆動装置、前記非自己消弧型素子は、絶縁材料中にパッケージされ、前記第１電極の外部端、前記第２電極の外部端、前記第３電極の外部端は、外部との接続に用いられることを特徴とする組合せ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の非自己消弧（ｓｅｍｉ−ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ）型素子駆動方法及び装置は、電気分野に属し、特にサイリスタ等の非自己消弧型素子に対して、駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さく駆動するのに適している駆動方法、及びサイリスタ等の非自己消弧型素子の駆動回路に適用する、駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さい非自己消弧型駆動装置、及びオン盲点なし又はオン盲点が極めて小さい組合せ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、負荷を頻繁にスイッチングする必要のある電気制御システムでは、サイリスタ（非自己消弧型素子）は抵抗性、誘導性、又は容量性の負荷のスイッチングに広く使用されている。サイリスタの駆動電力を低減するために、駆動消費電力を減少するための関連技術、例えば、特許番号が「ＺＬ２０１１１０４３０７４７．７」で、発明の名称が「トリガー省エネルギー装置及びサイリスタスイッチ」である特許文献が登場している。この特許文献に開示された動作原理は、以下のとおりである。電圧検出回路は、サイリスタのメイン回路の両端の電圧がサイリスタのオン電圧（通常、１．１Ｖ〜１．９Ｖであり、特許文献には、オン電圧降下と定義されている）よりも大きいことを検出すると、電子スイッチをオンになるように制御し、駆動信号は、電子スイッチを介してサイリスタをオンになるように駆動し、電圧検出回路は、サイリスタがオンになったことを検出すると、電子スイッチをオフになるように制御する。この駆動方法では、従来のサイリスタ駆動方法に比べて、駆動盲点をより小さくすることができるが、依然として以下の欠点がある。
【０００３】
電圧検出回路は、サイリスタのメイン回路の両端の電圧がサイリスタのオン電圧よりも大きいことを検出してから電子スイッチをオンになるように制御するので、サイリスタの駆動信号が遅れて供給されるため、駆動盲点が客観的に存在する。また、サイリスタのトリガーによる駆動信号の取得からサイリスタのオン出力までには一定の応答時間が存在し、理論的には、サイリスタを盲点なし又は盲点をより小さく駆動することが不可能である。この技術を利用したサイリスタがオンになったときの両端の電圧の波形図が参照されたい（図１参照）。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、従来のサイリスタ駆動の欠点を解決し、サイリスタ等の非自己消弧型素子を駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さく駆動する駆動方法、及びサイリスタ等の非自己消弧型素子の駆動回路に適用する、駆動盲点なし又は駆動盲点が極めて小さい非自己消弧型駆動装置、及びオン盲点なし又はオン盲点が極めて小さい組合せ素子を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の目的は、以下の技術案により達成できる。
【０００６】
非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチが用いられ、電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになる。
【０００７】
非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになる。
【０００８】
非自己消弧型素子駆動装置であって、電圧検出スイッチを備え、電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、非自己消弧型素子がオンになったとき、オフになる。
【０００９】
非自己消弧型素子駆動装置であって、電圧検出スイッチの入力回路、電圧検出スイッチの出力回路、非自己消弧型素子の間は、絶縁分離されておらず、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになる。
【００１０】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第１コンデンサ、半導体スイッチを備え、駆動される非自己消弧型素子の両端の電圧信号は、第１コンデンサを介して半導体スイッチの制御端に伝達され、半導体スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続される。
【００１１】
非自己消弧型素子駆動装置であって、半導体スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧よりも小さく、かつ非自己消弧型素子の両端の電位差の方向が非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになり、非自己消弧型素子がオンになった後、オフになる。
【００１２】
非自己消弧型素子駆動装置であって、非自己消弧型素子は、単方向サイリスタ又は双方向サイリスタである。
【００１３】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第１コンデンサに並列に接続された、抵抗と半導体素子とを直列に接続してなった直列回路を備え、直列回路を流れた電流は、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧よりも大きい場合、半導体スイッチをオンになるように制御する。
【００１４】
非自己消弧型素子駆動装置であって、半導体スイッチは、半導体素子、抵抗で構成される。
【００１５】
非自己消弧型素子駆動装置であって、半導体スイッチは、第１トランジスタであり、検出回路を備え、検出回路の入力端は、非自己消弧型素子の第１端に接続され、検出回路の出力端は、第１コンデンサを介して第１トランジスタの第２端に接続され、第１トランジスタの第１端、第１トランジスタの第３端は、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続される。
【００１６】
非自己消弧型素子駆動装置であって、半導体スイッチは、第１トランジスタ、検出回路を備え、検出回路の入力端は、第１コンデンサを介して非自己消弧型素子の第１端に接続され、検出回路の出力端は、第１トランジスタの第２端に接続され、第１トランジスタの第１端、第１トランジスタの第３端は、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続される。
【００１７】
非自己消弧型素子駆動装置であって、検出回路は、共通エミッタ回路を少なくとも備える。
【００１８】
