JPH06209564A - Off-gate drive device for gate drive circuit - Google Patents
Off-gate drive device for gate drive circuitInfo
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】発熱の大きい部品類と使用上限温度定格の低い
部品類との熱的分離、および大電力用自己消弧形素子の
ゲート・補助カソード端子間側から見たゲート駆動装置
内のゲート負バイアス電源用コンデンサと、ゲート電流
のオン・オフ制御用のスイッチング素子群を含む接続ル
ープ内の浮遊インダクタンスを低減した小形で高性能な
ゲート駆動回路のオフゲート駆動装置を提供する。
【構成】良熱伝導性の絶縁基板6に、プリント基板を近
接配設し、絶縁基板にはスイッチング素子2を取着し、
プリント基板にはコンデンサ及び外部と接続する端子台
等を取着し、大電力用自己消弧形素子のゲートーカソー
ド間には、このゲートにスイッチング素子のドレイン側
を接続し、スイッチング素子のソース側をコンデンサの
負極側に接続し、コンデンサの正極側を大電力用自己消
弧形素子のカソードに接続し、絶縁基板の裏側に必要に
応じて放熱フィンを取着出来るようにしたものである。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] Thermal separation of parts that generate a large amount of heat and parts that have a low maximum operating temperature rating, and between the gate and auxiliary cathode terminals of a self-extinguishing element for high power. The off-gate drive of a small and high-performance gate drive circuit that reduces the stray inductance in the connection loop including the gate negative bias power supply capacitor in the gate drive device and the switching element group for on / off control of the gate current Provide a device. [Structure] A printed circuit board is disposed close to an insulating substrate 6 having good thermal conductivity, and a switching element 2 is attached to the insulating substrate.
A capacitor and a terminal block connected to the outside are attached to the printed circuit board.The drain side of the switching element is connected to this gate between the gate and cathode of the self-extinguishing element for high power, and the source of the switching element. Side is connected to the negative side of the capacitor, the positive side of the capacitor is connected to the cathode of the self-extinguishing element for high power, and the radiation fin can be attached to the back side of the insulating substrate if necessary. .
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、SIサイリスタやGT
Oサイリスタのような大電力の自己消弧形素子のゲート
駆動性能を向上させるゲート駆動装置の構造に関するも
のである。The present invention relates to an SI thyristor and a GT.
The present invention relates to a structure of a gate driving device that improves gate driving performance of a high power self-extinguishing type element such as an O thyristor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、大電力用自己消弧形素子のゲー
ト駆動装置では、制御指令信号の受信、オン・オフ指令
のタイミング制御とその駆動電源、ゲート電力の出力と
その所要ゲート電源等が必要となる。実用のゲート駆動
装置では、一般に大電力用自己消弧形素子をターンオン
およびターンオフさせる指令信号入力回路や、それらの
タイミング制御信号の切り替え回路、ターンオンおよび
ターンオフ両モードに対するゲート出力電力の供給用ス
イッチング素子とその所要駆動電源等を一枚のプリント
基板に備え、プリント基板上に設けた端子台等を介し
て、大電力用自己消弧形素子のゲート端子にゲート信号
のタイミングとその所要ゲート電力を供給する一体構造
を形成して、実用に供されている。2. Description of the Related Art Generally, in a gate drive device for a self-extinguishing element for high power, a control command signal is received, timing control of an on / off command and its driving power source, output of gate power and its required gate power source, etc. Will be needed. In a practical gate drive device, generally, a command signal input circuit for turning on and off a self-extinguishing device for high power, a switching circuit for those timing control signals, and a switching device for supplying gate output power for both turn-on and turn-off modes. , And its required driving power supply, etc. are provided on a single printed circuit board, and the timing of the gate signal and its required gate power are supplied to the gate terminal of the self-extinguishing element for high power through a terminal block etc. provided on the printed circuit board. It is used in practice by forming an integral structure for supplying.
