專利名稱：開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對半導體集成電路裝置等中搭載的開關(guān)設備進行驅(qū)動控制的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置，特別涉及對柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或者雙極晶體管那樣向柵極或基極施加偏壓時流過柵極電流或基極電流的開關(guān)設備進行驅(qū)動控制(開關(guān)驅(qū)動)的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置。
背景技術(shù)：
圖6是表示JP特開2009-11049號公報(專利文獻1)公開的現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的框圖。圖6所示的現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，是適合于對IGBT或MOS晶體管等的控制端子即柵極端子為高阻抗的開關(guān)設備進行開關(guān)驅(qū)動的開關(guān)設備驅(qū)動裝置。該開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，抑制因閾值電壓(密勒電壓)相對于開關(guān)設備的柵極電壓的偏差而引起的開關(guān)速度 (輸出電壓的變化率(slew rate))的偏差。以下，對該現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置進行說明。如圖6所示，開關(guān)設備驅(qū)動裝置51的輸出端子與開關(guān)設備50的柵極端子連接。開關(guān)設備驅(qū)動裝置51具備判定/切換電路52，輸入柵極控制信號和開關(guān)設備50的柵極電壓；恒電流脈沖柵極驅(qū)動電路53，輸入來自判定/切換電路52的導通恒電流/關(guān)斷恒電流的控制信號；和恒電壓脈沖柵極驅(qū)動電路M，輸入來自判定/切換電路52的導通恒電壓/ 關(guān)斷恒電壓的控制信號。恒電流脈沖柵極驅(qū)動電路53具有導通恒電流電路和關(guān)斷恒電流電路，恒電壓脈沖柵極驅(qū)動電路M具有導通恒電壓電路和關(guān)斷恒電壓電路。開關(guān)設備驅(qū)動裝置51中的導通恒電流電路、關(guān)斷恒電流電路、導通恒電壓電路、關(guān)斷恒電壓電路各自的輸出，與開關(guān)設備驅(qū)動裝置51的輸出端子連接，來自上述4個恒電流/恒電壓電路其中一個電路的輸出信號適時輸出至開關(guān)設備50的柵極。圖7是圖6所示的開關(guān)設備驅(qū)動裝置51的動作說明圖。根據(jù)輸入至開關(guān)設備驅(qū)動裝置51的柵極控制信號和柵極設備50的柵極電壓，開關(guān)設備驅(qū)動裝置51的輸出信號即柵極驅(qū)動信號切換為導通恒電流電路、導通恒電壓電路、關(guān)斷恒電流電路、關(guān)斷恒電壓電路的4個輸出中的任意一個輸出。開關(guān)設備50的導通/關(guān)斷的切換動作時的輸出電壓(即圖7所示的開關(guān)設備50的集電極電壓)的下降或上升的變化率，由開關(guān)設備50的柵極電流和圖6中未圖示的柵極/集電極間的電容值決定。在圖6的開關(guān)設備驅(qū)動裝置51中，在柵極控制信號的導通/關(guān)斷切換時的開關(guān)設備50的導通/關(guān)斷的切換動作時，開關(guān)設備50的柵極始終由恒電流脈沖柵極驅(qū)動電路53 進行恒電流驅(qū)動。因此，開關(guān)設備50的導通/關(guān)斷切換動作時的輸出電壓的變化率并不依賴于開關(guān)設備50的閾值電壓(密勒電壓)的偏差。因此，即便閾值電壓(密勒電壓)相對于開關(guān)設備50的柵極電壓出現(xiàn)偏差，圖6所示的開關(guān)設備驅(qū)動裝置51也能夠抑制變化率的值占據(jù)較大比重的開關(guān)速度的偏差。另一方面，為了使開關(guān)設備50的輸出電壓的變化率成為希望的值，需要將由導通恒電流電路和關(guān)斷恒電流電路構(gòu)成的恒電流脈沖柵極驅(qū)動電路53的恒電流值設定得較大。為此，需要將導通恒電流電路的電源電壓設定得較高，需要將關(guān)斷恒電流電路的地電壓相對于開關(guān)設備50的發(fā)射極電壓設定為負電壓。因此，若即便開關(guān)設備50從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)、或者從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)的遷移動作狀態(tài)結(jié)束，依然持續(xù)恒電流驅(qū)動時，則會對開關(guān)設備50的柵極端子施加較大的正向電壓、或反向電壓，有可能破壞開關(guān)設備50的柵極氧化膜，裝置可靠性有可能受損?？紤]到以上這點，現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，在開關(guān)設備50從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)、或者從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)的遷移動作狀態(tài)結(jié)束的時間點，通過從導通恒電流電路切換至導通恒電壓電路、或者從關(guān)斷恒電流電路切換至關(guān)斷恒電壓電路，由此將開關(guān)設備50的柵極端子的驅(qū)動方式從恒電流驅(qū)動切換至恒電壓驅(qū)動。這樣，在現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，通過對柵極端子電壓進行鉗位來實現(xiàn)開關(guān)設備的柵極氧化膜的保護。如上所述，在現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，即便開關(guān)設備的閾值電壓出現(xiàn)偏差，也能夠抑制開關(guān)設備的開關(guān)速度的偏差，并且保護開關(guān)設備的柵極氧化膜。