JP4913395B2

JP4913395B2 - converter

Info

Publication number: JP4913395B2
Application number: JP2005354976A
Authority: JP
Inventors: 満増田; 康真佐々木; 清輝吉田; 浩一森田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2007159364A

Description

本発明は、直流または交流を直流または交流に変換する変換器に関するものである。 The present invention relates to a converter that converts direct current or alternating current into direct current or alternating current.

直流から交流への変換器の回路構成としては、例えば、図１２に示すようなものが一般的である（特許文献１参照）。 As a circuit configuration of the converter from direct current to alternating current, for example, the one shown in FIG. 12 is common (see Patent Document 1).

この単相電力変換装置１００は、直流バッテリ２００に接続され、スイッチング素子１０１、１０２を直列接続した第１のアームと、スイッチング素子１０３、１０４を直列接続した第２のアームとが並列に接続された、単相ブリッジ回路を有し、スイッチング素子にはＩＧＢＴやＦＥＴが使われている。また、スイッチング素子１０１〜１０４には、それぞれダイオード１０１ａ〜１０４ａが並列に接続され、逆方向に導通機能を持った、インバータを構成している。さらに、商用交流電源３００の一方の端子は、第１のアームを構成するスイッチング素子１０１、１０２の接続点に、リアクトル１０５を介して接続され、この商用交流電源３００と並列に、コンデンサ１０６が接続されている。コンデンサ１０６が並列に接続された商用交流電源３００の他の端子は、単相ブリッジの第２のアームのスイッチング素子１０３、１０４の接続点に接続される。そして、各スイッチング素子にゲート信号を与えることによって、商用交流電源３００に並列に接続される負荷４００に交流を通電することができる。また、交流周波数は、ゲート信号を制御することによって変えることが可能である。 This single-phase power conversion device 100 is connected to a DC battery 200, and a first arm in which switching elements 101 and 102 are connected in series and a second arm in which switching elements 103 and 104 are connected in series are connected in parallel. In addition, it has a single-phase bridge circuit, and an IGBT or FET is used as a switching element. Further, diodes 101a to 104a are connected in parallel to the switching elements 101 to 104, respectively, to constitute an inverter having a conduction function in the reverse direction. Furthermore, one terminal of the commercial AC power supply 300 is connected to a connection point of the switching elements 101 and 102 constituting the first arm via a reactor 105, and a capacitor 106 is connected in parallel with the commercial AC power supply 300. Has been. The other terminal of the commercial AC power supply 300 to which the capacitor 106 is connected in parallel is connected to the connection point of the switching elements 103 and 104 of the second arm of the single-phase bridge. Then, by applying a gate signal to each switching element, alternating current can be supplied to the load 400 connected in parallel to the commercial alternating current power supply 300. The AC frequency can be changed by controlling the gate signal.

このような回路では、スイッチング素子１０１〜１０４には、ノーマリオフ型のスイッチング素子が使用される。ノーマリオフ型スイッチング素子は、ゲート信号がゼロでゲートに電圧が印可されていない時に、素子に電流が流れずオフ状態となるスイッチング素子である。 In such a circuit, normally-off type switching elements are used for the switching elements 101 to 104. A normally-off type switching element is a switching element that is turned off because no current flows through the element when the gate signal is zero and no voltage is applied to the gate.

一方、ノーマリオン型スイッチング素子は、ゲート信号がゼロでゲートに電圧が印加されていない時にも、素子に電流が流れてオン状態となるスイッチング素子である。ノーマリオン型スイッチング素子は、素子をオン状態にしたときの内部抵抗、すなわちオン抵抗が、ノーマリオフ型スイッチング素子より小さいことが知られている。オン抵抗が小さいほど、素子内部で発生する電力損失が少なく、パワー半導体素子としての特性が優れており、これを使ってインバータやコンバータを作製すると電力効率がよくなることが知られている。 On the other hand, a normally-on type switching element is a switching element that is turned on when a current flows through the element even when the gate signal is zero and no voltage is applied to the gate. It is known that a normally-on type switching element has an internal resistance when the element is turned on, that is, an on-resistance, smaller than that of a normally-off type switching element. It is known that the smaller the on-resistance, the smaller the power loss that occurs inside the device and the better the characteristics as a power semiconductor device. When an inverter or converter is manufactured using this, the power efficiency is improved.

特開２００２−３０５８８３号公報JP 2002-305883 A

しかしながら、ノーマリオン型スイッチング素子は、ゲート信号がゼロの時にオン状態になり、使用し難いことが知られている。例えば、これを用いた回路では、制御がなされていない状態でスイッチング素子に電流が流れたり、それにより変換出力側に電圧が生じたりする等の問題がある。また、回路のスイッチをオンした際に過電流が流れる等の問題がある。 However, it is known that normally-on type switching elements are in an on state when the gate signal is zero and are difficult to use. For example, in a circuit using this, there is a problem that a current flows through the switching element in a state where the control is not performed, thereby causing a voltage to be generated on the conversion output side. Further, there is a problem that an overcurrent flows when a circuit switch is turned on.

