(57)【要約】【課題】ドライブ回路の構成を簡単にし、消費電力も僅少で電源を小型化でき、装置を簡略にして価格を低減する。【解決手段】フォトカプラの発光ダイオードの電流をオンオフして絶縁ゲート型半導体スイッチをオンオフさせる絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路において、直流電源の一方の極を絶縁ゲート型半導体スイッチのエミッタに接続し、他方の極をフォトカプラのコレクタに接続し、フォトカプラのエミッタをダイオードのアノードに接続し、ダイオードのカソードを絶縁ゲート型半導体スイッチのゲートに接続し、また、絶縁ゲート型半導体スイッチのゲートにエミッタを、エミッタにコレクタを、前記ダイオードのアノードにベースを接続したトランジスタを具備し、該トランジスタのベースを抵抗を介して絶縁ゲート型半導体スイッチのエミッタに接続する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトカプラの発光ダイオードの電流をオンオフして絶縁ゲート型半導体スイッチをオンオフさせる絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路において、直流電源の一方の極を絶縁ゲート型半導体スイッチのエミッタに接続し、他方の極をフォトカプラのコレクタに接続し、フォトカプラのエミッタをダイオードのアノードに接続し、ダイオードのカソードを絶縁ゲート型半導体スイッチのゲートに接続し、また、絶縁ゲート型半導体スイッチのゲートにエミッタを、エミッタにコレクタを、前記ダイオードのアノードにベースを接続したトランジスタを具備し、該トランジスタのベースを抵抗を介して絶縁ゲート型半導体スイッチのエミッタに接続したことを特徴とする絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路。
【請求項２】
請求項１記載のドライブ回路を用いた電動機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁ゲート型半導体スイッチを外部からの指令に従いオンオフさせるドライブ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路について説明する。図３は従来技術による絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路である。
【０００３】
トランジスタＴ０のベースを駆動すると抵抗Ｒ４を流れる電流はトランジスタＴ０を流れトランジスタＴ２のベース電流が流れなくなりトランジスタＴ２はオフ状態となり、その結果トランジスタＴ１のベース電流が流れなくなる。トランジスタＴ１がオフするので絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎのゲートは抵抗Ｒ１を通して電荷が充電され絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎがオンする。トランジスタＴ０のベースを駆動を止めると抵抗Ｒ４を流れる電流はトランジスタＴ２のベースに流れトランジスタＴ２がオンする。トランジスタＴ２がオンするとトランジスタＴ１にベース電流が流れトランジスタＴ１がオンする。絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎのゲート・エミッタ間はトランジスタＴ１で短絡され絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎはオフする。このとき抵抗Ｒ１を流れる電流はトランジスタＴ１を流れる。
【０００４】
従来技術による絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路の例として、特開平１０−０２２８０３号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術における絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路空気調和装置は、トランジスタＴ０のグランド電位ＧＮＤ１に対して絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎのグランド電位ＧＮＤ２が高い場合、トランジスタＴ０がオンしているときに流れる電流が大きくなりトランジスタＴ０に容量の大きなトランジスタを使用しなければならなく、損失も増大するという欠点がある。また、絶縁ゲート型半導体スイッチＴｎをオフしている間はトランジスタＴ１を常時オンさせておく必要があり、抵抗Ｒ１を通して電流が流れ絶縁ゲート型半導体スイッチの特徴である僅かな電力で駆動できるという長所を活用できない。
【０００６】
本発明の目的は、回路構成が簡単で、損失が少ない絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、信号伝達手段にフォトカプラを用いることにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１により説明する。図１は本実施例の絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路図である。１は直流電源、２はフォトカプラ、３はダイオード、４はトランジスタ、５は抵抗、以上で絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路を構成している。６は絶縁ゲート型半導体スイッチである。