【0003】図5は従来の一例を示す斜視図であり、1
はプリント基板、2はゲート2G、ドレイン2D、ソー
ス2Sのリード端子を有するMOSFET等のスイッチ
ング素子群で、それぞれ冷却フィン5に取り付けてあ
る。3はコンデンサ群、4は外部接続する端子4G、4
Kを有する端子台4である。 次に、同図の電気的構成
を図6に示す回路図により説明する。図6において、1
1は電力用自己消弧形素子の一つであるSIサイリス
タ、12はSIサイリスタ11のゲート駆動装置の接続
部を示しており、2はnチャンネル形MOSFETでゲ
ート引き抜き電流の大きさにより複数並列に使用される
スイッチング素子、3はゲート負バイアス用コンデンサ
であり、ゲート駆動装置の外部より図示の極性で所定の
電圧に充電されている。13はSIサイリスタ11のゲ
ート、補助カソードのリード線と本ゲート駆動回路内の
ゲート端子(G)、ダイオード7a、スイッチング素子
(nチャンネル形MOSFET)2、コンデンサ3、補
助カソード端子(K)のループで形成される配線等を総
称した浮遊インダクタンスを示したものである。 7a
は電流振動防止目的の逆流阻止用ダイオード、7bはタ
ーンオンゲート電流回路限流用の抵抗器、7cはpチャ
ンネル形MOSFETのスイッチング素子、8aは電力
用自己消弧形素子にターンオンゲート電流を与えるオン
ゲート電源用コンデンサであり、図示のように外部電源
で所定の電圧に充電されている。 なお、ダイオード7
aは特に電流振動が少ないか生じる恐れがないなど設け
なくて良い場合もあるので、図5では省略したが、この
ダイオード7aを設ける場合には、スイッチング素子2
と同様に冷却フィン5等に取り付けて使用される。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional example.
Is a printed circuit board, and 2 is a switching element group such as MOSFET having lead terminals of a gate 2G, a drain 2D and a source 2S, which are attached to the cooling fins 5, respectively. 3 is a capacitor group, 4 is an externally connected terminal 4G, 4
It is a terminal block 4 having K. Next, the electrical configuration of the figure will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG. In FIG. 6, 1
Reference numeral 1 is an SI thyristor which is one of self-extinguishing elements for power, 12 is a connecting portion of a gate driving device of an SI thyristor 11, and 2 is an n-channel MOSFET, and a plurality of them are connected in parallel depending on the magnitude of a gate drawing current. The switching element 3 used in the above is a gate negative bias capacitor, and is charged to a predetermined voltage with the polarity shown from the outside of the gate drive device. Reference numeral 13 denotes a loop of the gate of the SI thyristor 11, the lead wire of the auxiliary cathode and the gate terminal (G) in this gate drive circuit, the diode 7a, the switching element (n-channel MOSFET) 2, the capacitor 3, and the auxiliary cathode terminal (K). 3 shows the stray inductance that is a general term for the wirings and the like formed in 1. 7a
Is a reverse current blocking diode for the purpose of preventing current oscillation, 7b is a resistor for a turn-on gate current circuit current limiter, 7c is a p-channel MOSFET switching element, and 8a is an on-gate power source for supplying a turn-on gate current to a power self-extinguishing element. Is a capacitor for use, and is charged to a predetermined voltage by an external power source as shown in the figure. The diode 7
Although there is a case where it is not necessary to provide a in particular because there is little or no possibility of current oscillation, it is omitted in FIG. 5, but when this diode 7a is provided, the switching element
It is attached to the cooling fin 5 or the like and used.
【0004】図6において、電力用自己消弧形素子、S
Iサイリスタ11を導通させるには、コンデンサ8aの
充電電圧により、スイッチング素子(pチャンネルMO
SFET)7cを導通させ、抵抗器7b、浮遊インダク
タンス13を介し、SIサイリスタ11のゲート端子
(G)から補助カソード端子(K)へとゲート電流を流
すことにより行われる。これに対して、SIサイリスタ
11をターンオフさせるには、コンデンサ3の充電電圧
をスイッチング素子2の導通により、SIサイリスタ1
1の補助カソード端子(K)とゲート端子(G)間に与
え、ダイオード7a、浮遊インダクタンス13を介して
ゲート端子(G)からゲート引き抜き電流を引き出すこ
とによりなされる。なお、スイッチング素子2と7cは
導通するタイミングが互いに逆となるよう動作させるの
で、コンデンサ8a、スイッチング素子7c、抵抗器7
bの構成部とダイオード7a、スイッチング素子2、コ
ンデンサ3の構成部間で短絡ループが形成されることは
ない。In FIG. 6, a self-extinguishing element for electric power, S
In order to make the I thyristor 11 conductive, the switching element (p channel MO
SFET) 7c is made conductive, and a gate current is made to flow from the gate terminal (G) of the SI thyristor 11 to the auxiliary cathode terminal (K) through the resistor 7b and the stray inductance 13. On the other hand, in order to turn off the SI thyristor 11, the charging voltage of the capacitor 3 is changed to the conduction state of the switching element 2 so that the SI thyristor 1 is turned on.
