半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路及使用其的電力轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】一種使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其能夠穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。橋臂中，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子與第一電源的正極連接，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與第一電源的負(fù)極連接，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子連接，按每個(gè)開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)電路包含：第一電阻和第一電容器并聯(lián)連接且第一端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子連接的并聯(lián)電路；和FET電路，F(xiàn)ET電路，其源極端子與并聯(lián)電路的第二端子連接，其柵極端子與第二電容器的一端連接，在其漏極端子與柵極端子之間連接第二電阻，在其漏極端子與第二電容器的另一端子之間連接第二電源，第二電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平電源，為包含正值與負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源，構(gòu)成為在對(duì)一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加正值期間對(duì)另一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加負(fù)值，且與FET電路的柵極端子連接的第二電容器的另一端與上述開(kāi)關(guān)元件的源極端子連接。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路及使用其的電力轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路、及使用該半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路中，驅(qū)動(dòng)逆變器等電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，使用以在上下橋臂開(kāi)關(guān)元件的柵極與源極之間產(chǎn)生反極性的電壓的方式構(gòu)成的脈沖變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件。作為具體例，向上橋臂的脈沖變壓器次級(jí)側(cè)兩端反復(fù)施加+VtS [V]—O [Vl--Vts [V]—O [V]的矩形波電壓。另外，以相同時(shí)序向下橋臂側(cè)反復(fù)施加一 VtS [V] —O [V]—+Vts [V]—O [V]的矩形波電壓。
[0003]在此，在上下橋臂的脈沖變壓器次級(jí)側(cè)兩端的電壓均為O [V]的期間中成為開(kāi)關(guān)截止?fàn)顟B(tài)的期間稱為死區(qū)時(shí)間(dead time)，為了防止上下橋臂短路，這是必須的期間。例如，將矩形波電壓為+Vts [V]或一 Vts [V]時(shí)的期間設(shè)為50時(shí)，需要O [V]的期間為I~2程度。
[0004]作為驅(qū)動(dòng)使用Si半導(dǎo)體的MOSFET時(shí)穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間的電路構(gòu)成技術(shù)，已知有專利文獻(xiàn)I。在此，用二極管等分隔在導(dǎo)通時(shí)對(duì)輸入電容(Ciss)充電的電流路徑與在截止時(shí)從輸入電容放電的電流路徑。并且，充電的電流路徑設(shè)為以與放電的電流路徑相比為低阻抗的方式配置電阻等。由此，緩和導(dǎo)通時(shí)間，使截止時(shí)間高速化，穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0005]與之相對(duì)，近年來(lái)，使用碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)或者金剛石這樣的寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件，例如接合型FET、金屬一氧化層一半導(dǎo)體FET (MOSFET)、雙極性接合晶體管(BJT )、高電子遷移率晶體管(HEMT )正在被實(shí)用化。
[0006]這些開(kāi)關(guān)元件使用擊穿電壓高的寬禁帶半導(dǎo)體，因此，能夠?qū)㈦妷菏┘臃较虻陌雽?dǎo)體膜厚薄膜化，具有低導(dǎo)通電阻等`優(yōu)異的特性。
[0007]但是，另一方面，利用半導(dǎo)體膜壓的薄膜化來(lái)縮短源極、漏極、柵極電極間的距離，由此元件內(nèi)部的寄生電容(柵極與漏極間電容(Cgd)、柵極與源極間電容(Cgs)、漏極與源極間電容(Cds))增加。其結(jié)果，輸入電容(Ciss = Cgd + Cgs)增加，因此，導(dǎo)通與截止的切換時(shí)間增加。
[0008]專利文獻(xiàn)2所述的電路結(jié)構(gòu)中，通過(guò)電容器15a在截止時(shí)將接合型FET的柵極、源極電壓設(shè)為負(fù)電壓，可將截止時(shí)間高速化。
[0009]但是，由于截止(OFF)期間短等原因，在電容器15a的兩端殘存有以電容器15a的柵極側(cè)為正的電位的狀態(tài)下，當(dāng)脈沖變壓器的兩端的電壓為一 Vts [V]—O [V]時(shí)，發(fā)生故障。在該狀態(tài)下，通過(guò)經(jīng)由電容器15a施加電壓，在柵極一源極間施加正電壓，導(dǎo)致進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，因此，難以穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0010]另外，在專利文獻(xiàn)2的圖7中記載有通過(guò)劃分導(dǎo)通時(shí)與截止時(shí)的柵極電流的路徑可調(diào)整導(dǎo)通和截止時(shí)間的結(jié)構(gòu)。但是，由于附加有二極管16a，因此，在導(dǎo)通期間長(zhǎng)的情況下，在圖7的電容器15a兩端不會(huì)產(chǎn)生電位差。因此，不能在截止時(shí)將開(kāi)關(guān)元件的柵極、源極電壓設(shè)為負(fù)電壓，不能使截止時(shí)間高速化，由此，難以穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開(kāi)2002 — 335679號(hào)
[0014]專利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)2011 — 77462號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0016]以上所述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在如下技術(shù)問(wèn)題，S卩，通過(guò)半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)由使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，難以穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0017]本發(fā)明的目的在于，為了解決這樣的課題而提供一種半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路及使用該半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，該半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)將使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件高速截止的動(dòng)作和緩慢導(dǎo)通的動(dòng)作，可穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0018]用于解決課題的技術(shù)方案