非自己消弧型素子駆動装置であって、非自己消弧型素子は、単方向サイリスタであり、第１トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、検出回路は、第２トランジスタ、ダイオードを備え、第２トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、第２トランジスタのベースは、第１コンデンサを介して非自己消弧型素子のアノードに接続され、第２トランジスタのコレクタは、第１トランジスタのベースに接続され、第２トランジスタのエミッタは、非自己消弧型素子のカソードに接続され、第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、第１トランジスタのコレクタは、非自己消弧型素子のトリガーに接続され、ダイオードは、第２トランジスタのベース、第２トランジスタのエミッタに逆並列に接続される。
【００１９】
非自己消弧型素子駆動装置であって、非自己消弧型素子は、双方向サイリスタであり、検出回路は、第２トランジスタ、第３トランジスタ、第４トランジスタを備え、第１トランジスタ、第４トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、第２トランジスタ、第３トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、第２トランジスタのエミッタは、第３トランジスタのベースに接続され、第２トランジスタのベースは、第３トランジスタのエミッタに接続され、第２トランジスタのベースは、第１コンデンサを介して非自己消弧型素子の第２アノードに接続され、第２トランジスタのコレクタは、第１トランジスタのベースに接続され、第２トランジスタのエミッタは、非自己消弧型素子の第１アノードに接続され、第４トランジスタのベースは、第３トランジスタのコレクタに接続され、第４トランジスタのコレクタは、第２トランジスタのエミッタに接続され、第４トランジスタのエミッタは、第１トランジスタのベースに接続され、第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、第１トランジスタのコレクタは、非自己消弧型素子のトリガーに接続される。
【００２０】
非自己消弧型素子駆動装置であって、前記のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置を備え、第１ピン、第２ピン、第３ピン、第４ピンをさらに備え、非自己消弧型素子駆動装置は、絶縁材料中にパッケージされ、半導体スイッチの制御端は、第１コンデンサを介して第１ピンに接続され、半導体スイッチの出力端回路の信号出力端は、それぞれ第２ピン、第４ピンに接続され、第３ピンは、半導体スイッチに接続されて動作回路を形成するのに用いられる。
【００２１】
非自己消弧型素子駆動装置であって、パッケージ工程の要求温度は１２５℃以上である。
【００２２】
非自己消弧型素子駆動装置であって、フォトカプラ、制御ピンを備え、フォトカプラは、絶縁材料中にパッケージされ、フォトカプラは、非自己消弧型素子の駆動信号を制御するのに用いられ、フォトカプラの制御端は、制御ピンに接続される。
【００２３】
非自己消弧型素子駆動装置であって、ダイオード、第２コンデンサを備え、ダイオード、第２コンデンサは、絶縁材料中にパッケージされ、フォトカプラは、非自己消弧型素子の駆動信号を制御するのに用いられ、外部信号源から入力された信号は、第４ピン、ダイオードの整流、第２コンデンサのフィルタ、半導体スイッチを介して第２ピンに伝達され、半導体スイッチの制御端は、第１コンデンサを介して第１ピンに接続され、フォトカプラの制御端は、制御ピンに接続される。
【００２４】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第２コンデンサに並列に接続されるか又はダイオードを介して第２コンデンサに並列に接続される、絶縁材料中にパッケージされる電圧安定化素子を備える。
【００２５】
非自己消弧型素子駆動装置であって、絶縁材料中にパッケージされるダイオード、第５ピン、制御ピンを備え、外部信号源から入力された信号は、第４ピン、ダイオードの整流、半導体スイッチを介して第２ピンに伝達され、フォトカプラの制御端は、制御ピンに接続され、第５ピンは、ダイオード出力端に接続され、第５ピンは、第２コンデンサを接続するのに用いられる。
【００２６】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第２コンデンサに並列に接続されるか又はダイオードを介して第２コンデンサに並列に接続される、絶縁材料中にパッケージされる電圧安定化素子を備える。
【００２７】
組合せ素子であって、前記のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置、非自己消弧型素子、第１電極、第２電極、第３電極を備え、非自己消弧型素子駆動装置は、非自己消弧型素子に接続され、第１電極の内部端は、非自己消弧型素子の第１端に接続され、第２電極の内部端は、非自己消弧型素子の第３端に接続され、第３電極の内部端は、非自己消弧型素子駆動装置に接続され、外部駆動信号は、第３電極、非自己消弧型素子駆動装置を介して非自己消弧型素子の第２端に接続され、非自己消弧型素子駆動装置、非自己消弧型素子は、絶縁材料中にパッケージされ、第１電極の外部端、第２電極の外部端、第３電極の外部端は、外部との接続に用いられる。
【００２８】
非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチが用いられ、電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり（電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを推奨する）、非自己消弧型素子の両端の電圧が非自己消弧型素子のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子がオンになり、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになり、これにより、非自己消弧型素子の駆動消費電力を減少する。
【００２９】
本発明の非自己消弧型素子駆動方法によれば、非自己消弧型素子の両端の電位差がオン条件を満す前に、非自己消弧型素子駆動信号を供給することができ、これにより、応答速度による非自己消弧型素子のオン盲点を解消するとともに、従来の技術における、非自己消弧型素子のオン電圧よりも大きくなってから駆動信号を供給することによる固有の駆動盲点を解消する。電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子がオンになったことを検出すると、オフになるという絞り駆動様態により、瞬時に非常に高い駆動電流で非自己消弧型素子を駆動することができ、非自己消弧型素子の応答速度をさらに高めることができ、非自己消弧型素子のオン盲点を小さくし、非自己消弧型素子の応答周波数範囲を大きくすることができる。
【００３０】
非自己消弧型素子駆動装置であって、電圧検出スイッチを備え、電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり（電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを推奨する）、非自己消弧型素子の両端の電圧が非自己消弧型素子のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子がオンになり、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになる。