1 between the auxiliary cathode terminal (K) and the gate terminal (G), and a gate drawing current is drawn from the gate terminal (G) through the diode 7a and the floating inductance 13. Since the switching elements 2 and 7c are operated so that the conduction timings are opposite to each other, the capacitor 8a, the switching element 7c, and the resistor 7 are connected.
A short circuit loop is not formed between the constituent part of b and the constituent parts of the diode 7a, the switching element 2 and the capacitor 3.
【0005】次に、後述する図4により本願の目的に最
も強く係わる、図5中のSIサイリスタ11のターンオ
フモードにおける各部の動作波形につき説明する。同図
で波形S2は横軸を時間とするスイッチング素子2のゲー
ト信号入力であり、時刻t1にてSIサイリスタ11をオ
ン状態からオフ状態に切り替えていることを示してい
る。同図で、下部に示した波形のIa、VaはそれぞれSI
サイリスタ11のアノード電流、アノード・カソード間
電圧波形であり、Igは同素子11のゲート端子(G)か
ら浮遊インダクタンス13、ダイオード7a、スイッチ
ング素子2、コンデンサ3のルートで引き抜かれるター
ンオフ時のゲート電流、Vgはゲート端子(G)・補助カ
ソード端子(K)間の電圧波形を示す。Next, the operation waveforms of the respective parts in the turn-off mode of the SI thyristor 11 in FIG. 5, which are most strongly related to the object of the present application, will be described with reference to FIG. 4 described later. In the figure, the waveform S2 is the gate signal input of the switching element 2 with the horizontal axis representing time, and indicates that the SI thyristor 11 is switched from the ON state to the OFF state at time t1. In the figure, Ia and Va of the waveforms shown at the bottom are SI
It is an anode current of the thyristor 11 and an anode-cathode voltage waveform, and Ig is a gate current at the time of turn-off, which is drawn from the gate terminal (G) of the element 11 by the route of the stray inductance 13, the diode 7a, the switching element 2 and the capacitor 3. , Vg are voltage waveforms between the gate terminal (G) and the auxiliary cathode terminal (K).
【0006】この波形Vgは、時刻t2付近において、図6
の回路図のコンデンサ3の充電電圧定常値VGに対して、
ゲート電流Igの電流変化率と前記浮遊インダクタンス1
3の積で与えられる電圧値だけ加算された値のVg(max.)
となる。この後、時刻t3ではSIサイリスタ11のゲー
ト端子(G)と補助カソード端子(K)間の等価接合容
量およびダイオード7aの逆方向等価接合容量相互間の
直列容量と、前記浮遊インダクタンス13とで形成され
る直列共振回路により、ゲート電圧波形Vgの絶対値が減
少し、コンデンサ3の充電電圧定常値VGより小さいVg(m
in.)となる。同様にして、時刻t4ではSIサイリスタ1
1のアノードからゲート端子(G)、ダイオード7a、
スイッチング素子2、コンデンサ3の経路で主回路電流
の引き抜きが行われる時、この引き抜き電流によってコ
ンデンサ3の充電電荷が放電させられるため、前記コン
デンサ3の充電電圧定常値VGよりSIサイリスタ11の
ゲート負バイアスが低下する。This waveform Vg is shown in FIG. 6 near time t2.