[專利文獻1]JP特開2009-11049號公報但是，作為由圖6所示的現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置驅(qū)動的開關(guān)設備，在使用像柵極利用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或者雙極晶體管那樣對柵極或基極施加偏壓時流過柵極電流或基極電流的開關(guān)設備的情況下，存在以下說明的很大的問題。圖8表示柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FET的等效電路圖。如圖8所示，在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET中，構(gòu)成為在柵極/源極間以及柵極/漏極間存在二極管。因此，在圖6所示的現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，將圖8所示的FET作為開關(guān)設備使用的情況下，在由恒電壓電路進行動作時流入不需要的柵極電流。同樣的現(xiàn)象不僅在將上述這種FET用于開關(guān)設備的情況下發(fā)生，在使用雙極晶體管時也發(fā)生。在開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，在使上述這種的開關(guān)設備進行導通/關(guān)斷動作，從而使該開關(guān)設備的輸出電壓的極性遷移時，為了以希望的開關(guān)速度(輸出電壓的變化率)使開關(guān)設備進行動作，需要柵極電流。另一方面，在由圖6所示的現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的恒電壓電路驅(qū)動開關(guān)設備的柵極端子的狀態(tài)下，也就是開關(guān)設備完全處于導通動作狀態(tài)或關(guān)斷動作狀態(tài)下，對于 IGBT或MOS晶體管來說本來是不需要柵極電流的。此外，在柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FET等的情況下，在穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)時，僅需要確保驅(qū)動漏極電流的VGS電壓的柵極電流或用于驅(qū)動集電極電流的基極電流，在上述開關(guān)設備驅(qū)動裝置的恒電壓電路動作時，流入開關(guān)設備柵極端子的柵極電流成為開關(guān)設備以及開關(guān)設備驅(qū)動裝置中多余的功率損失。這一點在將雙極晶體管用于開關(guān)設備的情況下也存在同樣問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中的問題，提供一種開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置，對在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET等那樣向柵極施加偏壓時流過柵極電流的開關(guān)設備進行驅(qū)動，即便開關(guān)設備的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制該開關(guān)設備的輸出電壓的變化率偏差，從而抑制開關(guān)速度的偏差，并且防止在開關(guān)設備穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)下因不必要的柵極電流引起的功率損失，容易設定希望的變化率。此外，本發(fā)明中，作為開關(guān)設備不僅包括柵極中使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET，還包括雙極晶體管。本發(fā)明所涉及的第1發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，與為了驅(qū)動負載需要柵極電流或基極電流的開關(guān)設備的柵極或基極連接，該開關(guān)設備驅(qū)動裝置根據(jù)所輸入的柵極控制信號向所述柵極或所述基極輸出驅(qū)動電流，該驅(qū)動電流使所述開關(guān)設備進行導通/關(guān)斷動作， 所述開關(guān)設備驅(qū)動裝置構(gòu)成為具備控制電流提供電路，與電源側(cè)連接，根據(jù)所述柵極控制信號的高電平或低電平，向所述柵極或所述基極提供輸出驅(qū)動電流；控制電流吸收電路，與接地側(cè)連接，根據(jù)所述柵極控制信號的低電平或高電平，向所述柵極或所述基極吸收輸出驅(qū)動電流；和I/F電路，輸入所述柵極控制信號，生成輸出至所述控制電流提供電路的第1 驅(qū)動信號和輸出至所述控制電流吸收電路的第2驅(qū)動信號。所述控制電流提供電路根據(jù)所述第1驅(qū)動信號，在開關(guān)設備的開關(guān)動作的導通動作初期的階段、和該開關(guān)動作結(jié)束后的階段，將提供輸出至所述開關(guān)設備的柵極或基極的驅(qū)動電流設定為不同的值。這樣構(gòu)成的第1方面的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在通過柵極控制信號使開關(guān)設備從關(guān)斷狀態(tài)向?qū)顟B(tài)進行遷移動作時，能夠?qū)㈤_關(guān)設備的輸出電壓的變化率(開關(guān)速度)設定為希望的值。此外， 第1發(fā)明中的第1驅(qū)動信號和第2驅(qū)動信號作為后述的“具體實施方式