【００３１】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置によれば、非自己消弧型素子の両端の電位差がオン条件を満す前に、非自己消弧型素子駆動信号を供給することができ、これにより、応答速度による非自己消弧型素子の駆動盲点を解消するとともに、電圧検出スイッチは、非自己消弧型素子がオンになったことを検出すると、オフになるという絞り駆動様態により、瞬時に非常に高い駆動電流で非自己消弧型素子を駆動することができ、非自己消弧型素子の応答速度をさらに高めることができ、駆動盲点を小さくし、非自己消弧型素子の応答周波数範囲を大きくすることができる。電圧検出スイッチの入力回路、電圧検出スイッチの出力回路、非自己消弧型素子の間は、絶縁分離される必要がない。
【００３２】
非自己消弧型素子駆動装置であって、図２に示すように、第１コンデンサＣ１、半導体スイッチ（Ａ）を備え、駆動される非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧信号は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達され、半導体スイッチ（Ａ）は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続される。なお、第１コンデンサＣ１と半導体スイッチ（Ａ）とは電圧検出スイッチを構成するように接続される。
【００３３】
動作原理は以下のとおりである。理解及び説明を容易にするために、非自己消弧型素子ＳＣＲ１にダイオードＤＡを並列に接続することを例にする。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧信号は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達され、半導体スイッチ（Ａ）は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続される。非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオフからオンまでの区間で、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端にはかなり高いｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）がある。コンデンサの両端の電圧が急激に変化することができないという物理的特性のため、大きな電流が第１コンデンサＣ１を流れる（第１コンデンサＣ１を流れた電流及び非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンのときの両端の電圧の波形は図３を参照）。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電位差が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧よりも小さく、かつ非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電位差の方向が非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになる電圧方向である場合、第１コンデンサＣ１を流れた電流は、半導体スイッチ（Ａ）をオンになるように制御し、半導体スイッチ（Ａ）のＪ４端に入力された直流駆動信号は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１に伝達される。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになり、非自己消弧型素子ＳＣＲ１をオン盲点が極めて小さいか又はオン盲点なしに駆動するという目的を達成する。非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになった後、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端と非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第３端との間のオン電圧は、平滑化信号を示し、第１コンデンサＣ１が高抵抗状態となり、半導体スイッチ（Ａ）が素早くオフになり、駆動プロセスが完了する。
【００３４】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置によれば、非自己消弧型素子のオフからオンまでの区間でその両端に高いｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）が存在し、非自己消弧型素子がオンになった後、そのオン電圧が比較的安定した値を示し、及びコンデンサの両端の電圧が急激に変化することができないという物理的特性により、半導体スイッチの設計要求を大幅に低くすることができ、回路のコストを低減し、かつ駆動消費電力が小さいという利点を有する。
【００３５】
本発明の組合せ素子は、上述した非自己消弧型素子駆動装置及び非自己消弧型素子を備え、従来の非自己消弧型素子を容易に代替することができ、駆動消費電力が小さく、オン盲点なし又はオン盲点が極めて小さいという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、従来の技術により駆動される非自己消弧型素子がオンになったときの両端の電圧の波形図である。
【図２】図２は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の回路原理図及び実施例１の回路原理図１である。
【図３】図３は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置を用いた場合のコンデンサを流れた電流及び非自己消弧型素子がオンのときの両端の電圧の波形図である。
【図４】図４は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例１の回路原理図２である。
【図５】図５は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例１の回路原理図３である。
【図６】図６は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例２の回路原理図である。
【図７】図７は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例３の回路原理図である。
【図８】図８は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の抵抗と半導体素子の直列回路原理図である。
【図９】図９は、本発明非自己消弧型素子駆動装置の定電流回路原理図である。
【図１０】図１０は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置による逆並列に接続される非自己消弧型素子の駆動回路原理図である。
【図１１】図１１は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置のパッケージ模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例４の回路原理図である。
【図１３】図１３は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例４のパッケージ模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例５の回路原理図である。