従来の変換器にはノーマリオフ型スイッチング素子が用いられていたが、オン抵抗が大きく電力損失も大きかった。また、電源電圧の高電化に伴い、素子のオン抵抗は一層高いものとなっていた。なお、ノーマリオン型スイッチング素子はオン抵抗が低いので電力効率がよいが、上記した問題があるために、従来は変換器には使用し難かった。 Conventional converters use normally-off switching elements, but they have high on-resistance and large power loss. In addition, as the power supply voltage is increased, the on- resistance of the element is further increased. Normally-on switching elements have good on-resistance because of their low on-resistance, but due to the problems described above, they have been difficult to use in converters in the past.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力効率の良い変換器を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing a converter with sufficient power efficiency.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変換器は、ノーマリオン型スイッチング素子を含み、直流または交流を直流または交流に変換する変換部と、前記ノーマリオン型スイッチング素子のソース端子に直列接続されるスイッチング素子を含み、該スイッチング素子をオン状態またはオフ状態にすることにより前記変換部の変換動作を開始または終了させるスイッチ部と、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を有し、前記ノーマリオン型スイッチング素子のゲートに逆バイアス電圧を印加可能なバイアス電源が接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a converter according to the present invention includes a normally-on switching element, a converter that converts direct current or alternating current into direct current or alternating current, and the normally-on switching element. A switching unit connected in series to the source terminal of the switching unit, and a switching unit that starts or ends the conversion operation of the conversion unit by turning the switching element on or off; and a control unit that controls the switching element; And a bias power supply capable of applying a reverse bias voltage is connected to the gate of the normally-on type switching element .

また、本発明に係る変換器は、上記の発明において、前記スイッチング素子が、ノーマリオフ型スイッチング素子からなるものであることを特徴とする。 In the converter according to the present invention as set forth in the invention described above, the switching element is a normally-off switching element.

また、本発明に係る変換器は、上記の発明において、前記ノーマリオン型スイッチング素子が、直列接続されたノーマリオン型スイッチング素子を含むものであることを特徴とする。 The converter according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the normally-on type switching element includes normally-on type switching elements connected in series.

また、本発明に係る変換器は、上記の発明において、前記ノーマリオン型スイッチング素子が、並列接続されたノーマリオン型スイッチング素子を含むものであり、前記スイッチング素子が、前記並列接続されたノーマリオン型スイッチング素子の共通のソース端子に直列接続されたものであることを特徴とする。 In the converter according to the present invention , the normally-on type switching element includes a normally-on type switching element connected in parallel, and the switching element is the normally-on type connected in parallel. It is characterized by being connected in series to a common source terminal of the type switching element.

また、本発明に係る変換器は、上記の発明において、前記ノーマリオン型スイッチング素子のゲートに、前記バイアス電源を介して前記制御部により制御可能なパルス発生器の一端が接続されていることを特徴とし、好適には、前記パルス発生器の他端が前記ノーマリオン型スイッチング素子のソース端子側に接続されていることを特徴とする。 In the converter according to the present invention , in the above invention, one end of a pulse generator that can be controlled by the control unit via the bias power supply is connected to the gate of the normally-on switching element. Preferably, the other end of the pulse generator is connected to the source terminal side of the normally-on type switching element.

また、本発明に係る変換器は、上記の発明において、前記ノーマリオン型スイッチング素子および前記スイッチング素子が、ＦＥＴまたはＩＧＢＴからなるものであることを特徴とする。 The converter according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the normally-on type switching element and the switching element are made of FETs or IGBTs.

本発明によれば、ノーマリオン型スイッチング素子を変換部に用い、これと直列接続されたスイッチング素子をオン状態またはオフ状態にすることにより、変換部が、直流または交流を直流または交流に変換する変換動作を開始または終了するようにしているので、ノーマリオン型スイッチング素子を変換部に用いても、不要な電流の発生等が防止され、さらに低耐圧で低オン抵抗のノーマリオン型スイッチング素子を変換部に用いているので、素子内での電力損失が小さくでき、電力効率のよい変換器を実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, the normally-on type switching element is used for the conversion unit, and the switching unit connected in series with the normally-on type switching element is turned on or off, so that the conversion unit converts direct current or alternating current into direct current or alternating current. Since the conversion operation is started or ended, even if a normally-on switching element is used for the conversion unit, generation of unnecessary current is prevented, and a normally-on switching element having a low breakdown voltage and a low on-resistance is also provided. Since it is used for the conversion unit, the power loss in the element can be reduced, and an effect of realizing a converter with high power efficiency can be achieved.

以下に、図面を参照して本発明に係る変換器の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a converter according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器１０は、単相のインバータであり、入力直流電源Ｅｉと、入力直流電源Ｅｉに直列接続された、変換器１０をオン・オフするためのスイッチＳ１と、入力直流電源Ｅｉから供給される直流を交流に変換する変換部１１と、変換部１１の変換動作を開始または終了させるためのスイッチ部１２と、変換部１１およびスイッチ部１２の動作を制御する制御部１３と、出力端子Ｅｏｕｔとを備える。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a converter according to an embodiment of the present invention. The converter 10 is a single-phase inverter, and is supplied from an input DC power supply Ei, a switch S1 connected in series to the input DC power supply Ei, for turning the converter 10 on and off, and an input DC power supply Ei. Converter 11 for converting the direct current to alternating current, switch unit 12 for starting or ending the conversion operation of conversion unit 11, control unit 13 for controlling the operation of conversion unit 11 and switch unit 12, and output terminal Eout With.

変換部１１は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、ダイオードＤｑ１〜Ｄｑ４と、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４と、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４と、コンバータＣｏｎｖとを含む。スイッチ部１２は、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７を含む。 Conversion unit 11 includes normally-on type FET switching elements Q1 to Q4, diodes Dq1 to Dq4, pulse generators P1 to P4, bias power supplies C1 to C4, and a converter Conv. The switch unit 12 includes a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance.

ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、直列接続されて第一アームを形成し、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、直列接続されて第二アームを形成している。第一アームと第二アームとは並列接続されている。ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点とは、出力端子Ｅｏｕｔに接続されている。ダイオードＤｑ１〜Ｄｑ４は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に流れる逆電流をバイパスさせるように、それぞれノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のソースおよびドレインに接続されている。パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４は、パルス信号を発生してノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をＰＷＭ制御でドライブするために、端子の一方はノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートにバイアス電源Ｃ１〜Ｃ４を介して接続され、端子の他方はノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のソースに接続されている。 Normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 are connected in series to form a first arm, and normally-on type FET switching elements Q3 and Q4 are connected in series to form a second arm. The first arm and the second arm are connected in parallel. A connection point of normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 and a connection point of normally-on type FET switching elements Q3 and Q4 are connected to an output terminal Eout. The diodes Dq1 to Dq4 are connected to the sources and drains of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4, respectively, so as to bypass the reverse current flowing through the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4. The pulse generators P1 to P4 generate a pulse signal to drive the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 by PWM control, and one of the terminals has a bias power supply at the gate of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4. The other terminals are connected to the sources of normally-on type FET switching elements Q1 to Q4.

バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４からパルス信号が与えられないときに、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに絶縁された逆バイアス電圧をかけてオフ状態とできるように、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４と、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートとに接続されている。コンバータＣｏｎｖは、入力直流電源Ｅｉの入力電圧を所定の電圧に変換してバイアス電源Ｃ１〜Ｃ４を充電するために、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４に接続されている。ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４の各ソース端子に直列接続されている。また、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４、コンバータＣｏｎｖ、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７のゲートは、制御部１３に接続されている。 The bias power supplies C1 to C4 can be turned off by applying a reverse bias voltage insulated to the gates of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 when pulse signals are not supplied from the pulse generators P1 to P4. The pulse generators P1 to P4 are connected to the gates of normally-on type FET switching elements Q1 to Q4. The converter Conv is connected to the bias power sources C1 to C4 in order to charge the bias power sources C1 to C4 by converting the input voltage of the input DC power source Ei into a predetermined voltage. The normally-off type FET switching element Q7 is connected in series to the source terminals of the normally-on type FET switching elements Q2 and Q4. The gates of the pulse generators P1 to P4, the converter Conv, and the normally-off type FET switching element Q7 are connected to the control unit 13.

次に変換器１０の動作を、スイッチＳ１、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７のオンまたはオフの状態、および出力端子Ｅｏｕｔからの出力電流を示す図２のタイムチャートに従って説明する。まずスイッチＳ１がスイッチオンされると（時刻ｔ１）、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のソース−ドレイン間に電圧がかかるが、これらと直列に接続されたノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７がオフ状態であれば、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４は、ゲートに逆電圧がかかってオフ状態となる。従ってノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４には過電流等の電流は流れない。 Next, the operation of the converter 10 will be described with reference to the time chart of FIG. 2 showing the switch S1, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4, the normally-off type FET switching element Q7 being on or off, and the output current from the output terminal Eout. It explains according to. First, when the switch S1 is switched on (time t1), a voltage is applied between the source and drain of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4, but the normally-off type FET switching element Q7 connected in series with these is turned off. Then, the normally-on type FET switching elements Q2 and Q4 are turned off due to the reverse voltage applied to the gates. Therefore, no current such as overcurrent flows through the normally-on type FET switching elements Q2 and Q4.

たとえば入力直流電源Ｅｉの電圧が４００Ｖで、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン状態とオフ状態とのスレッシュホールド電圧を−５Ｖとすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のソースにかかる電圧が５Ｖ以上になると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４がオフ状態となる。このためノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７に５Ｖの電圧がかかると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４はオフ状態となる。 For example, if the voltage of the input DC power supply Ei is 400V and the threshold voltage between the on-state and the off-state of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 is −5V, the voltage is applied to the sources of the normally-on type FET switching elements Q2 and Q4. When the voltage is 5 V or higher, normally-on type FET switching elements Q2 and Q4 are turned off. For this reason, when a voltage of 5 V is applied to the normally-off type FET switching element Q7, the normally-on type FET switching elements Q2 and Q4 are turned off.

また、スイッチＳ１をスイッチオンした後すぐにはコンバータＣｏｎｖの電源が立ち上がらないので、コンバータＣｏｎｖはすぐには動作しない。コンバータＣｏｎｖが動作していない状態では、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は、ゲートが逆バイアスになっていないのでオン状態となっている。しかし、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３と直列に接続されているノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４がオフ状態となっているので、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４と同じく、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３にも電流は流れない。 Further, since the power supply of the converter Conv does not rise immediately after the switch S1 is switched on, the converter Conv does not operate immediately. In a state where the converter Conv is not operating, the normally-on type FET switching elements Q1, Q3 are in the on state because the gates are not reverse-biased. However, since normally-on FET switching elements Q2 and Q4 connected in series with normally-on FET switching elements Q1 and Q3 are in an off state, normally-on FET switching elements Q2 and Q4 are normally on. No current flows through the type FET switching elements Q1 and Q3.

次にコンバータＣｏｎｖが動作を始め、逆バイアス用のバイアス電源Ｃ１〜Ｃ４が充電された後は、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４によってノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに逆バイアス電圧が掛かる。その結果、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４からパルス信号が与えられないときでも、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を、不要な電流が流れずにオフ状態とすることができる。その後、制御部１３からの信号によりノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると（時刻ｔ２）、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４から発生されるパルス信号に従って、オン状態とオフ状態を繰り返す。 Next, after the converter Conv starts operating and the bias power sources C1 to C4 for reverse bias are charged, a reverse bias voltage is applied to the gates of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 by the bias power sources C1 to C4. As a result, even when pulse signals are not supplied from the pulse generators P1 to P4, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 can be turned off without any unnecessary current flowing. Thereafter, when the normally-off type FET switching element Q7 is turned on by a signal from the control unit 13 (time t2), the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 follow the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P4. Repeat the on and off states.

