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JPH049038B2 - - Google Patents
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JPH049038B2 - - Google Patents

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JPH049038B2
JPH049038B2 JP59280665A JP28066584A JPH049038B2 JP H049038 B2 JPH049038 B2 JP H049038B2 JP 59280665 A JP59280665 A JP 59280665A JP 28066584 A JP28066584 A JP 28066584A JP H049038 B2 JPH049038 B2 JP H049038B2
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
この発明は寄生ダイオードと浮遊キヤパシタを
有する半導体スイツチ素子を使用したインバータ
回路に関する。
【従来技術とその問題点】
寄生ダイオードと浮遊キヤパシタを有する半導
体スイツチ素子として酸化金属半導体電界効果ト
ランジスタが代表的である。よつて以後の説明に
おいてはこの半導体スイツチ素子として酸化金属
半導体電界効果トランジスタ(以下では
MOSFETと略記する)を使用するものとする。 第2図はMOSFETを使用したインバータの従
来例を示す主回路接続図であつて直流電力を単相
交流電力に変換する単相インバータを示してい
る。この第2図におけるインバータの第1相上側
アームの符号20がMOSFETであり符号21は
これの寄生ダイオード、符号22はこれの浮遊キ
ヤパシタである。このMOSFET20には直列に
第1ダイオードとしてのブロツクダイオード25
が接続され、このブロツクダイオード25と
MOSFET20との直列接続回路には第2ダイオ
ードとしての環流ダイオード26が逆極性で並列
に接続されている。第1相下側アームも
MOSFET30、寄生ダイオード31、浮遊キヤ
パシタ32、ブロツクダイオード35、環流ダイ
オード36が上側アームと同様な接続により構成
されている。さらに第2相上側および下側アーム
もそれぞれMOSFET40と50、寄生ダイオー
ド41と51、浮遊キヤパシタ42と52、ブロ
ツクダイオード45と55、環流ダイオード46
と56により構成されているので、これら4個の
MOSFET20,30,40,50を適宜オン・
オフさせることにより直流電源2からの直流電力
を単相交流電力に変換して負荷4に供給する。 パルス幅変調制御により負荷4に与えられる電
圧または電流の制御はMOSFET40をオフ
MOSFET50をオンの状態でMOSFET20と
30とを高速で交互にオン・オフさせるのである
が、このオン・オフの比率を変えることにより達
成される。またMOSFET20がオフで
MOSFET30がオンの状態でMOSFET40と
50を交互にオン・オフさせれば負荷4には上記
と逆の電力が与えられる。 負荷4に正の電力を供給するモードを考える
と、まずMOSFET50がオン、MOSFET40
がオフの状態でMOSFET20がオン、
MOSFET30がオフのとき、直流電源2→ブロ
ツクダイオード25→MOSFET20→負荷4→
ブロツクダイオード55→MOSFET50→直流
電源2の経路で電流が流れる。次いでMOSFET
20と30のオンとオフの状態を両者とも逆転さ
せると、負荷4→ブロツクダイオード55→
MOSFET50→環流ダイオード36→負荷4の
経路で引続き電流が流れる。ブロツクダイオード
35はこのときの電流が寄生ダイオード31に流
れるのを防止するためのものであつて、このブロ
ツクダイオード35がないと寄生ダイオード31
は逆回復時の耐量が小さいために破壊してしま
う。 第3図は第2図に示す従来例の動作波形図であ
つて、第3図イはMOSFET20のゲート信号
を、第3図ロはMOSFET30のゲート信号を、
第3図ハはブロツクダイオード35の電圧をそれ
ぞれあらわしている。 MOSFETにゲート信号を与えてオン・オフ動
作をさせうる場合に、このゲート信号に対してド
レイン電流はある時間遅れてオン・オフする。そ
こでオフ時の遅れ時間をTpff、オン時の遅れ時間
をTpoとすれば、一般にTpff>Tpoである。それ故
第2図に示すようにMOSFET20とMOSFET
30とが直流電源2に対して直列回路で接続され
ている場合に両MOSFET20と30とが同時に
オンとなる期間がないように、このMOSFET2
0をオフさせるゲート信号とMOSFET30をオ
ンさせるゲート信号との間には待ち時間Twを設
けておかなければならないし、これと逆の場合に
も待ち時間Twが必要である(第3図イ,ロ参
照)。この待ち時間Twの長さは、 Tw≧〔一方のMOSFETのTpff〕−〔他方の
MOSFETのTpo〕となるように定めればよいの