【図１５】図１５は、本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例５のパッケージ模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の組合せ素子の構成模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の組合せ素子のパッケージ模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例１は、図２に示すとおりである。
【００３８】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第１コンデンサＣ１、半導体スイッチ（Ａ）を備え、駆動される非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の両端の電圧信号は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達され、半導体スイッチ（Ａ）は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続される。なお、第１コンデンサＣ１と半導体スイッチ（Ａ）とは電圧検出スイッチを構成するように接続される。
【００３９】
半導体スイッチ（Ａ）は、半導体素子、抵抗で構成され、第１トランジスタＱ１（三極管であり、電界効果トランジスのような等価素子を採用してもよい）、検出回路（Ｂ）、第１抵抗Ｒ１を含む。第１トランジスタＱ１は、ＰＮＰ型トランジスタである。検出回路（Ｂ）の入力端は、第１コンデンサＣ１を介して非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端に接続され、検出回路（Ｂ）の出力端は、第１トランジスタＱ１の第２端に接続される。第１トランジスタＱ１の第１端、第１トランジスタＱ１の第３端は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続され、第１トランジスタＱ１のエミッタは、駆動信号入力端であり、第１トランジスタＱ１のコレクタは、非自己消弧型素子ＳＣＲ１のトリガーに接続される。回路の安定性を高めるために、第１抵抗Ｒ１の両端はそれぞれ第１トランジスタＱ１のエミッタ、第１トランジスタＱ１のベースに接続される。第１抵抗Ｒ１は、必要に応じて使用される。
【００４０】
検出回路（Ｂ）は、第２トランジスタＱ２、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１を備える共通エミッタ回路である。第２トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型トランジスタである。第２トランジスタＱ２のベースは、第１コンデンサＣ１を介して非自己消弧型素子ＳＣＲ１のアノードに接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタは、第３抵抗Ｒ３を介して第１トランジスタＱ１のベースに接続され、第２トランジスタＱ２のエミッタは、非自己消弧型素子ＳＣＲ１のカソードに接続される。ダイオードＤ１は、第２トランジスタＱ２のエミッタ、第２トランジスタＱ２のベースに逆並列に接続される。回路の安定性を高めるために、第２抵抗Ｒ２の両端はそれぞれ第２トランジスタＱ２のエミッタ、第２トランジスタＱ２のベースに接続される。第３抵抗Ｒ３は、電流制限用のものであり、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３は、必要に応じて使用される。
【００４１】
動作原理は以下のとおりである。理解及び説明を容易にするために、非自己消弧型素子ＳＣＲ１にダイオードＤＡを並列に接続することを例にする。非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオフからオンまでの区間で、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端にはかなり高いｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）がある。コンデンサの両端の電圧が急激に変化することができないという物理的特性のため、大きな電流が第１コンデンサＣ１を流れる。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電位差が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧（通常、１．１Ｖ〜１．９Ｖ）よりも小さく、検出回路（Ｂ）の第２トランジスタＱ２のターンオン電圧（約０．７Ｖ）よりも大きく、かつ非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電位差の方向が非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになる電圧方向である場合、第１コンデンサＣ１を流れた電流は、検出回路（Ｂ）によって増幅されて第１トランジスタＱ１をオンになるように駆動する。第１トランジスタＱ１のＪ４端に入力された直流駆動信号は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１に伝達される。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになり、オン盲点が極めて小さい又はオン盲点なしに非自己消弧型素子ＳＣＲ１を駆動するという目的を達成する。非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになった後、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端（アノード）と非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第３端（カソード）との間のオン電圧は、平滑化信号を示し、第１コンデンサＣ１が高抵抗状態となり、第２トランジスタＱ２がオフになり、第１トランジスタＱ１がオフになり、駆動プロセスが完了する。
【００４２】
本実施例では、非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の第１端と非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の第３端との間の電圧信号は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達されるようにしているが、実際の使用においては、図４に示すように、非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の第１端と非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の第２端との間の電圧信号を第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達させてもよい。ゼロクロス駆動が必要な場合には、図５に示すように、かかる補助回路をさらに追加してもよい。
【００４３】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例２は、図６に示すとおりである。