[0019]用于解決上述課題的本發(fā)明為一種半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其具備:由上橋臂和下橋臂形成的橋臂，該橋臂由使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接而成；和用于驅(qū)動(dòng)各開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，
[0020]橋臂，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子與第一電源的正極連接，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與第一電源的負(fù)極連接，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子連接，
[0021]按每個(gè)開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)電路包含:第一電阻和第一電容器并聯(lián)連接且第一端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子連接的并聯(lián)電路；和FET電路，
[0022]FET電路，其源極端子與并聯(lián)電路的第二端子連接，其柵極端子與第二電容器的一端連接，在其漏極端子與柵極端子之間連接第二電阻，在其漏極端子與第二電容器的另一端子之間連接第二電源，
[0023]第二電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平電源，為包含正值與負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源，構(gòu)成為在對(duì)一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加正值的期間對(duì)另一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加負(fù)值，并且與FET電路的柵極端子連接的第二電容器的另一端與開(kāi)關(guān)元件的源極端子連接。
[0024]另外，開(kāi)關(guān)元件為使用碳化硅、氮化鎵或者金剛石這樣的寬禁帶半導(dǎo)體的正常截止結(jié)型FET、M0SFET或者雙極晶體管，在開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)地設(shè)置有第一二極管。
[0025]另外，在FET電路的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間串聯(lián)連接第二二極管和第三電阻，第二二極管，其陽(yáng)極端子與FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陰極端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接，向開(kāi)關(guān)元件的柵極端子流通正向電流。
[0026]另外，在FET電路的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間連接第三二極管，第三二極管，其陰極端子與FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陽(yáng)極端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接。
[0027]用于解決上述課題的本發(fā)明為一種使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路具備:由上橋臂和下橋臂形成的多個(gè)橋臂，該橋臂由使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接而成；和用于驅(qū)動(dòng)該多個(gè)橋臂的各開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其中，
[0028]多個(gè)橋臂的每一個(gè)橋臂中，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子與第一電源的正極連接，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與第一電源的負(fù)極連接，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子連接，并且，
[0029]在多個(gè)橋臂的上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子的連接點(diǎn)之間連接有負(fù)載，
[0030]按每個(gè)開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)電路包含:第一電阻和第一電容器并聯(lián)連接且第一端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子連接的并聯(lián)電路；和FET電路，
[0031]FET電路，其源極端子與并聯(lián)電路的第二端子連接，其柵極端子與第二電容器的一端連接，在其漏極端子與柵極端子之間連接第二電阻，在其漏極端子與第二電容器的另一端子之間連接第二電源，
[0032]第二電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平電源，為包含正值與負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源，構(gòu)成為在對(duì)驅(qū)動(dòng)上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的兩組柵極驅(qū)動(dòng)電路中一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加正值的期間，對(duì)另一方的柵極驅(qū)動(dòng)路施加負(fù)值，并且與FET電路的柵極端子連接的第二電容器的另一端與開(kāi)關(guān)元件的源極端子連接。
[0033]發(fā)明效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，在驅(qū)動(dòng)寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路中，通過(guò)截止時(shí)間的高速化和導(dǎo)通時(shí)間的緩和，能夠穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0035]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在驅(qū)動(dòng)SiC - JFET等的寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路中，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間的確保和低導(dǎo)通損耗。
[0036]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件的電力轉(zhuǎn)換裝置、和使用電力轉(zhuǎn)換裝置的電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間的確保和低導(dǎo)通損耗。