であるが、各素子の動作時間のばらつきなどを考
慮し、最悪の状態でも同一相の上下アームを構成
している両MOSFETが同時にオンとならないよ
うに待ち時間Twの長さを設定しているので、実
際には両MOSFETがともにオフ状態となる期間
が存在することになる。 前述したようにMOSFET20がオンで
MOSFET30がオフのときには直流電源2→
MOSFET20→負荷4→MOSFET50→直流
電源2の経路で電流が流れ、このときMOSFET
30の浮遊キヤパシタ32は直流電源2の電圧E
まで図示の極性に充電されるので、次に
MOSFET20がオフになると既述したように環
流ダイオード36が導通するので、MOSFET3
0がオンになるまでの両MOSFET20と30が
オフの期間にはブロツクダイオード35には浮遊
コンデンサ32に充電されている直流電源電圧E
が印加されることになる。このような現象は他の
アームにもあらわれるので他のブロツクダイオー
ド25,45,55もそれぞれ電源電圧と同じ値
の電圧Eが印加される期間が存在する。 上述の理由によりブロツクダイオード25,3
5,45,55はそれぞれ電源電圧Eに耐えるこ
とができる高耐圧のダイオードを使用しなければ
ならない。これらのブロツクダイオードの本来の
使命はMOSFETの寄生ダイオードを保護するた
めのものであるから低損失のダイオードであるべ
きであるが、シヨツトキダイオードのような低耐
圧品が使用できないために発生損失が大となつて
インバータ装置の効率が低下するばかりでなく、
この損失による発熱を取除くための冷却装置が大
形となりコストも上昇するという欠点を有する。
【発明の目的】
この発明は、寄生ダイオードと浮遊キヤパシタ
を有する半導体スイツチ素子でインバータ回路を
構成する場合に、この半導体スイツチ素子に直列
接続される第1ダイオードとして低耐圧・低損失
のダイオードを使用できるようにして装置の効率
向上と小形化の図れるインバータ回路を提供する
ことを目的とする。
【発明の要点】
この発明は、寄生ダイオードと浮遊キヤパシタ
を有する半導体スイツチ素子でインバータ回路を
構成する場合に、寄生ダイオードの破壊を防止す
るためにこの半導体スイツチ素子に直列接続され
ている第1のダイオードに逆並列に第3のダイオ
ードを接続することにより、第2ダイオードすな
わち環流ダイオードが導通したときに当該半導体
スイツチ素子の浮遊キヤパシタに蓄積されている
電荷を放電させて前記第1ダイオードにこの浮遊
キヤパシタ電圧が印加されるのを防止しようとす
るものであつて、これにより第1ダイオードに低
耐圧・低損失のダイオードを使用できるようにす
るものである。
【発明の実施例】
第1図は本発明の実施例を示す主回路接続図で
あつて、この第1図により本発明の詳細を以下に
記述する。 寄生ダイオード21と浮遊キヤパシタ22を有
するMOSFET20には第1ダイオードとしての
ブロツクダイオード25が直列に接続され、この
直列接続回路には第2ダイオードとしての環流ダ
イオード26が逆極性で並列接続されているのは
第2図の従来例と同じであるが、本発明にあつて
はブロツクダイオード25に逆並列に第3ダイオ
ードとしての放電ダイオード27が接続されて1
つのアームが形成される。同様に寄生ダイオード
31と浮遊キヤパシタ32を有するMOSFET3
0とブロツクダイオード35、環流ダイオード3
6、放電ダイオード37により他のアームが形成
される。また寄生ダイオード41と浮遊キヤパシ
タ42を有するMOSFET40、ブロツクダイオ
ード45、環流ダイオード46、放電ダイオード
47で形成されるアーム、また寄生ダイオード5
1と浮遊キヤパシタ52を有するMOSFET5
0、ブロツクダイオード55、環流ダイオード5
6、放電ダイオード57で形成されるアームであ
つて、直流電源2に対してこれら4組のアームを
ブリツジ接続することにより単相インバータ回路
を構成するので、負荷4には単相交流電力が与え
られることになる。 MOSFET50がオンMOSFET40がオフの
状態でMOSFET20と30を交互にオン・オフ
させることにより負荷4には正の電力がパルス幅
変調制御により供給される。またMOSFET30
がオン、MOSFET20がオフの状態で
MOSFET40と50を交互にオン・オフさせる
ことにより、負荷4には負の電力がパルス幅変調
制御により供給されるのであるが、同一相の上側
アームと下側アームのそれぞれのMOSFETのオ
ン・オフの比率を変えることにより、負荷4に与
えられる電圧または電流が制御される。 負荷4に正の電力を供給しているモードでは
MOSFET50がオンでMOSFET40はオフの
状態にあり、このときMOSFET20がオンで
MOSFET30がオフの時には、直流電源2→ブ
ロツクダイオード25→MOSFET20→負荷4
→ブロツクダイオード55→MOSFET50→直
流電源2の経路すなわち第1図に記載の2点鎖線
のルートで電流I1が流れる。次にMOSFET20
をオフ、MOSFET30をオンにすれば、負荷4
→ブロツクダイオード55→MOSFET50→環