【０００９】
フォトカプラ２の発光ダイオードに電流が流れると受光側のフォトトランジスタがオンする。すると、直流電源１からダイオード３を通して絶縁ゲート型半導体スイッチ６のゲートに電流が流れ、ゲート・エミッタ間容量を充電し電圧が上昇して絶縁ゲート型半導体スイッチ６がオンする。ゲート・エミッタ間容量が充電されるとダイオード３を通して流れる電流はなくなる。絶縁ゲート型半導体スイッチ６がオンしている期間に流れる電流は抵抗５を流れる電流のみであり、抵抗６は通常１００ｋΩ程度の高抵抗であるので損失が少ない。また、トランジスタ４はダイオード３の順方向電圧降下だけ逆バイアス状態となっておりオフしている。したがって、絶縁ゲート型半導体スイッチ６に与える影響はない。
【００１０】
フォトカプラ２の発光ダイオードの電流がなくなると受光側のフォトトランジスタがオフする。すると、直流電源１からの電流は遮断される。電流が遮断されると絶縁ゲート型半導体スイッチ６のゲート・エミッタ間容量に充電されていた電荷はトランジスタ４のエミッタ・ベース接合を通して抵抗５を流れる。このトランジスタ４のエミッタ・ベース接合を通して流れる電流はトランジスタ４のベース電流でありトランジスタ４がオンする。トランジスタ４がオンするとエミッタ・コレクタ間にベース電流の電流増幅倍のコレクタ電流が流れる。この結果、絶縁ゲート型半導体スイッチ６のゲート・エミッタ間容量に充電されていた電荷は急速に放電され絶縁ゲート型半導体スイッチ６は瞬時にオフする。オフ期間中は半導体素子特有の漏れ電流を除けば全く電力を消費しない。
【００１１】
以上のように、本発明による絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路は簡単な構成で高速スイッチングが可能で、駆動に必要な電力も僅少で済む。
【００１２】
次に本発明を電動機の駆動装置に適用した他の実施例について説明する。図２は他の実施例の全体構成図である。絶縁ゲート型半導体スイッチを２ヶ直列に接続しそれを３組使用して構成した３相ブリッジインバータである。絶縁ゲート型半導体スイッチ１３−ａ、ｂ、ｃを上アーム、１４−ａ、ｂ、ｃを下アームと呼ぶ。それぞれの絶縁ゲート型半導体スイッチにはドライブ回路１１−ａ、ｂ、ｃおよび１２−ａ、ｂ、ｃが接続されている。１５は電動機である。６ヶの絶縁ゲート型半導体スイッチがオンオフして電動機１５を駆動する動作は周知の事項であり省略する。また、下アームドライブ回路１２−ａ、ｂ、ｃについては本発明のドライブ回路の他にも種々の構成がある。
【００１３】
ドライブ回路用の直流電源８からダイオード９を通してコンデンサ１０に接続する。直流電源８のグランド電位はブリッジインバータのグランド電位と等しい。ブリッジインバータに印加される電圧Ｖｄは通常数１００Ｖでありドライブ回路用の直流電源８の電圧ではドライブできない。そのため、ブートストラップと呼ばれる方式が用いられている。すなわち、下アーム絶縁ゲート型半導体スイッチをオンして直流電源８からダイオード９を通してコンデンサ１０を充電する。コンデンサ１０は図１の直流電源１に相当する。上アームをオンするときはコンデンサ１０に充電された電荷でドライブ回路が動作する。コンデンサ１０のダイオード９と接続されていない極は絶縁ゲート型半導体スイッチのエミッタに接続されている。これによりコンデンサ１０に充電された電荷でドライブ回路が動作することができる。当然ながら上アームをオンするときは下アームはオフしている。下アーム絶縁ゲート型半導体スイッチがオフしている期間はダイオード９を通してコンデンサ１０に充電できないので上アーム絶縁ゲート型半導体スイッチがオンしているとコンデンサ１０の電圧は徐々に低下する。この低下する割合は上アームドライブ回路が消費する電力に比例する。したがって、上アームドライブ回路の消費電力が大きい場合ブートストラップ方式は使用できない。本発明による絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路は消費電力が僅少であり、本実施例のような電動機の駆動装置に大変適している。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、回路構成が簡単で、損失が少ない絶縁ゲート型半導体スイッチのドライブ回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の全体構成図である。
【図３】従来技術における全体構成図である。
【符号の説明】
１…直流電源、２…フォトカプラ、３…ダイオード、４…トランジスタ、５…抵抗、６…絶縁ゲート型半導体スイッチ、８…直流電源、９…ダイオード、１０…コンデンサ、１１…上アームドライブ回路、１２…下アームドライブ回路、１３…上アーム絶縁ゲート型半導体スイッチ、１４…下アーム絶縁ゲート型半導体スイッチ、１５…電動機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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