[0037]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)閷?dǎo)通損耗的降低，所以能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化、
高效率化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是表不第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的圖。
[0039]圖2是表示第一實(shí)施方式的電流、電壓波形的圖。
[0040]圖3是表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的圖。
[0041]圖4是表示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的圖。
[0042]圖5是表示第四實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路及使用該半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0044]實(shí)施例1
[0045]圖1為第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖，表不有一個(gè)相量(串聯(lián)連接的上下橋臂)的開(kāi)關(guān)元件的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路部分。[0046]<圖1:半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的總體結(jié)構(gòu)>
[0047]該圖中，一個(gè)相量(串聯(lián)連接的上下橋臂)的開(kāi)關(guān)元件中，上橋臂部分例如由使用碳化硅SiC的正常截止結(jié)型FET (SiC - JFET)SIU和使用碳化硅SiC的肖特基勢(shì)壘二極管(SiC — SBD) DlU構(gòu)成。同樣，下橋臂部分由使用碳化硅SiC的正常截止結(jié)型FET (SiC —JFET) SlL和使用碳化硅SiC的肖特基勢(shì)壘二極管(SiC - SBD) DlL構(gòu)成。
[0048]此外，以下的說(shuō)明中，將S1U、S1L稱為開(kāi)關(guān)元件，將D1U、D1L稱為二極管。另外，有時(shí)將組合了開(kāi)關(guān)元件和二極管的結(jié)構(gòu)稱為開(kāi)關(guān)元件電路。
[0049]另外，除了這些一個(gè)相量(串聯(lián)連接的上下橋臂)的開(kāi)關(guān)元件電路，半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路還具備上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路10U、下橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路10L、脈沖變壓器20、驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30。
[0050]其中，上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU具備:N溝道型M0SFET11U、導(dǎo)通時(shí)間調(diào)整用電阻12U和電容器13U、截止高速化用的電容器14U和電阻15U。下橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL也基本上與上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU相同地構(gòu)成。該電路具備:N溝道型M0SFET11L、導(dǎo)通時(shí)間調(diào)整用電阻12L和電容器13L、截止高速化用電容器14L和電阻15L。
[0051]此外，在以下的說(shuō)明中，將IlUUlL簡(jiǎn)單稱為FET。
[0052]脈沖變壓器20具備:初級(jí)繞組21P、上橋臂的次級(jí)繞組22U、下橋臂的次級(jí)繞組22L。此外，初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)(上下橋臂兩者)的卷數(shù)比為1:1。另外，極性在22U、22L上利用黑圓點(diǎn)如圖示所示，在上橋臂的次級(jí)繞組產(chǎn)生與初級(jí)側(cè)同極的電壓，在下橋臂的次級(jí)繞組產(chǎn)生與初級(jí)側(cè)相反極性的電壓。此外，以下的說(shuō)明中，將黑圓點(diǎn)側(cè)稱為正極性側(cè)或第二端子、將沒(méi)有黑圓點(diǎn)的一側(cè)稱為負(fù)極性側(cè)或第一端子。
[0053]驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30具備柵極電源31和偏磁抑制用電容器32。
[0054]此外，在上述電路構(gòu)成中，附于各電路或元件等的符號(hào)的末尾的U、L的符號(hào)分別意味著該電路或元件為上橋臂側(cè)、下橋臂側(cè)的電路或元件。該規(guī)則在之后的附圖中也適用。
[0055]<圖1:上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路的結(jié)構(gòu)>
[0056]串聯(lián)連接的上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路如下所示連接、構(gòu)成。首先，關(guān)于上橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路，二極管DlU的陰極端子與開(kāi)關(guān)元件SlU的漏極端子連接。二極管DlU的陽(yáng)極端子與開(kāi)關(guān)元件SlU的源極端子連接。
[0057]另外，關(guān)于下橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路，二極管DlL的陰極端子與開(kāi)關(guān)元件SlL的漏極端子連接。二極管DlL的陽(yáng)極端子與開(kāi)關(guān)元件SlL的源極端子連接。
[0058]在這些上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路中，二極管Dl通常被外置，由二極管Dl和開(kāi)關(guān)元件SI形成上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件電路。此外，開(kāi)關(guān)元件使用寬禁帶半導(dǎo)體形成。
[0059]另外，連接上橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlU的源極端子和下橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlL的漏極端子而構(gòu)成一個(gè)相量(串聯(lián)連接的上下橋臂)的開(kāi)關(guān)元件電路。此外，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlU的漏極端子向圖1中未記載的電源的正極連接。另一方面，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlL的源極端子向圖1中未記載的電源的負(fù)極連接。另外，開(kāi)關(guān)元件SlU的源極端子向圖1中未記載的感應(yīng)器等的負(fù)載連接。
[0060]<圖1:柵極驅(qū)動(dòng)電路10的結(jié)構(gòu)>
[0061]首先，對(duì)上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU由電阻14U和電容器15U的并聯(lián)電路、FET11U、電容器13U、電阻12U構(gòu)成。[0062]其中，并聯(lián)電路，其第一端子與上橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極端子連接，相反側(cè)的第二端子與FETllU的源極端子連接。