For the steady state voltage VG of the capacitor 3 in the circuit diagram of
Rate of change of gate current Ig and stray inductance 1
Vg (max.) Of the value obtained by adding the voltage value given by the product of 3
Becomes After that, at time t3, the stray inductance 13 is formed by the equivalent junction capacitance between the gate terminal (G) and the auxiliary cathode terminal (K) of the SI thyristor 11 and the series capacitance between the reverse equivalent junction capacitances of the diode 7a. Due to the series resonance circuit, the absolute value of the gate voltage waveform Vg decreases, and Vg (m
in.). Similarly, at time t4, SI thyristor 1
1 anode to gate terminal (G), diode 7a,
When the main circuit current is extracted through the path of the switching element 2 and the capacitor 3, the charge of the capacitor 3 is discharged by this extraction current. Therefore, the gate negative voltage of the SI thyristor 11 is more negative than the charging voltage steady value VG of the capacitor 3. Bias decreases.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】SIサイリスタのター
ンオン・オフ駆動電力は比較的大きく、ことにターンオ
フ動作時では、ゲート引き抜き電流ピーク値が主電流の
数分の一から場合によっては主電流相当の非常に大きな
電流値であるところから、スイッチング素子や駆動電源
などの各使用部品形状が大形であり、発熱大きく放熱フ
ィンを伴うため、ゲート駆動装置は大形化する。このた
め、大電力用自己消弧形素子にゲート駆動電力を供給す
る前記スイッチング素子群と駆動電源、および大電力用
自己消弧形素子自体のゲート、補助カソードの各端子で
形成される一周のループ配線長が長くなり、それらの配
線に含まれる浮遊インダクタンスが増大して、ゲート駆
動装置の無効電力を必要以上に増加させていると共に、
浮遊インダクタンスによる大電力用自己消弧形素子のタ
ーンオフの際、ゲート引き抜き電流の引き抜き速度を低
下させ、大電力用自己消弧形素子の動作遅延時間の増加
を伴う。また、構造面においても、スイッチング素子
2、ダイオード7a、抵抗器7b、スイッチング素子7
c等は前述のように比較的発熱が大きく、熱的な許容限
度は高い部品群で、コンデンサ3、8a、SIサイリス
タのゲート端子Gと補助カソード端子Kを接続する端子
台およびスイッチング素子2や7cのゲート制御信号生
成部(同図中では省略してあり、両MOSFETのゲー
ト極に与える制御信号の生成回路)は発熱が比較的小さ
く、熱的な許容限度も比較的低い部品群であって、発熱
の大きなグループと小さなグループが混在する性質の装
置であるが故に、熱的な干渉防止の配慮のため、より大
形化するなどの欠点があった。The turn-on / off drive power of the SI thyristor is relatively large, and especially during the turn-off operation, the peak value of the gate extraction current is from a fraction of the main current to the main current in some cases. Since the current value is extremely large, the shape of each used component such as the switching element and the driving power source is large, and the gate driving device becomes large because the heat generation is large and the heat radiation fins are involved. Therefore, the switching element group for supplying gate drive power to the high power self-turn-off element and the driving power supply, and the gate of the high power self-turn-off element itself, and one round of the auxiliary cathode formed by each terminal are formed. The loop wiring length becomes longer, the stray inductance contained in those wirings increases, and the reactive power of the gate drive device is increased more than necessary.
When the self-extinguishing element for high power is turned off by the stray inductance, the extraction speed of the gate extraction current is reduced, and the operation delay time of the self-extinguishing element for high power is increased. Also in terms of structure, the switching element 2, the diode 7a, the resistor 7b, the switching element 7
As described above, c and the like are components that generate a relatively large amount of heat and have a high thermal tolerance, such as capacitors 3, 8a, a terminal block connecting the gate terminal G of the SI thyristor and the auxiliary cathode terminal K, and the switching element 2. The gate control signal generator 7c (omitted in the figure, a control signal generator for the gate electrodes of both MOSFETs) generates relatively little heat and has a relatively low thermal tolerance. In addition, since the device has a property that a large heat generation group and a small heat generation group coexist, there is a drawback in that the device is made larger in size to prevent thermal interference.
【0008】一方、近年の大電力用自己消弧形素子の性
能向上により、そのスイッチング動作速度が高速化する
のに伴い、この欠点はゲート駆動装置の大形化ばかりで
なく、大電力用自己消弧形素子の性能を十分に発揮でき
ないという問題点もある。すなわち、SIサイリスタの
ように、ノーマリオン形素子の場合、ゲートに印加され
るゲート負バイアスの大きさが大電力用自己消弧形素子
の順方向阻止電圧を決定する素子では、深刻な問題であ
る。ことに前述のゲート出力回路に含まれるループ内の
浮遊インダクタンスの増大は、とりわけ過渡的なゲート
負バイアスを低下させ大電力用自己消弧形素子の順阻止
能力の確保を困難にするなどの重大な問題を含んでい
る。On the other hand, as the performance of self-extinguishing type elements for high power in recent years has increased, the speed of switching operation has increased. There is also a problem that the performance of the arc-extinguishing element cannot be fully exhibited. That is, in the case of a normally-on device such as a SI thyristor, a serious problem occurs in a device in which the magnitude of the gate negative bias applied to the gate determines the forward blocking voltage of the self-extinguishing device for high power. is there. In particular, the increase in the stray inductance in the loop included in the gate output circuit described above causes a serious negative negative bias, which makes it difficult to secure the forward blocking capability of the self-extinguishing device for high power. It contains various problems.