流ダイオード36→負荷4の経路すなわち第1図
に記載の破線のルートで電流I2が流れる。本発明
にあつては、放電ダイオード37がブロツクダイ
オード35に対して逆並列接続されているので、
I2なる電流が流れるとき、この電流が環流ダイオ
ード36の代わりに寄生ダイオード31と放電ダ
イオード37とを経由して流れる可能性もある
が、必要に応じて複数のダイオードを直列接続し
たものを放電ダイオード37として使用すること
によりこのI2なる電流が寄生ダイオード31→放
電ダイオード37の経路で流れるのを阻止する。 第2図に示す従来例の回路ではこの電流I2が環
流ダイオード36を流れ始めてからMOSFET3
0がオンするまでの期間は浮遊キヤパシタ32の
電圧がブロツクダイオード35に印加されるので
あるが、本発明にあつては、このブロツクダイオ
ード35に放電ダイオード37が逆方向に並列接
続されているため、I2なる電流が環流ダイオード
36に流れ始めると同時に浮遊キヤパシタ32に
蓄積されていた電荷は放電ダイオード37を介し
て放電されてしまうので、ブロツクダイオード3
5には放電ダイオード37の順方向電圧のみが印
加されるだけであり、上述のように複数ダイオー
ドの直列接続で構成される放電ダイオードであつ
ても、その順方向電圧は僅かな値でしかない。 上述の説明により第1相下側アームの放電ダイ
オード37の効果はあきらかであるが、残余のア
ームに設けられている放電ダイオード27,4
7,57も同様の動作により同じ効果を発揮す
る。
【発明の効果】
この発明によれば、寄生ダイオードと浮遊キヤ
パシタを有する半導体スイツチ素子たとえば
MOSFETなどに直列に接続して寄生ダイオード
が破損するのを防止するためのブロツキングダイ
オードに並列に逆方向極性の放電ダイオードを接
続したものをブリツジ接続してインバータ回路を
形成させる。このように回路を構成すれば、イン
バータ動作中に電源電圧値まで充電された浮遊キ
ヤパシタの電圧がブロツキングダイオードに印加
されることなく、新たに設けられた放電ダイオー
ドを介して放電されるようになるので、ブロツキ
ングダイオードに高耐圧品を使用しなくてもよい
ことになる。その結果放電ダイオードが追加され
るにしてもブロツキングダイオードが低価格にな
るので全体のコストを低下できる。さらにこのブ
ロツキングダイオードは低耐圧・低損失のダイオ
ードを選定できるのでインバータ装置の効率向上
が図れるばかりでなく、このブロツキングダイオ
ードの発熱が減少するので、放熱のための装置を
簡略にできるので小形・軽量化と、これによるコ
スト低下も期待できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す主回路接続図で
あり、第2図はMOSFETを使用したインバータ
の従来例を示す主回路接続図、第3図は第2図に
示す従来例の動作波形図である。 2:直流電源、4:負荷、20,30,40,
50:寄生ダイオードと浮遊キヤパシタを有する
半導体スイツチ素子としてのMOSFET、21,
31,41,51:寄生ダイオード、22,3
2,42,52:浮遊キヤパシタ、25,35,
45,55:第1ダイオードとしてのブロツクダ
イオード、26,36,46,56:第2ダイオ
ードとしての環流ダイオード、27,37,4
7,57:第3ダイオードとしての放電ダイオー
ド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 寄生ダイオードと浮遊キヤパシタを有する半
    導体スイツチ素子と第1のダイオードとの直列接
    続回路に第2のダイオードを逆並列接続すること
    によりアームを形成し、複数の当該アームをブリ
    ツジ接続することにより構成されるインバータ回
    路において、前記各アームの第1ダイオードにそ
    れぞれ第3のダイオードを逆並列接続することを
    特徴とするインバータ回路。
JP59280665A 1984-12-27 1984-12-27 インバ−タ回路 Granted JPS61157274A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59280665A JPS61157274A (ja) 1984-12-27 1984-12-27 インバ−タ回路

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JP59280665A JPS61157274A (ja) 1984-12-27 1984-12-27 インバ−タ回路

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JPS61157274A JPS61157274A (ja) 1986-07-16
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JPS61157274A (ja) 1986-07-16

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