【００４４】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第１コンデンサＣ１、第１トランジスタＱ１である半導体スイッチ（Ａ）、検出回路（Ｂ）を備え、駆動される非自己消弧型素子ＳＣＲ１（単方向サイリスタ）の両端の電圧信号は、検出回路（Ｂ）、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達され、半導体スイッチ（Ａ）は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続される。検出回路（Ｂ）の入力端は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端に接続され、検出回路（Ｂ）の出力端は、第１コンデンサＣ１を介して第１トランジスタＱ１の第２端に接続され、第１トランジスタＱ１の第１端、第１トランジスタＱ１の第３端は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動回路に直列に接続される。
【００４５】
半導体スイッチ（Ａ）は、第１トランジスタＱ１（半導体素子）、第１抵抗Ｒ１で構成される。第１トランジスタＱ１は、ＰＮＰ型トランジスタである。第１トランジスタＱ１のエミッタは、駆動信号入力端であり、第１トランジスタＱ１のコレクタは、非自己消弧型素子ＳＣＲ１のトリガーに接続される。回路の安定性を高めるために、第１抵抗Ｒ１の両端はそれぞれ第１トランジスタＱ１のエミッタ、第１トランジスタＱ１のベースに接続される。
【００４６】
検出回路（Ｂ）は、第２トランジスタＱ２、第７抵抗Ｒ７、ダイオードＤ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３を備える共通エミッタ回路である。第２トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型トランジスタである。第２トランジスタＱ２のベースは、第７抵抗Ｒ７を介して非自己消弧型素子ＳＣＲ１のアノードに接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタは、第１コンデンサＣ１を介して第１トランジスタＱ１のベースに接続され、第２トランジスタＱ２のエミッタは、非自己消弧型素子ＳＣＲ１のカソードに接続される。ダイオードＤ１は、第２トランジスタＱ２のエミッタ、第２トランジスタＱ２のベースに逆並列に接続され、第２抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１に並列に接続される。第３抵抗Ｒ３は、第１コンデンサＣ１の放電抵抗である。
【００４７】
動作原理は以下のとおりである。理解及び説明を容易にするために、非自己消弧型素子ＳＣＲ１にダイオードＤＡを並列に接続することを例にする。非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧よりも小さく、かつ順方向電圧が検出回路（Ｂ）の第２トランジスタＱ２のターンオン電圧（約０．７Ｖ）に達すると、検出回路（Ｂ）は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）をオンになるように制御し、第１トランジスタＱ１に接続されるＪ４端に入力された直流駆動信号は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１に伝達され、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の両端の電圧が非自己消弧型素子ＳＣＲ１のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになり、オン盲点が極めて小さい又はオン盲点なしに非自己消弧型素子ＳＣＲ１を駆動するという目的を達成する。非自己消弧型素子ＳＣＲ１がオンになった後、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端（アノード）と非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第３端（カソード）との間のオン電圧は、平滑化信号を示し、第１コンデンサＣ１が高抵抗状態となり、第１トランジスタＱ１がオフになり、駆動プロセスが完了する。
【００４８】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例３は、図７に示すとおりである。
【００４９】
非自己消弧型素子駆動装置であって、第１コンデンサＣ１、半導体スイッチ（Ａ）を備え、駆動される非自己消弧型素子ＴＲ１（双方向サイリスタ）の両端の電圧信号は、第１コンデンサＣ１を介して半導体スイッチ（Ａ）の制御端に伝達され、半導体スイッチ（Ａ）は、非自己消弧型素子ＴＲ１の駆動回路に直列に接続される。なお、第１コンデンサＣ１と半導体スイッチ（Ａ）とは電圧検出スイッチを構成するように接続される。
【００５０】
半導体スイッチ（Ａ）は、半導体素子、抵抗で構成され、第１トランジスタＱ１、第１抵抗Ｒ１、検出回路（Ｂ）を含む。第１トランジスタＱ１は、ＮＰＮ型トランジスタである。検出回路（Ｂ）の入力端は、第１コンデンサＣ１を介して非自己消弧型素子ＴＲ１の第１端に接続され、検出回路（Ｂ）の出力端は、第１トランジスタＱ１の第２端に接続される。第１トランジスタＱ１の第１端、第１トランジスタＱ１の第３端は、非自己消弧型素子ＴＲ１の駆動回路に直列に接続され、第１トランジスタＱ１のエミッタは、駆動信号入力端であり、第１トランジスタＱ１のコレクタは、非自己消弧型素子ＴＲ１のトリガーに接続される。回路の安定性を高めるために、第１抵抗Ｒ１の両端はそれぞれ第１トランジスタＱ１のエミッタ、第１トランジスタＱ１のベースに接続される。
【００５１】
検出回路（Ｂ）は、第２トランジスタＱ２、第３トランジスタＱ３、第４トランジスタＱ４、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４を備え、第２トランジスタＱ２、第３トランジスタＱ３は、ＰＮＰ型トランジスタであり、第４トランジスタＱ４は、ＮＰＮ型トランジスタである。第２トランジスタＱ２のエミッタは、第３トランジスタＱ３のベースに接続され、第２トランジスタＱ２のベースは、第３トランジスタＱ３のエミッタに接続され、第２トランジスタＱ２のベースは、第１コンデンサＣ１を介して非自己消弧型素子ＴＲ１の第２アノード（第１端）に接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタは、第１トランジスタＱ１のベースに接続され、第２トランジスタＱ２のエミッタは、非自己消弧型素子ＴＲ１の第１アノード（第３端）に接続される。第４トランジスタＱ４のベースは、第３トランジスタＱ３のコレクタに接続され、第４トランジスタＱ４のコレクタは、第２トランジスタＱ２のエミッタに接続され、第４トランジスタＱ４のエミッタは、第１トランジスタＱ１のベースに接続される。第２トランジスタＱ２は、共通エミッタ回路である。検出回路（Ｂ）は信号の正、負の波を対称的に増幅するように、第４トランジスタＱ４は第３トランジスタＱ３の出力信号をさらに増幅する。回路の安定性を高めるために、第２抵抗Ｒ２の両端はそれぞれ第２トランジスタＱ２のエミッタ、第２トランジスタＱ２のベースに接続され、第４抵抗Ｒ４の両端はそれぞれ第４トランジスタＱ４のエミッタ、第４トランジスタＱ４のベースに接続される。第３抵抗Ｒ３は、検出回路（Ｂ）の出力端に直列に接続され、電流制限用のものである。第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４は、必要に応じて使用される。