【0009】本発明は、上述した点に鑑みて創案された
もので、その目的とするところは、発熱の大きいスイッ
チング素子群や抵抗器等と、制御用電子部品やコンデン
サのように使用上限温度定格の低い部品類との熱的分
離、および大電力用自己消弧形素子のゲート・補助カソ
ード端子間側から見たゲート駆動装置内のゲート負バイ
アス電源用コンデンサと、ゲート電流のオン・オフ制御
用のスイッチング素子群を含む接続ループ内の浮遊イン
ダクタンスを低減した小形で高性能なゲート駆動回路の
オフゲート駆動装置を提供することにある。The present invention was devised in view of the above-mentioned points, and an object thereof is to provide a switching element group, a resistor, etc. which generate a large amount of heat, and an upper limit temperature for use such as control electronic parts and capacitors. Thermal isolation from low-rated components, gate negative bias power supply capacitor in the gate drive device as seen from the gate-auxiliary cathode terminal side of the self-extinguishing element for high power, and gate current on / off An object of the present invention is to provide a small-sized, high-performance off-gate driving device for a gate driving circuit in which a stray inductance in a connection loop including a switching element group for control is reduced.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
の手段は、大電力用自己消弧形素子のオフゲート駆動装
置において、絶縁体を介して導電性箔板を固着せしめた
良熱伝導性の絶縁基板に、プリント基板を近接配設し、
前記絶縁基板にはスイッチング素子を取着し、前記プリ
ント基板にはコンデンサ及び外部と接続する端子台或い
は同軸コネクタを取着し、前記大電力用自己消弧形素子
のゲートーカソード間には、このゲートにスイッチング
素子のドレイン側を接続し、スイッチング素子のソース
側をコンデンサの負極側に接続し、コンデンサの正極側
を大電力用自己消弧形素子のカソードに接続し、更に絶
縁基板の裏側に必要に応じて放熱フィンを取着出来るよ
う構成したものである。すなわち、本発明によれば、前
記目的の内部品間の熱的分離は、反対面に冷却フィンを
実装できる良熱伝導体で形成された絶縁性基板の一面に
発熱の大きなスイッチング素子群や抵抗器等を装着し、
この絶縁性基板の上部で平行に設けたプリント基板には
発熱の小さい電子部品やコンデンサ、端子台等を配置し
てなす。また、接続ループ内の浮遊インダクタンスの低
減は、前記スイッチング素子群を挟み込むごとくに近接
配置した前記プリント基板に、スイッチング素子群自体
の電極リード端子を直接最短距離で接続して、ゲート負
バイアス電源用コンデンサと、ゲート電流のオン・オフ
制御用スイッチング素子群を含む接続ループ内の浮遊イ
ンダクタンスを低減することにより達成される。ここ
で、ゲート引抜き電流が大きく、発熱が大きい場合に
は、絶縁基板の裏側に放熱フィンを取着して放熱すれ
ば、より大電力用素子のゲート駆動として利用できる。[Means for Solving the Problems] A means for achieving the object is a high thermal conductivity in which a conductive foil plate is fixed via an insulator in an off-gate driving device for a self-extinguishing type element for high power. Place the printed circuit board close to the insulating substrate of
A switching element is attached to the insulating substrate, a capacitor and a terminal block or a coaxial connector to be connected to the outside are attached to the printed circuit board, and a gate-cathode of the self-extinguishing element for high power is attached. The drain side of the switching element is connected to this gate, the source side of the switching element is connected to the negative side of the capacitor, the positive side of the capacitor is connected to the cathode of the self-extinguishing element for high power, and the back side of the insulating substrate. The heat radiation fins can be attached as needed. That is, according to the present invention, the thermal separation between the internal components for the purpose of the above is performed by switching a group of switching elements or resistors that generate a large amount of heat on one surface of an insulating substrate formed of a good heat conductor capable of mounting cooling fins on the opposite surface. Attach equipment etc.,
Electronic components, capacitors, terminal blocks, etc. that generate little heat are arranged on a printed circuit board that is provided in parallel above the insulating substrate. In addition, the reduction of the stray inductance in the connection loop can be achieved by connecting the electrode lead terminals of the switching element group itself directly to the printed circuit board arranged in close proximity such that the switching element group is sandwiched between them for the gate negative bias power supply. This is achieved by reducing stray inductance in a connection loop including a capacitor and a switching element group for ON / OFF control of gate current. Here, when the gate extraction current is large and the heat generation is large, if a radiation fin is attached to the back side of the insulating substrate to radiate heat, it can be used as a gate drive for a higher power element.