[0063]FETllU在源極端子與漏極端子之間具備二極管。而且，將漏極端子與脈沖變壓器20內(nèi)的次級(jí)繞組22U的第二端子(次級(jí)繞組22U的正極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22U標(biāo)記有黑圓點(diǎn)的端子)連接。另外，柵極端子經(jīng)由電容器13U與脈沖變壓器20內(nèi)的次級(jí)繞組22U的第一端子(次級(jí)繞組22U的負(fù)極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22U未標(biāo)記黑圓點(diǎn)側(cè)的端子)連接。進(jìn)一步，在柵極端子與漏極端子之間連接有電阻12U。
[0064]接著，對(duì)下橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，基本上為與上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU相同的結(jié)構(gòu)。即，柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL由電阻14L和電容器15L的并聯(lián)電路、FET11L、電容器13L、電阻12L構(gòu)成。
[0065]其中，并聯(lián)電路，其第一端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極端子連接，相反側(cè)的第二端子與FETllL的源極端子連接。
[0066]FETllL在源極端子和漏極端子之間具備二極管。而且，將漏極端子與脈沖變壓器20內(nèi)的次級(jí)繞組22L的第一端子(次級(jí)繞組22L的負(fù)極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22L未標(biāo)記黑圓點(diǎn)的端子)連接。另外，柵極端子經(jīng)由電容器13L與脈沖變壓器20內(nèi)的次級(jí)繞組22L的第二端子(次級(jí)繞組22L的正極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22L標(biāo)記有黑圓點(diǎn)的側(cè)的端子)連接。進(jìn)一步，在柵極端子與漏極端子之間連接有電阻12L。
[0067]<圖1:脈沖變壓器2 0和驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30的結(jié)構(gòu)>
[0068]在脈沖變壓器20的初級(jí)繞組21P的兩端子間連接有驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30和電容器32的串聯(lián)電路。驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30的一個(gè)端子接地。
[0069]此外，驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30產(chǎn)生三電平的電壓波形，并產(chǎn)生按照正值4 O今負(fù)值$O 4正值的順序變化的電壓值。其結(jié)果，通過(guò)圖1的脈沖變壓器20和驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30的結(jié)構(gòu)，在向上橋臂側(cè)繞組22U施加按照正值^O冷負(fù)值^ O ^正值的順序變化的電壓值時(shí)，向下橋臂側(cè)繞組22L施加按照負(fù)值^ O 4正值^ O負(fù)值的順序變化的電壓值。即，在電壓不為O的狀態(tài)下，關(guān)系為:在向一個(gè)繞組施加正值期間，向另一個(gè)繞組施加負(fù)值。
[0070]另外，上橋臂側(cè)繞組22U的第一端子(次級(jí)繞組22U的負(fù)極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22U未標(biāo)記黑圓點(diǎn)的側(cè)的端子)與上橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlU的源極端子連接，下橋臂側(cè)繞組22L的第二端子(次級(jí)繞組22L的正極側(cè):在圖1的次級(jí)繞組22L標(biāo)記有黑圓點(diǎn)的側(cè)的端子)與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件SlL的源極端子連接。
[0071]下面，使用圖2的時(shí)序圖對(duì)第一實(shí)施方式中的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0072]<圖2:半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路各部信號(hào)的時(shí)序圖>
[0073]圖2中，從上至下依次記錄有:a)初級(jí)繞組電壓V21P ;b)開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極電壓VgsU ;c)開(kāi)關(guān)元件SlU的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)；d)開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極、源極電壓VgsL ；e )開(kāi)關(guān)元件SlL的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)。
[0074]以下的說(shuō)明中，依次對(duì)初級(jí)繞組電壓V21P的一個(gè)周期間的電壓變化(按照正值4O 4負(fù)值^> O ^正值的順序變化)的各電平下的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。此外，該例中，以正值為8[V]、負(fù)值為一 8 [V]進(jìn)行說(shuō)明。
[0075]<圖2:初級(jí)繞組電壓V21P為正值(t0 — tl) >
[0076]首先，在作為初期狀態(tài)設(shè)定的圖2的時(shí)刻t0，脈沖變壓器初級(jí)繞組電壓V21P為規(guī)定的電壓Vtp (8 [V])。而且，向脈沖變壓器次級(jí)繞組22U施加電壓8 [V] (=V21P)。
[0077]此時(shí)，N溝道型M0SFET11U的柵極閾值電壓例如為1.25 [V]，向柵極端子施加8[V]、向源極端子施加6.75 [V]的狀態(tài)下，進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。
[0078]另外，在該狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)元件SlU的VgsU被鉗位在柵極、源極間的二極管的正向電壓 Vfgs (2.5 [V])。
[0079]S卩，在期間(t0 — tl)，F(xiàn)ETllU和開(kāi)關(guān)元件SlU均為導(dǎo)通狀態(tài)。而且，電阻15U和電容器14U的并聯(lián)電路的第一端子側(cè)的電位(B點(diǎn)電位)穩(wěn)定在2.5 [V],并聯(lián)電路的第二端子側(cè)的電位(A點(diǎn)電位)穩(wěn)定在6.75 [V]。
[0080]由此，在并聯(lián)電路(電容器14U)的端子間以開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極側(cè)的端子為基準(zhǔn)施加十4.25 [V]的電壓。關(guān)于該現(xiàn)象，可以認(rèn)為由于電流在開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極間二極管流動(dòng)，因此，電容器14U的兩端產(chǎn)生電位差)。
[0081]另一方面，在該期間向脈沖變壓器次級(jí)繞組22L施加電壓一 8 [V] (一 V21P = —Vts)0