このとき、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４から発生されるパルス信号のタイミングを調整して、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をオン状態にし、これと同時にノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をオフ状態にする（状態Ａ）と、方向Ｃの向きに電流が流れる。次に、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をオフ状態にし、これと同時にノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をオン状態にする（状態Ｂ）と、方向Ｃとは逆向きに電流が流れる。そして、ＰＷＭ制御によって、状態Ａと状態Ｂを交互に繰り返す際の状態Ａと状態Ｂとの時間幅の比を調整することにより、出力端子Ｅｏｕｔからの出力電流の方向と大きさとを調整することができる。例えば、状態Ｂの時間幅に対して、状態Ａの時間幅を大きくしていくと、方向Ｃの向きに流れる出力電流を大きくできる。 At this time, the timings of the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P4 are adjusted to turn on the normally-on type FET switching elements Q1 and Q4. At the same time, the normally-on type FET switching elements Q2 and Q3 are turned off. When in the state (state A), a current flows in the direction C. Next, when the normally-on type FET switching elements Q1 and Q4 are turned off and at the same time the normally-on type FET switching elements Q2 and Q3 are turned on (state B), a current flows in a direction opposite to the direction C. . Then, by adjusting the time width ratio between the state A and the state B when the state A and the state B are alternately repeated by the PWM control, the direction and the magnitude of the output current from the output terminal Eout are adjusted. Can do. For example, if the time width of state A is increased with respect to the time width of state B, the output current flowing in the direction C can be increased.

そして、状態Ａと状態Ｂとの時間幅の比を連続的かつ周期的に変化させることにより、変換器１０はインバータとして動作し、図２に示すように、出力端子Ｅｏｕｔから所望の正弦波状の交流電流が出力される。なお、図２においては、方向Ｃの向きに電流が流れる場合を電流の正の向きとしている。 Then, by continuously and periodically changing the ratio of the time width between the state A and the state B, the converter 10 operates as an inverter, and as shown in FIG. 2, a desired sinusoidal wave shape is output from the output terminal Eout. AC current is output. In FIG. 2, the case where the current flows in the direction C is the positive direction of the current.

このような変換器１０であれば、ノーマリオン型スイッチング素子を変換部に用いても、不要な電流の発生が防止され、またノーマリオン型スイッチング素子を用いるので、素子内での電力損失が小さくでき、電力効率のよい変換器を実現できる。 With such a converter 10, even if a normally-on type switching element is used for the conversion unit, generation of unnecessary current is prevented, and since a normally-on type switching element is used, power loss in the element is small. And a power efficient converter can be realized.

（実施の形態２）
図３は、本発明の別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器２０は、いわゆるハーフブリッジ構成のコンバータであり、入力直流電源Ｅｉと、入力直流電源Ｅｉに直列接続された、変換器１０をオン・オフするためのスイッチＳ１と、入力直流電源Ｅｉから供給される直流を直流に変換する変換部２１と、変換部の変換動作を開始または終了させるためのスイッチ部２２と、変換部２１およびスイッチ部２２の動作を制御する制御部２３と、出力端子Ｅｏｕｔとを備える。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a circuit diagram of a converter according to another embodiment of the present invention. The converter 20 is a so-called half-bridge converter, and includes an input DC power source Ei, a switch S1 connected in series to the input DC power source Ei, and an input DC power source Ei. Converter 21 for converting supplied direct current to direct current, switch 22 for starting or ending the conversion operation of the converter, controller 23 for controlling the operation of converter 21 and switch 22, and output terminal Eout.

また、変換部２１は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、ダイオードＤｑ１、Ｄｑ２と、パルス発生器Ｐ１、Ｐ２と、バイアス電源Ｃ１、Ｃ２と、コンバータＣｏｎｖと、コンデンサＣｐ１、Ｃｐ２と、トランス２１ａと、ダイオードＤｏ１、Ｄｏ２と、コイルＬとコンデンサＣ０からなる平滑回路２１ｂとを含む。スイッチ部２２は、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７を含む。 The converter 21 includes normally-on FET switching elements Q1 and Q2, diodes Dq1 and Dq2, pulse generators P1 and P2, bias power supplies C1 and C2, converter Conv, capacitors Cp1 and Cp2, transformers 21a, diodes Do1 and Do2, and a smoothing circuit 21b including a coil L and a capacitor C0. The switch unit 22 includes a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance.

ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、直列接続されて第一アームを形成し、コンデンサＣｐ１、Ｃｐ２は、直列接続されて第二アームを形成している。第一アームと第二アームとは並列接続されている。ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と、コンデンサＣｐ１、Ｃｐ２の接続点とは、トランス２１ａの入力側の端子に接続されている。トランス２１ａの出力端子は、ダイオードＤｏ１、Ｄｏ２を介して、平滑回路２１ｂに接続され、さらに出力端子Ｅｏｕｔに接続されている。ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２のソース端子に直列接続されている。なお、ダイオードＤｑ１、Ｄｑ２、パルス発生器Ｐ１、Ｐ２、バイアス電源Ｃ１、Ｃ２、コンバータＣｏｎｖ、制御部２３は、実施の形態１の変換器１０と同様に接続されている。 Normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 are connected in series to form a first arm, and capacitors Cp1 and Cp2 are connected in series to form a second arm. The first arm and the second arm are connected in parallel. The connection point of normally-on type FET switching elements Q1, Q2 and the connection point of capacitors Cp1, Cp2 are connected to the input side terminal of the transformer 21a. The output terminal of the transformer 21a is connected to the smoothing circuit 21b via the diodes Do1 and Do2, and is further connected to the output terminal Eout. The normally-off type FET switching element Q7 is connected in series to the source terminal of the normally-on type FET switching element Q2. The diodes Dq1 and Dq2, the pulse generators P1 and P2, the bias power supplies C1 and C2, the converter Conv, and the control unit 23 are connected in the same manner as the converter 10 of the first embodiment.