”中的例示，分別表示為輸入驅(qū)動信號(UD)和輸入驅(qū)動信號(LD)。本發(fā)明所涉及的第2發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，所述第1發(fā)明中的所述開關(guān)設備可以是在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或者雙極晶體管。這樣構(gòu)成的第2發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在開關(guān)設備結(jié)束開關(guān)動作處于穩(wěn)定的導通狀態(tài)時，能夠?qū)艠O使用P 型區(qū)域或肖特基電極的FET或雙極晶體管中的特有特性、即為了維持負載驅(qū)動所需的柵極電流或基極電流設定為合適的電流值。在本發(fā)明所涉及的第3發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，對于所述第1發(fā)明中的所述控制電流提供電路向所述開關(guān)設備的柵極或基極提供輸出的驅(qū)動電流，可以在輸出最初的第1階段維持所設定的第1恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度；在所述開關(guān)設備的開關(guān)動作結(jié)束后處于導通狀態(tài)的規(guī)定的延遲時間經(jīng)過之后的第2階段，變更至所述開關(guān)設備為了維持負載驅(qū)動而需要的第2恒電流值，該第2恒電流值小于所述第1恒電流值。這樣構(gòu)成的第3發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，因為由恒電流對開關(guān)設備的柵極電流或基極電流進行驅(qū)動，因此變化率不依賴于開關(guān)設備的閾值電壓的偏差。在本發(fā)明所涉及的第4發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，所述控制電流提供電路具有多個提供用途恒流源，從所述多個提供用途恒流源的一個提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的第1驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，從其他提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的第3驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述第3驅(qū)動信號是由所述第1驅(qū)動信號和使所述第1驅(qū)動信號進行規(guī)定時間延遲之后的延遲信號波形形成得到。這樣構(gòu)成的第4發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在開關(guān)設備結(jié)束開關(guān)動作處于穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)時， 能夠?qū)榱司S持負載驅(qū)動所需的柵極電流或基極電流設定為合適的電流值，另外因為由恒電流對開關(guān)設備的柵極電流或基極電流進行驅(qū)動，因此變化率不依賴于開關(guān)設備的閾值電壓的偏差。此外，第4發(fā)明中的第1驅(qū)動信號、第3驅(qū)動信號以及延遲信號作為后述的“具體實施方式
”中的例示，分別表示成輸入驅(qū)動信號(UD)、驅(qū)動信號(UM)、以及信號(UDL)。本發(fā)明所涉及第5發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，對于所述控制電流吸收電路向所述開關(guān)設備的柵極或基極吸收輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1階段維持所設定的第3 恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度；在所述開關(guān)設備的開關(guān)動作結(jié)束后處于關(guān)斷狀態(tài)的規(guī)定的延遲時間經(jīng)過之后的第2階段，處于低阻抗狀態(tài)，具有足以吸入流經(jīng)所述柵極或所述基極的容性電流的電流能力。這樣構(gòu)成的第5發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在通過柵極控制信號使開關(guān)設備從導通狀態(tài)遷移至關(guān)斷狀態(tài)時，能夠?qū)㈤_關(guān)設備的輸出電壓的變化率(開關(guān)速度)設定為希望的值。此外，因為由恒電流對開關(guān)設備的柵極電流或基極電流進行驅(qū)動，因此變化率不依賴于開關(guān)設備的閾值電壓的偏差。在本發(fā)明所涉及的第6發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，所述第5發(fā)明中的所述控制電流吸收電路具有吸收用途恒流源，用于使所述開關(guān)設備的柵極或基極的電荷放電；和吸收晶體管，在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時，具備足以吸入流經(jīng)所述開關(guān)設備的柵極或基極的容性電流的電流能力。從所述吸收用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的吸收輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流吸收電路的第2驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述吸收晶體管構(gòu)成為由第4驅(qū)動信號進行導通/關(guān)斷控制，該第4驅(qū)動信號是由輸入至所述控制電流吸收電路的所述第2驅(qū)動信號和使所述第2驅(qū)動信號進行規(guī)定時間延遲之后的延遲信號波形形成得到。這樣構(gòu)成的第6發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在通過控制電流吸收電路的吸收晶體管的作用開關(guān)設備處于穩(wěn)定的關(guān)斷動作狀態(tài)時，即便在經(jīng)由FET或雙極晶體管的漏極 /柵極間或集電極/基極間的電容向柵極或基極流入容性電流的狀態(tài)下，也能夠?qū)⒃撻_關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓維持在該開關(guān)設備的關(guān)斷狀態(tài)的電壓。該效果的作用在于，在將由開關(guān)設備驅(qū)動裝置和開關(guān)設備構(gòu)成的一組半導體裝置在低壓側(cè)和高壓側(cè)串聯(lián)累積兩級的結(jié)構(gòu)的半橋、H橋、三相變換器電路等中，可避免低壓側(cè)和高壓側(cè)的2個開關(guān)設備同時進行導通動作的直通(貫通模式)的危險。此外，第6發(fā)明中的第2驅(qū)動信號、第4驅(qū)動信號以及延遲信號作為后述的“具體實施方式