[0082]該狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極、源極間電壓VgsL為約一 8 [V]，開(kāi)關(guān)元件SlL為截止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)FETllL的體二極管流通電流，開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極電壓為約一 8V。
[0083]S卩，在期間(t0 - tl)，F(xiàn)ETllL和開(kāi)關(guān)元件SlL均為截止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)FETllL的體二極管流通電流。這時(shí)，電阻15L和電容器14L的并聯(lián)電路的第一端子側(cè)的電位(D點(diǎn)電位)為一 8 [V]。
[0084]另外，這時(shí)，并聯(lián)電路中，通過(guò)電阻15L放出電容器14L的電荷，因此，并聯(lián)電路的第二端子側(cè)的電位(C點(diǎn)電位)為一 8 [V]，并聯(lián)電路的兩端的電壓差大致為零。
[0085]<圖2:初級(jí)繞組電壓V21P為O值(tl — t3) >
[0086]在時(shí)刻tl，脈沖變壓器初級(jí)繞組電壓V21P從Vtp (8 [V])向O [V]變化。由此，在上橋臂側(cè)，脈沖變壓器次級(jí)繞組22U的端子電壓從電壓8 [V]向O [V] (=V21P)變化。
[0087]這時(shí)，F(xiàn)ETllU的柵極端子以及源極端子的電壓急速降低至O [V]，但在該變化的前后，保存有電容器14U的兩端的電荷。因此，初級(jí)繞組電壓V21P從正值變化為O值之后，A點(diǎn)電位為O [V]，B點(diǎn)電位由于保存于電容器14U的電位而降低至一 4.25 [V]。由此，開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極電壓VgsU被拉低至一 4.25 [V]。
[0088]這樣，首先在時(shí)刻tl的時(shí)刻，VgsU朝向一 4.25[V]開(kāi)始降低。這時(shí)，開(kāi)關(guān)元件SlU仍為導(dǎo)通狀態(tài)，在VgsU成為規(guī)定的閾電壓(Vth- = 0.7 [V])以下的時(shí)刻t2，開(kāi)關(guān)元件SlU截止。此外，時(shí)刻t2以后，VgsU也持續(xù)降低，之后，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻15U和電容器14U所規(guī)定的放電特性進(jìn)行電壓變動(dòng)。
[0089]這樣，在開(kāi)關(guān)元件SlU截止時(shí)，能夠?qū)艠O、源極電壓驟然拉至負(fù)電位，因此，能夠使截止高速化。此外，為了使截止高速化，也可以增大由并聯(lián)電路的電阻15U和電容器14U規(guī)定的放電時(shí)間常數(shù)。
[0090]另一方面，在該期間，脈沖變壓器次級(jí)繞組22L中，電壓從一 8 [V]向O [V]變化。
[0091]這時(shí)，電流也流入FETllL的柵極端子，但由于由與FETllL的柵極端子連接的電阻12U和電容器13U規(guī)定的時(shí)間常數(shù)按照比所期望的死區(qū)時(shí)間長(zhǎng)的方式調(diào)整常數(shù)，因此，F(xiàn)ETllL的柵極電位的上升緩慢，F(xiàn)ETllL保持截止?fàn)顟B(tài)。
[0092]該狀態(tài)下，VgsL通過(guò)FETllL的輸出電容而增加。但是，與開(kāi)關(guān)元件SlU的輸入電容相比，F(xiàn)ETllL的輸出電容小，因此，VgsL不會(huì)到達(dá)O [V]，能夠穩(wěn)定地保持開(kāi)關(guān)截止?fàn)顟B(tài)。
[0093]以上，從該期間(tl - t3)中的圖1電路的動(dòng)作整體考慮，首先，在時(shí)刻tl的時(shí)刻，VgsL從一 8 [V]向O [V]的電壓值開(kāi)始變化。這時(shí)，開(kāi)關(guān)元件SlL為截止?fàn)顟B(tài)。另外，這之后，SlL的柵極、源極電壓VgsL為O [V]以下，開(kāi)關(guān)元件SlL保持截止?fàn)顟B(tài)。
[0094]與之相對(duì)，在時(shí)刻t2，開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極電壓VgsU達(dá)到柵極閾值電壓Vth(0.7 [V])。因此，開(kāi)關(guān)元件SlU從導(dǎo)通狀態(tài)切換至截止?fàn)顟B(tài)。而且，時(shí)刻t2之后，VgsU朝向一 4.25 [V]變化，開(kāi)關(guān)元件SlU維持截止?fàn)顟B(tài)。
[0095]S卩，在時(shí)刻t2，兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件SlU和SlL均為截止?fàn)顟B(tài)，從該時(shí)刻開(kāi)始所謂的死區(qū)時(shí)間。
[0096]<圖2:初級(jí)繞組電壓V21P為O值(t3 — t5) >
[0097]在時(shí)刻t3，脈沖變壓器初級(jí)繞組電壓V2IP從O [V]向一 Vtp ( — 8 [V])變化。這時(shí)，脈沖變壓器次級(jí)繞組22U中，電壓從O [V]向一 8 [V] (=V21P)變化。
[0098]上側(cè)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路IOU中，開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極間電壓VgsU為一 4.25[V]左右，但向一 8 [V]開(kāi)始變化。之后，開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極、源極電壓VgsU為O [V]以下，保持截止?fàn)顟B(tài)。此外，在此，F(xiàn)ETllU可成為導(dǎo)通、切斷任一狀態(tài)，假如為導(dǎo)通狀態(tài)，則電流經(jīng)由該溝道流動(dòng)，為開(kāi)關(guān)截止?fàn)顟B(tài)的情況下，電流經(jīng)由體二極管流動(dòng)，因此，可以為任一狀態(tài)。
[0099]另一方面，下側(cè)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路IOL中，脈沖變壓器次級(jí)繞組22L從電壓O [V]向8 [V]變化。這時(shí)，開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極、源極間電壓VgsL之前還為負(fù)電位，但向8 [V]開(kāi)始變化。這時(shí)，F(xiàn)ETllL的柵極、源極電壓上升，F(xiàn)ETllL轉(zhuǎn)移至導(dǎo)通狀態(tài)，因此，可經(jīng)由FETllL的溝道向開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極端子供給電流。
[0100]其結(jié)果，在時(shí)刻t4，開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極、源極電壓VgsL達(dá)到柵極閾值電壓Vth(0.7 [V])，開(kāi)關(guān)元件SlL從截止?fàn)顟B(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0101]S卩，這樣，可確保死區(qū)時(shí)間直至?xí)r刻t4。如上述，在t2?t4期間，可穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。而且，t4后，VgsL向8 [V]上升，通過(guò)開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極、源極間二極管，被鉗位在 Vfgs (2.5 [V])。
[0102]<圖2:初級(jí)繞組電壓V21P為O值、或正值(t5 — t8) >
[0103]此外，關(guān)于時(shí)刻t5?t8的圖1電路的動(dòng)作，為互換了以上所說(shuō)明的上橋臂側(cè)的電路和下橋臂側(cè)的電路的動(dòng)作后的動(dòng)作，因此，省略詳細(xì)說(shuō)明。這時(shí)，同樣在時(shí)刻t6?t8期間，可穩(wěn)定地保持死區(qū)時(shí)間。