【００５２】
動作原理は以下のとおりである。非自己消弧型素子ＴＲ１のオフからオンまでの区間で、非自己消弧型素子ＴＲ１の両端にはかなり高いｄｖ／ｄｔ（電圧変化率）がある。コンデンサの両端の電圧が急激に変化することができないという物理的特性のため、大きな電流が第１コンデンサＣ１を流れる。非自己消弧型素子ＴＲ１の両端の電位差が非自己消弧型素子ＴＲ１のオン電圧（約１．１Ｖ〜１．９Ｖ）よりも小さく、検出回路（Ｂ）の第２トランジスタＱ２又は第３トランジスタＱ３のターンオン電圧（約０．７Ｖ）よりも大きく、かつ非自己消弧型素子ＴＲ１の両端の電位差の方向が、非自己消弧型素子ＴＲ１がオンになる電圧方向である場合、第１コンデンサＣ１を流れた電流は、検出回路（Ｂ）によって増幅されて第１トランジスタＱ１をオンになるように駆動する。第１トランジスタＱ１のエミッタに接続されるＪ４端に入力された直流駆動信号は、非自己消弧型素子ＴＲ１に伝達される。非自己消弧型素子ＴＲ１の両端の電圧が非自己消弧型素子ＴＲ１のオン電圧に達すると、非自己消弧型素子ＴＲ１がオンになり、オン盲点が極めて小さい又はオン盲点なしに非自己消弧型素子ＴＲ１を駆動するという目的を達成する。非自己消弧型素子ＴＲ１がオンになった後、非自己消弧型素子ＴＲ１の第１端（第２アノード）と非自己消弧型素子ＴＲ１の第３端（第１アノード）との間のオン電圧は、平滑化信号を示し、第１コンデンサＣ１が高抵抗状態となり、第２トランジスタＱ２がオフになり（又は、第３トランジスタＱ３がオフになる）、第１トランジスタＱ１がオフになり、駆動プロセスが完了する。
【００５３】
なお、第１コンデンサＣ１には、抵抗と半導体素子の直列回路（図８のような）を並列に接続することができ、これにより、非自己消弧型素子（サイリスタ）が低い交流電圧又は小さな負荷電流を制御するのに用いられる場合に、ゼロ点から非自己消弧型素子のオンまでの区間における電圧上昇レートによる影響を低減する。直列回路を流れた電流は、非自己消弧型素子の両端の電位差がそのオン電圧よりも大きい場合、半導体スイッチをオンになるように制御する。消費電力をさらに低減するために、半導体スイッチの第１トランジスタＱ１を図９に示す定電流回路に変更してもよい。以上の実施例では、コンデンサの両端の電圧が急激に変化することができないという物理的特性を利用し、非自己消弧型素子のオフからオンまで、すなわち、非自己消弧型素子の両端に電圧変曲点が現れるときに、コンデンサを流れる電流が最大であり、半導体スイッチは、最大の駆動電流を得られる。また、サイリスタがオンになった後、サイリスタのオン電圧は、一端が比較的平坦な波形であり、直流電圧に相当する。この場合、コンデンサを流れた電流は、ほぼゼロとなる。半導体スイッチは、第１コンデンサＣ１を流れた電流を増幅するので、第１コンデンサは容量が低いものであってもよく、一般的な動作条件では、１ｎＦ〜４７ｎＦであれば、良好な効果を得られる（チップセラミックコンデンサを使用してもよい）。第１コンデンサＣ１には、電流制限抵抗を直列に接続してもよく、抵抗値は、好ましくは、１０オーム程度である。第１コンデンサＣ１の容量及びそれに直列に接続される電流制限抵抗の抵抗値は、大きすぎるのは好ましくない。半導体スイッチは、トランジスタ、抵抗を含む回路にすぎず、回路が簡素で、コストが低い。実際の使用時には、制御ポートを追加してもよく、それも依然として本発明の範囲に含まれる。
【００５４】
第１コンデンサＣ１は、図１０に示すように、逆並列に接続された２つの非自己消弧型素子を駆動するのに用いられる場合、共用可能である。この場合も、動作原理が同一であり、依然として本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
使用の便宜を図るために、上述した本発明の非自己消弧型素子駆動装置を一体にパッケージしてもよく、図１１に示すように、上述した非自己消弧型素子駆動装置を備え、第１ピンＪ１、第２ピンＪ２、第３ピンＪ３、第４ピンＪ４をさらに備え、非自己消弧型素子駆動装置は、絶縁材料中にパッケージされる。半導体スイッチの制御端は、第１コンデンサを介して第１ピンＪ１に接続され、半導体スイッチの出力端回路の信号出力端は、それぞれ第２ピンＪ２、第４ピンＪ４に接続され、第３ピンＪ３は、半導体スイッチに接続されて動作回路を形成するのに用いられる。
【００５６】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例４の原理図は、図１２に示すとおりである。
【００５７】
使用及び制御の便宜を図るために、上述した非自己消弧型素子駆動装置を備え、第１ピンＪ１、第２ピンＪ２、第３ピンＪ３、第４ピンＪ４、フォトカプラＯＰＴ１、制御ピン（ＪＡ、ＪＢ）をさらに備える。半導体スイッチ（Ａ）の制御端は、第１コンデンサＣ１を介して第１ピンＪ１に接続され、半導体スイッチ（Ａ）の出力回路の信号出力端は、それぞれ第２ピンＪ２、第４ピンＪ４に接続され、第３ピンＪ３は、半導体スイッチ（Ａ）に接続されて動作回路を形成する。フォトカプラＯＰＴ１は、非自己消弧型素子の駆動信号を制御するのに用いられ、フォトカプラＯＰＴ１の制御端は、制御ピン（ＪＡ、ＪＢ）に接続され、フォトカプラＯＰＴ１、非自己消弧型素子ＳＣＲ１駆動装置は、図１３に示すように、絶縁材料中にパッケージされる。
【００５８】
本発明の非自己消弧型素子駆動装置の実施例５の原理図は、図１４に示すとおりである。
【００５９】
使用、制御の便宜及び汎用性の向上を図るために、上述した非自己消弧型素子駆動装置を備え、第１ピンＪ１、第２ピンＪ２、第３ピンＪ３、第４ピンＪ４、フォトカプラＯＰＴ１、電圧安定化素子Ｚ１、第２コンデンサＣ２、ダイオードＤ２、制御ピン（ＪＡ、ＪＢ）をさらに備える。半導体スイッチの制御端は、第１コンデンサを介して第１ピンＪ１に接続され、半導体スイッチ（Ａ）の出力回路の信号出力端は、それぞれ第２ピンＪ２、第４ピンＪ４に接続される。フォトカプラＯＰＴ１は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の駆動信号を制御するのに用いられ、フォトカプラＯＰＴ１の制御端は、制御ピン（ＪＡ、ＪＢ）に接続される。外部信号源から入力された信号は、第４ピンＪ４、ダイオードＤ２の整流、第２コンデンサＣ２のフィルタ、非自己消弧型素子駆動装置を介して第２ピンＪ２に伝達される。半導体スイッチ（Ａ）の制御端は、第１コンデンサＣ１を介して第１ピンＪ１に接続され、第３ピンＪ３は、半導体スイッチ（Ａ）に接続されて動作回路を形成するのに用いられる。電圧安定化素子Ｚ１は、ダイオードＤ２を介して第２コンデンサＣ２に並列に接続される（又は、電圧安定化素子Ｚ１は、直接に第２コンデンサＣ２に並列に接続される）。ダイオードＤ２、第２コンデンサＣ２、フォトカプラＯＰＴ１、電圧安定化素子Ｚ１、非自己消弧型素子駆動装置は、図１３に示すパッケージ模式図のように、絶縁材料中にパッケージされる（必要に応じて部品の追加又は削減が可能である）。外付コンデンサを追加するか、又は第２コンデンサＣ２を外付する必要があれば、図１５に示すパッケージ模式図のように、第５ピンＪ５を追加することができ、第５ピンＪ５は、ダイオードＤ２の出力端に接続され、第２コンデンサＣ２又は外付コンデンサを接続するのに用いられる。
【００６０】