【0011】[0011]
【作用】ゲートのオン・オフ駆動用スイッチング素子群
の発熱は、良熱伝導体で形成された絶縁性基板を介し
て、該スイッチング素子の発熱に応じて冷却フィン等に
よりゲート駆動装置外に効率良く放熱される。このスイ
ッチング素子群の上部に配置したプリント基板上には、
ゲート負バイアス電源用のコンデンサとゲート駆動対象
となる電力用自己消弧形素子のゲート接続用端子台が近
接接続されており、前記スイッチング素子とも最短距離
で接続される。そのため、ゲートターンオフ電流の流れ
る配線ループ内の鎖交磁束数が最小となり、電力用自己
消弧形素子のゲート・補助カソード間からゲート駆動装
置内を見た配線ループの浮遊インダクタンスは小さく、
該インダクタンスとゲートターンオフ電流による過渡電
圧の電圧降下が最低限度に抑えられ、電力用自己消弧形
素子のゲートに与えるオフゲート負バイアスの低下が少
ないため、ゲート引き抜き電流の変化率を大きくでき、
主として電力用自己消弧形素子の蓄積時間を短縮できる
ため、高速にターンオフできる。また、前記インダクタ
ンスが小さいため、ターンオン時のオンゲート電流の立
ち上がりも大きく、遅延時間が短縮されターンオン時間
も短くなるため、電力用自己消弧形素子の動作速度の高
速化が実現できる。以下、本発明の一実施例を図面に基
づいて詳述する。The heat generated in the switching element group for driving the gate on / off is efficiently transferred to the outside of the gate driving device through the insulating substrate formed of a good heat conductor by a cooling fin or the like in accordance with the heat generated in the switching element. The heat is dissipated well. On the printed circuit board placed above this switching element group,
The capacitor for the gate negative bias power source and the gate connection terminal block of the power self-turn-off device for powering the gate to be driven are closely connected, and also connected to the switching device at the shortest distance. Therefore, the number of interlinkage magnetic fluxes in the wiring loop through which the gate turn-off current flows is minimized, and the stray inductance of the wiring loop seen from between the gate and the auxiliary cathode of the self-extinguishing type power element is small,
The voltage drop of the transient voltage due to the inductance and the gate turn-off current is suppressed to a minimum, and the decrease in the off-gate negative bias applied to the gate of the power self-turn-off device is small, so the rate of change of the gate extraction current can be increased.
Mainly, the storage time of the self-turn-off type element for electric power can be shortened, so that it can be turned off at high speed. Further, since the inductance is small, the rise of the on-gate current at the time of turn-on is large, the delay time is shortened and the turn-on time is also shortened, so that the operating speed of the self-extinguishing element for electric power can be increased. An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0012】[0012]
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すプリント基板
部の斜視図、図2は本発明の一実施例を示す絶縁基板部
の斜視図、図3は本発明の他の実施例を示すプリント基
板部の斜視図、図4は特性図である。図1において、1
のプリント基板には電力用自己消弧形素子のゲートター
ンオフ電流を引き抜くスイッチング素子群の電極リード
端子を挿入するためのスルーホール1aが設けられ、ゲ
ート負バイアス電源用のコンデンサ群3、電力用自己消
弧形素子のゲート端子の接続部4Gと補助カソード端子
の接続部4Kとを有する端子台4、および発熱の小さい
前記スイッチング素子群のゲート制御用の電子部品群8
がそれぞれ実装されている。1 is a perspective view of a printed circuit board portion showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an insulating substrate portion showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention. Is a perspective view of the printed circuit board portion, and FIG. 4 is a characteristic diagram. In FIG. 1, 1
Is provided with through holes 1a for inserting the electrode lead terminals of the switching elements for extracting the gate turn-off current of the self-extinguishing element for power, capacitor group 3 for the gate negative bias power supply, A terminal block 4 having a gate terminal connecting portion 4G and an auxiliary cathode terminal connecting portion 4K of the arc-extinguishing element, and an electronic component group 8 for gate control of the switching element group which generates less heat.
Are implemented respectively.