[0104]如以上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)將FETllU的柵極與電阻12U、電容器13U連接，將FETllL的柵極與電阻12L、電容器13L連接，即使在使用SiC — JFET作為開(kāi)關(guān)元件的情況下，也能使截止時(shí)間高速化并緩和導(dǎo)通時(shí)間，能夠穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0105]此外，在進(jìn)行本發(fā)明的電路構(gòu)成的情況下，可考慮以下幾點(diǎn)。首先，關(guān)于與FETll的柵極連接的電阻12和電容器13，由它們決定的時(shí)間常數(shù)與所期望的死區(qū)時(shí)間相比較可增大為同等以上。優(yōu)選使決定FETll的導(dǎo)通的閾值電壓盡可能低。優(yōu)選構(gòu)成并聯(lián)電路的電容器14的靜電電容比開(kāi)關(guān)元件SI的輸入電容大。
[0106]此外，本實(shí)施例中，作為開(kāi)關(guān)元件S1U、S1L，例示了 SiC — JFET，但即使是使用如碳化硅、氮化鎵或者金剛石這樣的寬禁帶半導(dǎo)體的正常截止結(jié)型FET、MOSFET或者雙極晶體管，也能夠得到同樣的效果。[0107]此外，在圖1中，關(guān)于由脈沖變壓器20和驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30構(gòu)成的電源，在構(gòu)成該電路部分時(shí)，可考慮某些變形，基本上如以下所述即可。即，該電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平的矩形波電源，為含有正值和負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源。而且，其構(gòu)成為在向柵極驅(qū)動(dòng)電路的一方施加正值期間向柵極驅(qū)動(dòng)電路的另一方施加負(fù)值。并且，只要將與FET電路的柵極端子連接的電容器的另一端與開(kāi)關(guān)元件的源極端子連接即可。
[0108]實(shí)施例2
[0109]以下，使用圖3對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的第二實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖3為相當(dāng)于實(shí)施例1中的圖1的圖，對(duì)與第一實(shí)施方式同一或同等部分標(biāo)注同一符號(hào)并省略說(shuō)明，以下以不同部分為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0110]圖3所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU的不同點(diǎn)在于，在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU中，在FETllU的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極端子之間附加有二極管16U和電阻17U的串聯(lián)電路。另外，圖3所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL的不同點(diǎn)在于，在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL中，在FETllL的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極端子之間附加有二極管16L和電阻17L的串聯(lián)電路。此外，將二極管16的陰極端子連接到開(kāi)關(guān)元件SI的柵極端子側(cè)，將陽(yáng)極端子連接到FETll的漏極端子側(cè)。
[0111]關(guān)于應(yīng)該這樣進(jìn)行構(gòu)成的理由，如下進(jìn)行說(shuō)明。
[0112]首先，使用碳化硅SiC的正常截止結(jié)型FET (半導(dǎo)體開(kāi)關(guān))SlU及SlL在得到更低的導(dǎo)通電阻的情況下，需要增大柵極、源極電壓。換言之，需要通過(guò)柵極、源極間的二極管流通較大的電流。
[0113]另外，電阻15U和電阻15L存在與開(kāi)關(guān)元件S1U、SlL的特性一致地高速截止的最優(yōu)電阻值的范圍。在需要較大的電阻值的情況下，難以在開(kāi)關(guān)元件SlU及SlL的柵極、源極之間流通較大的電流。
[0114]在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，能夠同時(shí)滿足該相反的課題。
[0115]首先，在本實(shí)施例中，通過(guò)新附加的二極管16和電阻17的串聯(lián)電路，能夠向圖3的開(kāi)關(guān)元件SlU及SlL的導(dǎo)通狀態(tài)中的柵極、源極間二極管流通(供給)充分的電流，能夠得到低導(dǎo)通電阻，因此能夠降低導(dǎo)通損耗。
[0116]另外，雖然VgsU和VgsL的增加速度變快，但時(shí)刻tl至t3中的VgsL和時(shí)刻t5至t7中的VgsU不會(huì)超過(guò)O [V]，因此開(kāi)關(guān)元件SlU和SlL不會(huì)導(dǎo)通。
[0117]這樣，根據(jù)第二實(shí)施方式，無(wú)論開(kāi)關(guān)元件的特性如何，都能夠提供可同時(shí)實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間的穩(wěn)定確保和低導(dǎo)通損耗的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路。
[0118]實(shí)施例3
[0119]以下，參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的第三實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0120]圖4為相當(dāng)于實(shí)施例1中的圖1的圖，對(duì)與第一實(shí)施方式同一或同等部分標(biāo)注同一符號(hào)并省略說(shuō)明，以下以不同部分為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0121]圖4所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU的不同點(diǎn)在于，在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU中，在FETllU的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極端子之間附加有二極管19U。另外，圖4所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL的不同點(diǎn)在于，在圖1所示的柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL中，在FETllL的漏極端子與開(kāi)關(guān)元件SlL的柵極端子之間附加有二極管19L。此外，將二極管19的陰極端子連接到FETll的漏極端子側(cè)，將陽(yáng)極端子連接到開(kāi)關(guān)元件SI的柵極端子側(cè)。
[0122]根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)二極管19的正向電壓降的量(0.7[V])決定FETllU的漏極端子電壓與開(kāi)關(guān)元件SlU的柵極端子電壓的大小關(guān)系。由此，通過(guò)經(jīng)由漏極、柵極間的電容流入的電流等，防止VgsU、脈沖變壓器22U兩端的電壓變得更高，無(wú)論開(kāi)關(guān)元件的特性如何，都能更穩(wěn)定地確保死區(qū)時(shí)間。
[0123]實(shí)施例4