変換器２０は、変換器１０と同様に、スイッチＳ１をオンした後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオフ状態に保ち、その後、バイアス電源Ｃ１、Ｃ２が充電されてから、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、パルス発生器Ｐ１、Ｐ２から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、交流を発生する。こうして発生した交流が、トランス２１ａで電圧変換され、ダイオードＤｏ１、Ｄｏ２で整流され、平滑回路２１ｂで平滑化されることによって、変換部２１がハーフブリッジ構成のコンバータとして変換動作を開始する。この結果、出力端子Ｅｏｕｔから所望の直流が出力される。 Similarly to the converter 10, after turning on the switch S1, the converter 20 keeps the normally-off type FET switching element Q7 in the OFF state, and after the bias power sources C1 and C2 are charged thereafter, the normally-off type FET switching element Q7. Is turned on, normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 repeat an on state and an off state at a predetermined timing according to the pulse signals generated from pulse generators P1 and P2, and generate alternating current. The alternating current generated in this way is converted into a voltage by the transformer 21a, rectified by the diodes Do1 and Do2, and smoothed by the smoothing circuit 21b, whereby the conversion unit 21 starts a conversion operation as a converter having a half bridge configuration. As a result, a desired direct current is output from the output terminal Eout.

（実施の形態３）
図４は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器３０は、３相のインバータであり、入力直流電源Ｅｉと、入力直流電源Ｅｉに直列接続された、変換器３０をオン・オフするためのスイッチＳ１と、入力直流電源Ｅｉから供給される直流を交流に変換する変換部３１と、変換部３１の変換動作を開始または終了させるためのスイッチ部３２と、変換部３１およびスイッチ部３２の動作を制御する制御部３３と、出力端子Ｅｏｕｔとを備える。 (Embodiment 3)
FIG. 4 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. This converter 30 is a three-phase inverter, and is supplied from an input DC power supply Ei, a switch S1 connected in series to the input DC power supply Ei, for turning on / off the converter 30, and an input DC power supply Ei. A conversion unit 31 that converts direct current to alternating current, a switch unit 32 for starting or ending the conversion operation of the conversion unit 31, a control unit 33 that controls the operation of the conversion unit 31 and the switch unit 32, and an output terminal Eout With.

変換部３１は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、ダイオードＤｑ１〜Ｄｑ６と、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６と、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６と、コンバータＣｏｎｖとを含む。スイッチ部３２は、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７を含む。 Conversion unit 31 includes normally-on type FET switching elements Q1 to Q6, diodes Dq1 to Dq6, pulse generators P1 to P6, bias power supplies C1 to C6, and converter Conv. The switch unit 32 includes a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance.

ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、直列接続されて第一アームを形成し、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、直列接続されて第二アームを形成し、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、直列接続されて第三アームを形成している。第一アーム、第二アーム、第三アームは並列接続されている。ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点と、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の接続点とは、出力端子Ｅｏｕｔに接続されている。なお、ダイオードＤｑ１〜Ｄｑ６、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６、コンバータＣｏｎｖ、制御部３３は、実施の形態１の変換器１０と同様に接続されている。 Normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 are connected in series to form a first arm, and normally-on type FET switching elements Q3 and Q4 are connected in series to form a second arm, and a normally-on type FET switching element Q5 and Q6 are connected in series to form a third arm. The first arm, the second arm, and the third arm are connected in parallel. The connection point of normally-on type FET switching elements Q1 and Q2, the connection point of normally-on type FET switching elements Q3 and Q4, and the connection point of normally-on type FET switching elements Q5 and Q6 are connected to the output terminal Eout. Yes. The diodes Dq1 to Dq6, the pulse generators P1 to P6, the bias power supplies C1 to C6, the converter Conv, and the control unit 33 are connected in the same manner as the converter 10 of the first embodiment.

また、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ６のソース端子が共通に接続され、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７のドレイン端子に接続されている。ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７は１個とは限らず、数個並列に接続したものをノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ６の共通のソース端子に直列接続して、更にオン抵抗を下げることも可能である。 The source terminals of normally-on type FET switching elements Q1, Q4, and Q6 are connected in common, and are connected to the drain terminal of a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance. The number of normally-off type FET switching elements Q7 is not limited to one, but several connected in parallel are connected in series to the common source terminal of normally-on type FET switching elements Q1, Q4, and Q6 to further reduce the on-resistance. Is also possible.

変換器３０は、変換器１０と同様に、スイッチＳ１をオンした後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオフ状態に保ち、その後、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６が充電されてから、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、位相が１２０度づつずれた交流を発生する。その結果、変換部３１が三相のインバータとして変換動作を開始し、出力端子Ｅｏｕｔから所望の三相の交流が出力される。 Similarly to the converter 10, after turning on the switch S1, the converter 30 keeps the normally-off type FET switching element Q7 in the OFF state, and after the bias power sources C1 to C6 are charged thereafter, the normally-off type FET switching element Q7. Is turned on, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q6 repeat the on state and the off state at a predetermined timing according to the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P6, and the phases are shifted by 120 degrees. Generate alternating current. As a result, the conversion unit 31 starts a conversion operation as a three-phase inverter, and a desired three-phase alternating current is output from the output terminal Eout.

（実施の形態４）
図５は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器４０は、３相のインバータであり、変換器３０とほぼ同様の回路構成であるが、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のソース端子のそれぞれが、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７〜Ｑ９のドレイン端子に接続されている点が、変換器３０とは異なる。 (Embodiment 4)
FIG. 5 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. This converter 40 is a three-phase inverter and has a circuit configuration almost the same as that of the converter 30, but each of the source terminals of the normally-on type FET switching elements Q 2 , Q 4 , Q 6 has a low withstand voltage and a low on-state. It differs from the converter 30 in that it is connected to the drain terminals of the normally-off type FET switching elements Q7 to Q9.