前記実施例では、半導体スイッチ（Ａ）は、半導体スイッチ回路であって、半導体スイッチ（Ａ）回路の動作電源としては、別途外部動作電源に接続する必要がなく、直流駆動信号によって供給される。本発明の非自己消弧型素子駆動装置が絞り駆動機能を有するため、第２コンデンサＣ２としては、１μＦ〜１０μＦのチップセラミックコンデンサを使用してもよく、複数の小容量のコンデンサを並列に接続して使用してもいい。本実施例の第４ピンＪ４は、電流制限抵抗を介して非自己消弧型素子が位置する電力網により直接（トランスによるアイソレーションなしで）給電されることができ（例えば中性線、又は非自己消弧型素子に対して別の相の電力を利用する）、この電流制限抵抗も一緒にパッケージされてもよい。この場合も、動作原理が同一であり、依然として本発明の範囲に含まれる。
【００６１】
組合せ素子であって、図１６に示すように、上述した非自己消弧型素子駆動装置（Ａ）、非自己消弧型素子ＳＣＲ１、第１電極Ｊ１、第２電極Ｊ２、第３電極Ｊ３を備える。非自己消弧型素子駆動装置（Ａ）は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１に接続され、第１電極Ｊ１の内部端は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第１端に接続され、第２電極Ｊ２の内部端は、非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第３端に接続され、第３電極Ｊ３の内部端は、非自己消弧型素子駆動装置（Ａ）に接続され、外部駆動信号は、第３電極Ｊ３、非自己消弧型素子駆動装置（Ａ）を介して非自己消弧型素子ＳＣＲ１の第２端に接続される。図１７に示すパッケージ模式図のように、非自己消弧型素子駆動装置（Ａ）、非自己消弧型素子ＳＣＲ１は、絶縁材料中にパッケージされ、第１電極Ｊ１の外部端、第２電極Ｊ２の外部端、第３電極Ｊ３の外部端は、外部との接続に用いられる。組合せ素子は、汎用性が良好で、既存の従来の単方向サイリスタ又は双方向サイリスタ等の非自己消弧型素子を容易に代替でき、オン盲点なし又はオン盲点が極めて小さく、駆動電流が小さいという目的を達成する。
【００６２】
前記各実施例では、パッケージの際に、パッケージ工程の温度は、１８５℃まで高いことが望まれる（最低温度が１２５℃以上であることを推奨する）。本発明のパッケージ模式図には、ピンの配列順序及びピンと対応回路との接続関係が工程及び外部の対応製品の状況に応じて任意に配列可能であることを考慮して、ピンが表記されていない。また、ピンの外形は限定されず、既存の従来のパッケージ外形及びピン様式を採用してもよい。
【００６３】
以上より、本発明は以下の利点を有する。
【００６４】
1．回路が簡素で、信頼性が高く、体積が小さく、消費電力が小さく、コストが低い。
【００６５】
2．電位差が非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合に、半導体スイッチが先にオンになり、これにより、従来の技術に客観的に存在する駆動盲点を解消するとともに、非自己消弧型素子の駆動信号の取得からオンまでの応答速度による駆動盲点を解消し、非自己消弧型素子は、オン盲点なし又はオン盲点が極めて小さくなり、電力網に対する高調波汚染及び干渉が大幅に低減され、かつ絞り効果を有し、駆動源の消費電力及び体積を低減することができる。
【００６６】
3．カプラ素子として、有効消費電力を有さない第１コンデンサが使用される。非自己消弧型素子の両端の電圧のオフからオンまでの区間における電圧変化率が高く、非自己消弧型素子がオンになった後、その両端の電圧が比較的平坦な波形であるという物理的特性のため、非自己消弧型素子がオンでない場合に、コンデンサの容量性リアクタンスが小さく、コンデンサを流れる電流が大きい。よって、盲点なし又は盲点が極めて小さい制御で非自己消弧型素子をオンにすることが容易である。非自己消弧型素子がオンになった後、コンデンサを流れる電流は、（非自己消弧型素子のオンの安定性を確保するために）一定の動作時間保持されてから、コンデンサの容量性リアクタンスが素早く無限大となり、半導体スイッチは素早くオフになり、盲点なし又は盲点が極めて小さい、絞り駆動の作用を奏する。
【００６７】
4．第１コンデンサの容量に対する要求は極めて低い。容量が１ｎＦ〜４７ｎＦのものから選んでもいい。チップセラミックコンデンサを使用すればいい。コンデンサの体積が小さく、容易にパッケージすることができる。
【００６８】
5．本発明の組合せ素子は、既存の従来の非自己消弧型素子のパッケージ様態でパッケージされることができ、既存の従来の非自己消弧型素子を容易に代替することができ、オン盲点が小さい又はオン盲点なし、駆動平均電流が小さいという利点を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月24日(2018.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非自己消弧型素子駆動方法であって、電圧検出スイッチが用いられ、前記電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになったことを検出した後、オフになることを特徴とする非自己消弧型素子駆動方法。
【請求項２】
前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ前記非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを特徴とする請求項１に記載の非自己消弧型素子駆動方法。
【請求項３】
電圧検出スイッチを備え、前記電圧検出スイッチの入力端は、駆動される非自己消弧型素子の両端に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになったとき、オフになることを特徴とする非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項４】
前記電圧検出スイッチの入力回路、前記電圧検出スイッチの出力回路、前記非自己消弧型素子の間は、絶縁分離されておらず、前記電圧検出スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差がゼロよりも大きく、かつ前記非自己消弧型素子がオンになる電圧方向である場合、オンになることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項５】
前記電圧検出スイッチが四つのポートを含み、そのうちの三つのポートがそれぞれ前記非自己消弧型素子の３端に接続し、もう1つのポートが駆動信号の入力に用いられることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項６】
前記電圧検出スイッチがオンになった後、前記非自己消弧型素子のメイン回路の両端電圧がオン電圧に達したとき、前記非自己消弧型素子がオンになることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項７】
前記非自己消弧型素子の両端は前記非自己消弧型素子のメイン回路の両端である、または、前記非自己消弧型素子の両端は前記非自己消弧型素子の第１端、前記非自己消弧型素子のメイン回路の第２端であることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項８】
前記電圧検出スイッチは前記非自己消弧型素子に対して盲点なし又は盲点小さい駆動絞り制御をすることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項９】