【0013】図2では、良熱伝導性の絶縁基板6には6
aの導電性箔板が固着されており、前記スイッチング素
子群2をMOSFETとして、抵抗器等のその他の発熱
部品群7をそれぞれ装着している。前記スイッチング素
子群2自体の電極リード端子2G、2D、2S(それぞ
れMOSFETのゲート、ドレイン、ソース電極に対応
する)は折り曲げられ、前記プリント基板の1a部に挿
入される。なお、前記導電性箔板6aは任意に分離し
て、相互に電気的な絶縁をしながら良熱伝導性の絶縁基
板6の下部より放熱ができる構造としている。In FIG. 2, the insulating substrate 6 having good thermal conductivity is provided with 6
The conductive foil plate of a is fixed, the switching element group 2 is used as a MOSFET, and other heat-generating component groups 7 such as resistors are mounted. The electrode lead terminals 2G, 2D, 2S (corresponding to the gate, drain, and source electrodes of MOSFET, respectively) of the switching element group 2 itself are bent and inserted into the printed circuit board 1a. The conductive foil plate 6a is arbitrarily separated so that heat can be radiated from the lower portion of the insulating substrate 6 having good thermal conductivity while electrically insulating each other.
【0014】従って、以上の構成により、発熱の大きな
スイッチング素子群2や抵抗器等その他の発熱部品群7
とコンデンサ群3、端子台4および発熱の小さい前記ゲ
ート制御用の電子部品群8とは分離され、互いに熱的な
干渉はほとんど生じないと共に、それら相互の配置関係
がごく隣接した位置であるため、前述の浮遊インダクタ
ンスを最小とすることができ、SIサイリスタ11のタ
ーンオフ時のゲート負バイアスを充分に確保することが
できる。なお、図1および図2の図面間で、プリント基
板1と良熱伝導性の絶縁基板6とを互いに固着する手段
について特に図示していないが、支柱で互いに連係する
か相互間をモールド一体固着するなどとして構成できる
ことは述べるまでもない。Therefore, with the above configuration, the switching element group 2 which generates a large amount of heat and the other heat generating component group 7 such as resistors.
Since the capacitor group 3, the terminal block 4, and the electronic part group 8 for gate control which generate a small amount of heat are separated from each other, thermal interference with each other hardly occurs, and the mutual positional relationships are very close to each other. The above-mentioned stray inductance can be minimized and a sufficient gate negative bias can be secured when the SI thyristor 11 is turned off. 1 and 2, the means for fixing the printed circuit board 1 and the insulating substrate 6 having good thermal conductivity to each other is not shown in the drawing, but they may be connected to each other by columns or integrally fixed to each other by molding. It goes without saying that it can be configured by doing so.
【0015】また、図3において、図1の端子台4を同
軸コネクタ(受け口)10に替え、ゲート負バイアス用
コンデンサ群3を同一機能のチップ形コンデンサ群9と
した場合である。ここで10G、10Kは、それぞれ電
力用自己消弧形素子のゲート端子、補助カソード端子に
接続される同軸コネクタ(栓側)との電気的な接続を行
う部位を示している。なお、コンデンサ群9が前記コン
デンサ群3と同形式の場合でも、同様な効果が期待でき
るが、外形の小さなコンデンサの形式としたことによる
浮遊インダクタンスの低減に寄与する効果を狙ったもの
である。この実施例では、前述の図1に対して同軸コネ
クタ(受け口)10により、端子台4の端子4Gと4K
およびプリント基板1の配線パターンとの間に存在する
浮遊インダクタンスが低減されるため、本願発明の効果
がより一層大きくなる。In FIG. 3, the terminal block 4 of FIG. 1 is replaced with a coaxial connector (reception port) 10, and the gate negative bias capacitor group 3 is replaced with a chip type capacitor group 9 having the same function. Here, 10G and 10K indicate the parts for making electrical connection with the coaxial connector (plug side) connected to the gate terminal and auxiliary cathode terminal of the self-extinguishing element for electric power, respectively. Although the same effect can be expected even when the capacitor group 9 is of the same type as the capacitor group 3, the purpose is to contribute to reduction of stray inductance by adopting the type of capacitor having a small outer shape. In this embodiment, the terminals 4G and 4K of the terminal block 4 are connected to the above-mentioned FIG.