変換器４０は、変換器３０と同様に、スイッチＳ１をオンした後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７〜Ｑ９をオフ状態に保ち、その後、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６が充電されてから、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７〜Ｑ９をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、位相が１２０度ずつずれた交流を発生する。その結果、変換部４１が三相のインバータとして変換動作を開始し、出力端子Ｅｏｕｔから所望の三相の交流が出力される。 The converter 40, like the converter 30, keeps the normally-off type FET switching elements Q7 to Q9 in the OFF state after turning on the switch S1, and then the normally-off type FET switching after the bias power sources C1 to C6 are charged. When the elements Q7 to Q9 are turned on, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q6 repeat the on state and the off state at a predetermined timing according to the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P6, and the phase is 120. Generate alternating currents that are shifted by degrees. As a result, the conversion unit 41 starts a conversion operation as a three-phase inverter, and a desired three-phase alternating current is output from the output terminal Eout.

（実施の形態５）
図６は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器５０は、フォワードコンバータであり、入力直流電源Ｅｉと、入力直流電源Ｅｉに直列接続された、変換器１０をオン・オフするためのスイッチＳ１と、入力直流電源Ｅｉから供給される直流を直流に変換する変換部５１と、変換部１１の変換動作を開始または終了させるためのスイッチ部５２と、変換部５１およびスイッチ部５２の動作を制御する制御部５３と、出力端子Ｅｏｕｔとを備える。 (Embodiment 5)
FIG. 6 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. The converter 50 is a forward converter, and includes an input DC power supply Ei, a switch S1 connected in series to the input DC power supply Ei for turning on / off the converter 10, and a DC supplied from the input DC power supply Ei. Is converted into direct current, a switch unit 52 for starting or ending the conversion operation of the conversion unit 11, a control unit 53 for controlling the operation of the conversion unit 51 and the switch unit 52, and an output terminal Eout. Prepare.

変換部５１は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤｇ１と、パルス発生器Ｐ１と、バイアス電源Ｃ１と、トランス５１ａと、ダイオードＤｏ１、Ｄｏ２と、コイルＬとコンデンサＣ０からなる平滑回路５１ｂとを含む。スイッチ部５２は、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７を含む。 The conversion unit 51 includes a normally-on type FET switching element Q1, a diode Dg1, a pulse generator P1, a bias power source C1, a transformer 51a, diodes Do1 and Do2, a smoothing circuit 51b including a coil L and a capacitor C0. including. The switch unit 52 includes a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance.

この変換器５０は、まずスイッチＳ１がスイッチオンすると、パルス発生器Ｐ１が動作を始め、パルスを発生する。そして発生したパルスがダイオードＤｇ１により整流されてバイアス電源Ｃ１を充電する。充電される極性は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１のゲート側がマイナス、パルス発生器Ｐ１側がプラスである。バイアス電源Ｃ１が充電された後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑは、パルス発生器Ｐ１から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、交流を発生する。こうして発生した交流が、トランス５１ａで電圧変換され、ダイオードＤｏ１、Ｄｏ２で整流され、平滑回路５１ｂで平滑化されることによって、変換部５１がフォワードコンバータとして変換動作を開始する。この結果、出力端子Ｅｏｕｔから所望の直流が出力される。 In the converter 50, when the switch S1 is switched on, the pulse generator P1 starts operating to generate a pulse. The generated pulse is rectified by the diode Dg1 to charge the bias power supply C1. The charged polarity is negative on the gate side of the normally-on type FET switching element Q1, and positive on the pulse generator P1 side. When the normally-off type FET switching element Q7 is turned on after the bias power supply C1 is charged, the normally-on type FET switching element Q is turned on and off at a predetermined timing according to the pulse signal generated from the pulse generator P1. Repeat the state and generate alternating current. The alternating current generated in this way is voltage-converted by the transformer 51a, rectified by the diodes Do1 and Do2, and smoothed by the smoothing circuit 51b, whereby the conversion unit 51 starts a conversion operation as a forward converter. As a result, a desired direct current is output from the output terminal Eout.

（参考の実施の形態）
図７は、本発明の参考とする実施の形態であって、図６に示した変換器５０において、バイアス電源Ｃ１をノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１のソース側に接続した場合の回路図の一部である。このような回路構成としても、実施の形態５の場合と同様に、フォワードコンバータとして動作する変換器を構成できる。 ( Reference embodiment )
FIG. 7 shows a preferred embodiment of the present invention, and is a circuit diagram in the case where the bias power source C1 is connected to the source side of the normally-on type FET switching element Q1 in the converter 50 shown in FIG. Part. Even with such a circuit configuration, a converter operating as a forward converter can be configured as in the case of the fifth embodiment.

（実施の形態６）
図８は、本発明のさらに別の実施の形態であって、図１に示す変換器１０において、直列接続されたノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の制御を、汎用ドライブＩＣ素子Ｐを１個用いて行う場合の回路図の一部である。このようにすれば、汎用ドライブＩＣを用いるので、簡単な回路構成で、変換器１０と同様にインバータとして動作する変換器を構成できる。汎用ドライブとしては、ＩＲ社製の汎用ドライブＩＣであるＩＲ２１１０を用いることができる。 (Embodiment 6 )
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. In the converter 10 shown in FIG. 1, the normally-on type FET switching elements Q1 and Q2 connected in series are controlled by the general-purpose drive IC element P. It is a part of circuit diagram in the case of carrying out using one piece. In this way, since a general-purpose drive IC is used, a converter that operates as an inverter can be configured with a simple circuit configuration in the same manner as the converter 10. As a general-purpose drive, IR2110, which is a general-purpose drive IC manufactured by IR, can be used.