前記電圧検出スイッチの動作電源は前記非自己消弧型素子の駆動信号源で供給され、前記駆動信号源は直流電源であることを特徴とする請求項３に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１０】
前記直流電源は前記非自己消弧型素子が位置する電力網から電気的なアイソレーションなしに供給されることを特徴とする請求項９に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１１】
第１コンデンサ、半導体スイッチを備え、前記第１コンデンサと前記半導体スイッチは電圧検出スイッチを構成し、駆動される非自己消弧型素子の両端の電圧信号は、前記第１コンデンサを介して前記半導体スイッチの制御端に伝達され、前記半導体スイッチは、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続され、前記半導体スイッチは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになった後、オフになることを特徴とする非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１２】
前記非自己消弧型素子は、単方向サイリスタ又は双方向サイリスタであることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１３】
前記半導体スイッチは、半導体素子、抵抗で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１４】
前記半導体スイッチは、第１トランジスタであり、検出回路をさらに備え、前記検出回路の入力端は、前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記検出回路の出力端は、前記第１コンデンサを介して前記第１トランジスタの第２端に接続され、前記第１トランジスタの第１端、前記第１トランジスタの第３端は、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１５】
前記検出回路は、半導体素子、抵抗で構成され、前記第１トランジスタは、前記非自己消弧型素子の両端の電位差が前記非自己消弧型素子のオン電圧以下である場合、オンになり、前記非自己消弧型素子がオンになった後、オフになることを特徴とする請求項１４に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１６】
前記半導体スイッチは、第１トランジスタ、検出回路を備え、前記検出回路の入力端は、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記検出回路の出力端は、前記第１トランジスタの第２端に接続され、前記第１トランジスタの第１端、前記第１トランジスタの第３端は、前記非自己消弧型素子の駆動回路に直列に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１７】
前記非自己消弧型素子は、単方向サイリスタであり、前記第１トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、前記検出回路は、第２トランジスタ、ダイオードを備え、第２トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、前記第２トランジスタのベースは、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子のアノードに接続され、前記第２トランジスタのコレクタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのエミッタは、前記非自己消弧型素子のカソードに接続され、前記第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、前記第１トランジスタのコレクタは、前記非自己消弧型素子のトリガーに接続され、前記ダイオードは、前記第２トランジスタのベース、前記第２トランジスタのエミッタに逆並列に接続されることを特徴とする請求項１６に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１８】
前記非自己消弧型素子は、双方向サイリスタであり、前記検出回路は、第２トランジスタ、第３トランジスタ、第４トランジスタを備え、前記第１トランジスタ、前記第４トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタであり、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタは、ＰＮＰ型トランジスタであり、前記第２トランジスタのエミッタは、前記第３トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのベースは、前記第３トランジスタのエミッタに接続され、前記第２トランジスタのベースは、前記第１コンデンサを介して前記非自己消弧型素子の第２アノードに接続され、前記第２トランジスタのコレクタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第２トランジスタのエミッタは、前記非自己消弧型素子の第１アノードに接続され、前記第４トランジスタのベースは、前記第３トランジスタのコレクタに接続され、前記第４トランジスタのコレクタは、前記第２トランジスタのエミッタに接続され、前記第４トランジスタのエミッタは、前記第１トランジスタのベースに接続され、前記第１トランジスタのエミッタは、駆動信号入力端であり、前記第１トランジスタのコレクタは、前記非自己消弧型素子のトリガーに接続されることを特徴とする請求項１６に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項１９】
第１ピン、第２ピン、第３ピン、第４ピンをさらに備え、前記非自己消弧型素子駆動装置は、絶縁材料中にパッケージされ、前記半導体スイッチの制御端は、前記第１コンデンサを介して前記第１ピンに接続され、前記半導体スイッチの出力端回路の信号出力端は、それぞれ前記第２ピン、前記第４ピンに接続され、前記第３ピンは、前記半導体スイッチに接続されて動作回路を形成するのに用いられることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置。
【請求項２０】
請求項３〜１８のいずれか１項に記載の非自己消弧型素子駆動装置、前記非自己消弧型素子、第１電極、第２電極、第３電極を備え、前記非自己消弧型素子駆動装置は、前記非自己消弧型素子に接続され、前記第１電極の内部端は、前記非自己消弧型素子の第１端に接続され、前記第２電極の内部端は、前記非自己消弧型素子の第３端に接続され、前記第３電極の内部端は、前記非自己消弧型素子駆動装置に接続され、外部駆動信号は、前記第３電極、前記非自己消弧型素子駆動装置を介して前記非自己消弧型素子の第２端に接続され、前記非自己消弧型素子駆動装置、前記非自己消弧型素子は、絶縁材料中にパッケージされ、前記第１電極の外部端、前記第２電極の外部端、前記第３電極の外部端は、外部との接続に用いられることを特徴とする組合せ素子。
【国際調査報告】
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