Further, since the stray inductance existing between the wiring pattern of the printed board 1 and the wiring pattern is reduced, the effect of the present invention is further enhanced.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、本発
明のゲート駆動装置は、発熱の大きい部品類と許容温度
の低い部品類を別々の基板に装着、実装することにより
互いの熱的干渉を招くことなく、かつ両基板間が近接配
置されることにより、電力用自己消弧形素子のゲート端
子と補助カソード間にかかるゲート負バイアスの過渡的
な低下を最小限度にでき、安全動作域が広くとれる利点
がある。また、これに伴いゲート引き抜き電流の高速化
ができ、電力用自己消弧形素子の高速性能を十二分に発
揮することができる。As described above, according to the present invention, the gate drive device of the present invention is mounted on and mounted on different substrates, the components that generate a large amount of heat and the components that have a low allowable temperature. By placing both substrates close to each other without causing interference, it is possible to minimize the transient decrease in gate negative bias applied between the gate terminal and auxiliary cathode of the power self-turn-off device for safe operation. There is an advantage that the area is wide. Along with this, the gate extraction current can be increased in speed, and the high-speed performance of the power self-extinguishing element can be fully exerted.
【0017】[0017]
【図1】図1は本発明の一実施例を示すプリント基板の
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board showing an embodiment of the present invention.
【図2】図2は本発明の一実施例を示す絶縁基板の斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view of an insulating substrate showing an embodiment of the present invention.
【図3】図3は本発明の他の実施例を示すプリント基板
の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a printed circuit board showing another embodiment of the present invention.
【図4】図4はその特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram thereof.
【図5】図5は従来の一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional example.
【図6】図6はゲート駆動回路図である。FIG. 6 is a gate drive circuit diagram.
【0018】[0018]
1 プリント基板 2 スイッチング素子(MOSFET) 3 コンデンサ 4 端子台 5 冷却フィン 6 良熱伝導性の絶縁基板 7 抵抗器等その他の発熱部品群 8 ゲート制御用の電子部品群 9 コンデンサ(チップ形) 10 同軸コネクタ 11 SIサイリスタ 12 SIサイリスタのゲート駆動装置の接続部 13 浮遊インダクタンス 1 Printed Circuit Board 2 Switching Element (MOSFET) 3 Capacitor 4 Terminal Block 5 Cooling Fin 6 Insulating Board with Good Thermal Conductivity 7 Resistor and Other Heating Parts Group 8 Gate Control Electronic Parts Group 9 Capacitor (Chip Type) 10 Coaxial Connector 11 SI thyristor 12 Connection part of gate drive device of SI thyristor 13 Stray inductance
Claims (1)
動装置において、絶縁体を介して導電性箔板を固着せし
めた良熱伝導性の絶縁基板に、プリント基板を近接配設
し、前記絶縁基板にはスイッチング素子を取着し、前記
プリント基板にはコンデンサ及び外部と接続する端子台
或いは同軸コネクタを取着し、前記大電力用自己消弧形
素子のゲートーカソード間には、このゲートにスイッチ
ング素子のドレイン側を接続し、スイッチング素子のソ
ース側をコンデンサの負極側に接続し、コンデンサの正
極側を大電力用自己消弧形素子のカソードに接続し、更
に絶縁基板の裏側に必要に応じて放熱フィンを取着出来
ることを特徴とするゲート駆動回路のオフゲート駆動装
置。1. In an off-gate driving device for a self-extinguishing element for high power, a printed circuit board is disposed in close proximity to an insulating substrate having good heat conductivity, to which a conductive foil plate is fixed via an insulator, A switching element is attached to the insulating substrate, a capacitor and a terminal block or a coaxial connector to be connected to the outside are attached to the printed circuit board, and between the gate and cathode of the self-extinguishing element for high power, Connect the drain side of the switching element to the gate, connect the source side of the switching element to the negative side of the capacitor, connect the positive side of the capacitor to the cathode of the self-extinguishing element for high power, and further to the back side of the insulating substrate. An off-gate driving device for a gate driving circuit, wherein a radiation fin can be attached if necessary.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183124A JP2748291B2 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Off-gate drive device for gate drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183124A JP2748291B2 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Off-gate drive device for gate drive circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06209564A true JPH06209564A (en) | 1994-07-26 |
| JP2748291B2 JP2748291B2 (en) | 1998-05-06 |
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ID=16130218
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183124A Expired - Fee Related JP2748291B2 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Off-gate drive device for gate drive circuit |
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|---|---|
| JP (1) | JP2748291B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62147951A (en) * | 1985-12-23 | 1987-07-01 | Fuji Electric Co Ltd | Gate circuit for gto thyristor |
| JPH0253297U (en) * | 1988-10-11 | 1990-04-17 |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP4183124A patent/JP2748291B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62147951A (en) * | 1985-12-23 | 1987-07-01 | Fuji Electric Co Ltd | Gate circuit for gto thyristor |
| JPH0253297U (en) * | 1988-10-11 | 1990-04-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2748291B2 (en) | 1998-05-06 |
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