（実施の形態７）
図９は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器６０は、三相のインバータであり、入力直流電源Ｅｉと、入力直流電源Ｅｉに直列接続された、変換器６０をオン・オフするためのスイッチＳ１と、入力直流電源Ｅｉから供給される直流を交流に変換する変換部６１と、変換部６１の変換動作を開始または終了させるためのスイッチ部６２と、変換部６１およびスイッチ部６２の動作を制御する制御部６３と、出力端子Ｅｏｕｔとを備える。 (Embodiment 7 )
FIG. 9 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. The converter 60 is a three-phase inverter, and is supplied from an input DC power supply Ei, a switch S1 connected in series to the input DC power supply Ei, for turning the converter 60 on and off, and the input DC power supply Ei. A converter 61 for converting the direct current to alternating current, a switch 62 for starting or ending the conversion operation of the converter 61, a controller 63 for controlling the operation of the converter 61 and the switch 62, and an output terminal Eout With.

変換部６１は、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、ダイオードＤｑ１〜Ｄｑ６と、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６と、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６とを含む。スイッチ部６２は、低耐圧で低オン抵抗のノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７を含む。なお、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤｑ〜Ｄｑ６、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ６、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７、制御部６３は、実施の形態３の変換器３０と同様に接続されている。 Conversion unit 61 includes normally-on type FET switching elements Q1 to Q6, diodes Dq1 to Dq6, pulse generators P1 to P6, and bias power supplies C1 to C6. The switch unit 62 includes a normally-off type FET switching element Q7 having a low breakdown voltage and a low on-resistance. The normally-on type FET switching elements Q1 to Q6, the diodes Dq to Dq6, the pulse generators P1 to P6, the bias power sources C1 to C6, the normally-off type FET switching element Q7, and the control unit 63 are the converter 30 of the third embodiment. Connected as well.

この変換器６０は、まずスイッチＳ１がスイッチオンすると、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６が動作を始め、パルスを発生する。そして発生したパルスがダイオードＤｇ１〜Ｄｇ６により整流されて、それぞれバイアス電源Ｃ１〜Ｃ６を充電する。バイアス電源Ｃ１〜６が充電された後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ６から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、位相が１２０度ずつずれた交流を発生する。その結果、変換部６１が三相のインバータとして変換動作を開始し、出力端子Ｅｏｕｔから所望の三相の交流が出力される。 In the converter 60, first, when the switch S1 is switched on, the pulse generators P1 to P6 start operating to generate pulses. The generated pulses are rectified by the diodes Dg1 to Dg6 to charge the bias power sources C1 to C6, respectively. When the normally-off type FET switching element Q7 is turned on after the bias power sources C1 to C6 are charged, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q6 are set in accordance with the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P6. The on state and the off state are repeated at the timing, and an alternating current whose phase is shifted 120 degrees is generated. As a result, the converter 61 starts a conversion operation as a three-phase inverter, and a desired three-phase alternating current is output from the output terminal Eout.

（実施の形態８）
図１０は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。この変換器７０は、交流を直流または交流に変換する変換器であるが、入力電源が交流を発生する入力交流電源Ｅｉａであること以外は、実施の形態１の変換器１０の回路と同様の構成である。このような回路では、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４からノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに与えられるパルス信号のタイミングを制御することにより、交流から交流の周波数変換や、交流から直流への変換が可能である。 (Embodiment 8 )
FIG. 10 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. The converter 70 is a converter that converts alternating current into direct current or alternating current, but is the same as the circuit of the converter 10 of Embodiment 1 except that the input power supply is an input alternating current power supply Eia that generates alternating current. It is a configuration. In such a circuit, by controlling the timing of the pulse signal applied from the pulse generators P1 to P4 to the gates of the normally-on type FET switching elements Q1 to Q3, frequency conversion from AC to AC, or from AC to DC, is performed. Conversion is possible.

例えば、変換器７０において、スイッチＳ１をオンした後、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオフ状態に保ち、その後、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４が充電されてから、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返す。その結果、変換部７１が交流の周波数変換器として変換動作を開始し、出力端子Ｅｏｕｔから、交流電源Ｅｉａとは周波数が異なる、所望の周波数の交流が出力される。 For example, in the converter 70, after the switch S1 is turned on, the normally-off type FET switching element Q7 is kept in the off state, and after the bias power sources C1 to C4 are charged, the normally-off type FET switching element Q7 is turned on. The normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 repeat the ON state and the OFF state at a predetermined timing in accordance with the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P4. As a result, the conversion unit 71 starts a conversion operation as an AC frequency converter, and an AC of a desired frequency that is different from the frequency of the AC power supply Eia is output from the output terminal Eout.

（実施の形態９）
図１１は、本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図であって、図１に示した変換器１０と同様の構成の回路において、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のドレイン端子側に、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子をスイッチＳ２として設けた回路構成である。この場合、スイッチＳ１をオンした後、スイッチＳ２をオフ状態に保ち、その後、バイアス電源Ｃ１〜Ｃ４が充電されてから、スイッチＳ２をオン状態にすると、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、パルス発生器Ｐ１〜Ｐ４から発生されるパルス信号に従って、所定のタイミングでオン状態とオフ状態を繰り返し、その結果、変換部８１が単相のインバータとして変換動作を開始し、出力端子Ｅｏｕｔから所望の交流が出力される。 (Embodiment 9 )
FIG. 11 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention. In the circuit having the same configuration as that of the converter 10 shown in FIG. 1, normally-on type FET switching elements Q1, Q3 In this circuit configuration, a normally-off type FET switching element is provided as a switch S2 on the drain terminal side. In this case, when the switch S1 is turned on, the switch S2 is kept in the off state, and thereafter, when the bias power sources C1 to C4 are charged and then the switch S2 is turned on, the normally-on type FET switching elements Q1 to Q4 are According to the pulse signals generated from the pulse generators P1 to P4, the ON state and the OFF state are repeated at a predetermined timing. As a result, the conversion unit 81 starts a conversion operation as a single-phase inverter, and receives a desired operation from the output terminal Eout. AC is output.

