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IGBTを使ったハードスイッチングとソフトスイッチングについて教えてください。

ハードスイッチング、ソフトスイッチングは、オン/オフ切り替え時の電流と電圧の関係から述べたスイッチング方式の呼称です。ハードスイッチングは、スイッチングデバイスの単純なオン/オフで、電流をデバイス自身の電流遮断能力で強制的に切る方式で、代表的な動作波形およびその動作軌跡を図(a)に示します。オン/オフ切り替え時、電圧と電流の両方がデバイスに印加されそして急激に変化しています。そのためスイッチングノイズや大きなスイッチング損失が発生します。単純なスイッチ用途やモーター駆動用インバーター装置およびスイッチング電源などに適応されています。

ソフトスイッチング方式は、LC共振回路を使用して電流や電圧が零のタイミングでデバイスをオン/オフさせたり、オン/オフ切り替え時の電流と電圧のタイミングを変えることでスイッチング時の電圧と電流の波形の交差期間を最小限にするスイッチング方式です。図(b)に代表的な動作波形およびその動作軌跡を示します。電圧や電流がゼロもしくは低い状態で素子がオン/オフしますので、スイッチングに伴うノイズや損失が小さくなります。IGBTの代表的ソフトスイッチング応用として、IH炊飯器、調理器および電子レンジなどがあります。

また、下図からも判るとおりハードスイッチングと比較し、ソフトスイッチング方式は安全動作領域(SOA)の観点からも優位性をもっています。

(a) ハードスイッチング
(a) ハードスイッチング
(b) ソフトスイッチング
(b) ソフトスイッチング
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