[0124]在第四實(shí)施方式中，參照?qǐng)D5對(duì)本發(fā)明的使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，圖5的使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置中，作為半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路例示有應(yīng)用圖3的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。在此，對(duì)與其它實(shí)施方式相同或同等部分標(biāo)注同
一符號(hào)。
[0125]圖5中，在圖3的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路附加直流電壓源200、他相電路1000、作為負(fù)載的感應(yīng)器100。此外，他相電路1000與圖3的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路相同地構(gòu)成。具體而言，SiC -JFET S2U和S2L (開(kāi)關(guān)元件)串聯(lián)連接，且SiC — SBD D2U和D2L (二極管)連接于各開(kāi)關(guān)元件的源極、漏極間而構(gòu)成上下橋臂電路。另外，具備與柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU相同結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動(dòng)電路10Ua、和與柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL相同結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動(dòng)電路lOLa、和與脈沖變壓器20相同結(jié)構(gòu)的脈沖變壓器20a、和與驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30相同結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30a。
[0126]而且，連接開(kāi)關(guān)元件SlU的漏極端子與直流電壓源200的正極端子，連接開(kāi)關(guān)元件SlL的源極端子與直流電壓源200的負(fù)極端子，將直流電壓源200的負(fù)極端子與GND連接。
[0127]另外，關(guān)于他相電路1000，連接其開(kāi)關(guān)元件S2U的漏極端子與直流電壓源200的正極端子，連接開(kāi)關(guān)元件S2U的漏極端子與二極管D2U的陰極端子，連接開(kāi)關(guān)元件S2U的源極端子與二極管D2U的陽(yáng)極端子，連接他相電路1000的開(kāi)關(guān)元件S2L的源極端子與直流電壓源200的負(fù)極端子，連接開(kāi)關(guān)元件S2L的漏極端子與二極管D2L的陰極端子，連接開(kāi)關(guān)元件S2L的源極端子與二極管D2L的陽(yáng)極端子。
[0128]進(jìn)而，在此基礎(chǔ)上，連接開(kāi)關(guān)元件S2U的源極端子與開(kāi)關(guān)元件S2L的漏極端子，連接開(kāi)關(guān)元件SlU的源極端子與感應(yīng)器100的第一端子，連接開(kāi)關(guān)元件S2U的源極端子與感應(yīng)器100的第二端子。
[0129]對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2U的柵極端子、源極端子和脈沖變壓器20a的上橋臂次級(jí)繞組，柵極驅(qū)動(dòng)電路IOUa與柵極驅(qū)動(dòng)電路IOU的連接結(jié)構(gòu)同樣地進(jìn)行連接。對(duì)于開(kāi)關(guān)元件S2L的柵極端子、源極端子和脈沖變壓器20a的下橋臂次級(jí)繞組，柵極驅(qū)動(dòng)電路IOLa與柵極驅(qū)動(dòng)電路IOL的連接結(jié)構(gòu)同樣地進(jìn)行連接。對(duì)于柵極驅(qū)動(dòng)電路10Ua、柵極驅(qū)動(dòng)電路IOLa和驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30a，脈沖變壓器20a與脈沖變壓器20的連接結(jié)構(gòu)同樣地進(jìn)行連接。對(duì)于脈沖變壓器20a和接地GND，驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路30a與驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生電路30的連接結(jié)構(gòu)同樣地進(jìn)行連接。
[0130]根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)交替切換開(kāi)關(guān)元件S1U、S1L及S2U、S2L，可在感應(yīng)器100產(chǎn)生交流電流。
[0131]根據(jù)第四實(shí)施方式，無(wú)論開(kāi)關(guān)元件的特性如何，都可以提供同時(shí)實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間的穩(wěn)定確保和低導(dǎo)通損耗的電力轉(zhuǎn)換裝置。
[0132]另外，本實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換裝置不限于作為電力轉(zhuǎn)換裝置的單獨(dú)使用，也可以搭載于DC/DC轉(zhuǎn)換器等的電源裝置。另外，本實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換裝置也可以作為進(jìn)一步多相化的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0133]符號(hào)的說(shuō)明
[0134]SlU:上橋臂的開(kāi)關(guān)元件，SlL:下橋臂的開(kāi)關(guān)元件，DlU:上橋臂的二極管，DlU:下橋臂的二極管，IOU:上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路，IOL:下橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路，IlUUlL:N溝道型 MOSFET，12U、12L、15U、15L、17U、17L:電阻，13U、13L、14U、14L:電容器，16U、16L、19U、19L:二極管，20:脈沖變壓器，21P:脈沖變壓器的初級(jí)繞組，22U:上橋臂的脈沖變壓器的次級(jí)繞組，22L:下橋臂的脈沖變壓器的次級(jí)繞組，30:驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路，31:柵極電源，32:偏磁抑制用電容器，100:感應(yīng)器，200:直流電壓源，1000:他相電路，S2U:他相電路的上橋臂的開(kāi)關(guān)元件，S2L:他相電路的下橋臂的開(kāi)關(guān)元件，D2U:他相電路的上橋臂的二極管，D2L:他相電路的下橋臂的二極管，IOUa:他相電路的上橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路，IOLa:他相電路的下橋臂的柵極驅(qū)動(dòng)電路，20a:他相電路的脈沖變壓器，30a:他相電路的驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生電路。