このような回路構成の変換器８０によっても、ノーマリオン型スイッチング素子を使用した直流−交流変換をおこなうことができる。しかし、このような回路構成の場合、入力直流電源Ｅｉの入力電圧がノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子であるスイッチＳ２に直接印加されるため、素子の耐圧が高いこと必要となるが、耐圧を高くするとそれだけオン抵抗も大きくなるので、ノーマリオフ型ＦＥＴをソース側に設けた回路構成である図１の変換器１０に比べ、電力損失が生ずることになる。 The converter 80 having such a circuit configuration can also perform DC-AC conversion using a normally-on type switching element. However, in such a circuit configuration, since the input voltage of the input DC power supply Ei is directly applied to the switch S2, which is a normally-off type FET switching element, it is necessary that the breakdown voltage of the element be high. Since the on-resistance is also increased, a power loss occurs as compared with the converter 10 of FIG. 1 having a circuit configuration in which a normally-off type FET is provided on the source side.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の実施の形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。例えば、上記実施の形態ではスイッチング素子としてＦＥＴを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を用いてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and any device that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and has the same function and effect can be obtained. Are also included in the technical scope of the present invention. For example, although the case where an FET is used as a switching element has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a switching element such as an IGBT may be used.

本発明の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of a converter concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る変換器１０のスイッチＳ１、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ７のオンまたはオフの状態、および出力端子Ｅｏｕｔからの出力電流を示すタイムチャートである。Time chart showing on / off state of switch S1, normally-on type FET switching elements Q1 to Q4, normally-off type FET switching element Q7, and output current from output terminal Eout of converter 10 according to the embodiment of the present invention It is. 本発明の別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態であって、図６に示した変換器５０において、バイアス電源Ｃ１をノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１のソース側に接続した場合の回路図の一部である。FIG. 14 is a further embodiment of the present invention, and is a part of a circuit diagram in the case where the bias power supply C1 is connected to the source side of the normally-on type FET switching element Q1 in the converter 50 shown in FIG. 本発明のさらに別の実施の形態であって、図１に示す変換器１０において、直列接続されたノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の制御を、汎用ドライブＩＣ素子Ｐを１個用いて行う場合の回路図の一部である。In another embodiment of the present invention, the converter 10 shown in FIG. 1 controls the normally connected FET switching elements Q1 and Q2 connected in series using one general-purpose drive IC element P. It is a part of circuit diagram in case. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the converter concerning another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施の形態に係る変換器の回路図であって、図１に示した変換器１０と同様の構成の回路において、ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のドレイン端子側に、ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子をスイッチＳ３として設けた回路構成である。FIG. 6 is a circuit diagram of a converter according to still another embodiment of the present invention, in the circuit having the same configuration as the converter 10 shown in FIG. 1, on the drain terminal side of normally-on type FET switching elements Q1 and Q3. In this circuit configuration, a normally-off type FET switching element is provided as the switch S3. 従来の変換器の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional converter.

Explanation of symbols

１０〜８０変換器
１１〜８１変換部
１２〜８２スイッチ部
１３〜８３制御部
２１ａ、５１ａトランス
２１ｂ、５１ｂ平滑回路
Ｑ１〜Ｑ６ノーマリオン型ＦＥＴスイッチング素子
Ｑ７〜Ｑ９ノーマリオフ型ＦＥＴスイッチング素子
Ｄｑ１〜Ｄｑ６、Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｇ１〜Ｄｇ６、Ｄｆダイオード
Ｅｉ入力直流電源
Ｅｉａ入力交流電源
Ｓ１、Ｓ２スイッチ
Ｐ１〜Ｐ４パルス発生器
Ｃ１〜Ｃ６バイアス電源
Ｃｏｎｖコンバータ
Ｅｏｕｔ出力端子
Ａ、Ｂ状態
Ｃ方向
Ｃｐ１、Ｃｐ２、Ｃ０、Ｃｆコンデンサ
Ｌコイル
Ｐ汎用ドライブＩＣ素子 10 to 80 converter 11 to 81 conversion unit 12 to 82 switch unit 13 to 83 control unit 21a, 51a transformer 21b, 51b smoothing circuit Q1 to Q6 normally-on type FET switching element Q7 to Q9 normally-off type FET switching element Dq1 to Dq6, Do1, Do2, Dg1-Dg6, Df Diode Ei Input DC power supply Eia Input AC power supply S1, S2 Switch P1-P4 Pulse generator C1-C6 Bias power supply Conv Converter Eout Output terminal A, B state C direction Cp1, Cp2, C0, Cf Capacitor L Coil P General-purpose drive IC element

Claims

A conversion unit that includes a normally-on type switching element and converts direct current or alternating current into direct current or alternating current; and
A switching unit including a switching element connected in series to a source terminal of the normally-on type switching element , and starting or ending the conversion operation of the conversion unit by turning the switching element on or off; and
A control unit for controlling the switching element,
A bias power source capable of applying a reverse bias voltage is connected to the gate of the normally-on type switching element.
Converter according to claim and this.

The converter according to claim 1, wherein the switching element is a normally-off switching element.

The normally-switching element transducer according to claim 1 or 2, characterized in that those comprising a normally-on type switching elements connected in series.

The normally-on type switching element includes a normally-on type switching element connected in parallel, and the switching element is connected in series to a common source terminal of the normally-on type switching element connected in parallel. a transducer according to any one of claims 1-3, characterized in that.

The one end of the pulse generator which can be controlled by the control part via the bias power supply is connected to the gate of the normally-on type switching element. Converter.

6. The converter according to claim 5, wherein the other end of the pulse generator is connected to a source terminal side of the normally-on type switching element.

The converter according to any one of claims 1 to 6, wherein the normally-on type switching element and the switching element are made of FETs or IGBTs.