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公開番号2023076908
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-05
出願番号2021189937
出願日2021-11-24
発明の名称半導体スイッチ装置
出願人株式会社パルスパワー技術研究所
代理人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20230529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】主回路給電方式の半導体スイッチ装置において制御電力を供給する回路を個別安定化制御した場合に直列接続される各段の電圧が均等にならないこと。
【解決手段】半導体スイッチ素子駆動回路がスイッチングコンバータおよびこれを駆動する信号を受信する光信号受信器を有し、共通の光信号送信器からの駆動信号を伝送する手段を有することを特徴とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複数の半導体スイッチ素子を直列接続し、各々の半導体スイッチ素子に並列接続された半導体スイッチ素子駆動回路を有する半導体スイッチ装置であって、前記半導体スイッチ素子駆動回路がスイッチングコンバータおよびこれを駆動する信号を受信する光信号受信器を有し、共通の光信号送信器からの駆動信号を伝送する手段を有することを特徴とする半導体スイッチ装置。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
請求項1の半導体スイッチ装置であって前記スイッチングコンバータを操作する電源を得るための定電流回路を有し、前記スイッチングコンバータの出力電流の一部を前記定電流回路に合流させる回路を有することを特徴とする半導体スイッチ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧電気回路を開閉する半導体スイッチ装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体スイッチ素子は一素子の制御可能電圧は高々数キロボルトであり、数十キロボルト以上の高電圧電気回路を開閉する半導体スイッチ装置は必然的に複数の半導体スイッチ素子を直列接続して構成する必要がある。
【０００３】
直列接続された複数の半導体スイッチ素子を同時に制御する方法としては、パルストランスにより制御電力を供給するのが一般的であるが、パルストランスは、特に高い耐電圧を要求される場合に、絶縁を確保するために大型、大質量化するという問題点があった。
【０００４】
これに対し、開閉制御対象である主回路から制御電力を供給する「主回路給電方式」は原理的に制御電力を供給する部分には半導体スイッチ素子に印加されるのと同程度の数キロボルトの電圧が印加されるだけで、パルストランスによる給電を行う場合に必要となる数十キロボルト以上の高電圧に対する絶縁は必要とされないという利点があり、下記の特許文献１および特許文献2に示されるように、主に半導体スイッチ素子に印加される直流電圧を、抵抗器や定電流回路により電流を制限して利用する方法が実用化されてきた。
【０００５】
図２は従来例の主回路給電方式における半導体スイッチ素子制御回路の一例を示す構成図であり、２０１は電流制限回路、２０２は定電圧回路、２０３は光信号受信器である。半導体スイッチ素子の陽極Ｐと陰極Ｎの間に印加される主回路高電圧から電流制限回路２０１により制御電力を得るのに必要な電流に制限し、定電圧回路２０２で安定化された制御電源電圧を生成し、光信号受信器２０３により半導体スイッチ素子の開閉を制御する。
【０００６】
半導体スイッチ素子に印加される直流電圧から、電流制限回路２０１として抵抗器を用いて電流を制限して制御電力を供給する主回路給電方式の半導体スイッチ装置において、主回路の電圧が変化する幅が大きい場合には、主回路電圧が低い場合に対応した低い抵抗値の抵抗器を介して制御電力を供給する必要があるが、他方、主回路電圧が高くなると電圧の二乗に比例して抵抗器での損失が増えるという問題点があった。
【０００７】
半導体スイッチ素子に印加される直流電圧から、電流制限回路２０１として定電流回路を用いて電流を制限して制御電力を供給する主回路給電方式の半導体スイッチ装置においては、図３のグラフに示すように電圧に概ね比例して定電流回路での損失が増えるという問題点があった。
【０００８】
図３において、横軸Ｖｐｎは半導体スイッチ素子に印加される直流電圧を、また縦軸ＩｉｎおよびＰｉｎは各々制御電源回路入力電流、制御電源回路入力電力を示す。
【０００９】
上記の問題に対し、図1の構成図に示すように直列接続される各段の半導体スイッチ素子の各々に並列に効率の高いスイッチングコンバータを配置する方法を試したところ、個々のスイッチングコンバータが各々独立にその電圧を安定化しようとする制御の競合により、直列接続される各段の電圧が均等にならないという問題点が生じていた。
【００１０】
図１において、１は半導体スイッチ素子、２はスイッチングコンバータと光信号受信器を含む半導体スイッチ素子制御回路、３は半導体スイッチ全体を開閉制御する光信号送信器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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