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其具備:由上橋臂和下橋臂形成的橋臂，由使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接而成；和用于驅(qū)動(dòng)各開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 所述橋臂中，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子與第一電源的正極連接，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與第一電源的負(fù)極連接，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子連接， 按每個(gè)所述開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)電路包含:第一電阻和第一電容器并聯(lián)連接且第一端子與開(kāi)關(guān)元件的柵極端子連接的并聯(lián)電路；和FET電路， 所述FET電路，其源極端子與所述并聯(lián)電路的第二端子連接，其柵極端子與第二電容器的一端連接，在其漏極端子與柵極端子之間連接第二電阻，在其漏極端子與所述第二電容器的另一端子之間連接第二電源， 所述第二電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平電源，為包含正值與負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源，構(gòu)成為在對(duì)一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加正值的期間對(duì)另一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加負(fù)值，并且與所述FET電路的柵極端子連接的第二電容器的另一端與所述開(kāi)關(guān)元件的源極端子 連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 所述開(kāi)關(guān)元件為使用碳化硅、氮化鎵或者金剛石這樣的寬禁帶半導(dǎo)體的正常截止結(jié)型FET、MOSFET或者雙極晶體管， 在所述開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)地設(shè)置有第一二極管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 在所述FET電路的漏極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間串聯(lián)連接第二二極管和第二電阻， 所述第二二極管，其陽(yáng)極端子與所述FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陰極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接，向所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子流通正向電流。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于: 在所述FET電路的漏極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間連接第三二極管， 所述第三二極管，其陰極端子與所述FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陽(yáng)極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接。
5.一種使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，所述半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路具備:由上橋臂和下橋臂形成的多個(gè)橋臂，由使用寬禁帶半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接而成；和用于驅(qū)動(dòng)該多個(gè)橋臂的各開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路，該電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于: 所述多個(gè)橋臂的每一個(gè)橋臂中，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子與第一電源的正極連接，下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與第一電源的負(fù)極連接，上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子連接，并且， 在所述多個(gè)橋臂的所述上橋臂的開(kāi)關(guān)元件的源極端子與下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的漏極端子的連接點(diǎn)之間連接有負(fù)載， 按每個(gè)所述開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的柵極驅(qū)動(dòng)電路包含:第一電阻和第一電容器并聯(lián)連接且第一端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子連接的并聯(lián)電路；和FET電路， 所述FET電路，其源極端子與所述并聯(lián)電路的第二端子連接，其柵極端子與第二電容器的一端連接，在其漏極端子與柵極端子之間連接第二電阻，在其漏極端子與所述第二電容器的另一端子之間連接第二電源， 所述第二電源為由零電位、正值和負(fù)值構(gòu)成的三電平電源，為包含正值與負(fù)值之間為零電位的期間的交變電源，構(gòu)成為在對(duì)驅(qū)動(dòng)上下橋臂的開(kāi)關(guān)元件的兩組柵極驅(qū)動(dòng)電路中一方的柵極驅(qū)動(dòng)電路施加正值的期間，對(duì)另一方的柵極驅(qū)動(dòng)路施加負(fù)值，并且與所述FET電路的柵極端子連接的第二電容器的另一端與所述開(kāi)關(guān)元件的源極端子連接。
6.如權(quán)利要求5所述的使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于: 所述開(kāi)關(guān)元件為使用碳化硅、氮化鎵或者金剛石這樣的寬禁帶半導(dǎo)體的正常截止結(jié)型FET、MOSFET或者雙極晶體管， 在所述開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)地設(shè)置有第一二極管。
7.如權(quán)利要求5或6所述的使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于: 在所述FET電路的漏極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間串聯(lián)連接第二二極管和第二電阻， 所述第二二極管，其陽(yáng)極端子與所述FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陰極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接，向所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子流通正向電流。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的使用半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于: 在所述FET電路的漏極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子之間連接第三二極管， 所述第三二極管，其陰極端子與所述FET電路的漏極端子側(cè)連接，其陽(yáng)極端子與所述開(kāi)關(guān)元件的柵極端子側(cè)連接。
【文檔編號(hào)】H01L27/04GK103733500SQ201180072862
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】畑中步, 加藤薰, 石川勝美, 丸直樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所