”中的例示，分別表示成輸入驅(qū)動信號(LD)、驅(qū)動信號(LD2)、以及信號(LDL)。本發(fā)明所涉及的第7發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置在第1發(fā)明的基礎上，所述開關(guān)設備驅(qū)動裝置具備遲滯比較器，具有高電平和低電平的2個閾值電壓，對所述閾值電壓和輸入至反相輸入端子的所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓進行比較，所述遲滯比較器的輸出被輸入至所述控制電流提供電路和所述控制電流吸收電路，根據(jù)所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓，控制從所述控制電流提供電路和所述控制電流吸收電路輸出至所述開關(guān)設備的柵極或基極的驅(qū)動電流。這樣構(gòu)成的第7發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在由柵極控制信號使開關(guān)設備從關(guān)斷狀態(tài)遷移至導通狀態(tài)或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)時，能夠?qū)㈤_關(guān)設備的輸出電壓的變化率(開關(guān)速度)設定為希望的值。在本發(fā)明所涉及的第8發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，對于所述第7發(fā)明中的所述控制電流提供電路向所述開關(guān)設備的柵極或基極提供輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1 階段，維持所設定的第1恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度；在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓超過所述遲滯比較器的所述高電平閾值電壓的第2階段，變更至為了所述開關(guān)設備維持負載驅(qū)動所需要的第2恒電流值，該第2恒電流值小于所述第1 恒電流值。這樣構(gòu)成的第8發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置在開關(guān)設備結(jié)束開關(guān)動作處于穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)時，能夠?qū)榱司S持負載驅(qū)動所需的柵極電流或基極電流設定為合適的電流值，能夠?qū)崿F(xiàn)不需要功率損失的削減。
在本發(fā)明所涉及的第9發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，所述第8發(fā)明中的所述控制電流提供電路具有多個提供用途恒流源，從所述多個提供用途恒流源的一個提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的所述第 1驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，從其他提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，由于所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓超過所述遲滯比較器的高電平閾值電壓而被導通/關(guān)斷控制。這樣構(gòu)成的第9發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，因為由恒電流對開關(guān)設備的柵極電流或基極電流進行驅(qū)動，因此變化率不依賴于開關(guān)設備的閾值電壓的偏差。此外，第9發(fā)明中的第1驅(qū)動信號作為后述的“具體實施方式
”中的例示，表示成輸入驅(qū)動信號(LD)。在本發(fā)明所涉及的第10發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，對于所述第7發(fā)明中的所述控制電流吸收電路向所述開關(guān)設備的柵極或基極吸收輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第 1階段維持所設定的第3恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度；在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓低于所述遲滯比較器的低電平閾值電壓的第2階段，處于低阻抗狀態(tài)，具有足以吸入在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時流經(jīng)所述柵極或所述基極的容性電流的電流能力。這樣構(gòu)成的第10發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在通過柵極控制信號使開關(guān)設備從導通狀態(tài)遷移至關(guān)斷狀態(tài)時，能夠?qū)㈤_關(guān)設備的輸出電壓的變化率(開關(guān)速度)設定為希望的值。此外，因為由恒電流對開關(guān)設備的柵極電流或基極電流進行驅(qū)動，因此變化率不依賴于開關(guān)設備的閾值電壓的偏差。在本發(fā)明所涉及的第11發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，所述第10發(fā)明中的所述控制電流吸收電路具有吸收用途恒流源，用于使所述開關(guān)設備的柵極或基極的電荷放電； 和吸收晶體管，在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時，具備足以吸入流經(jīng)所述開關(guān)設備的柵極或基極的容性電流的電流能力。從所述吸收用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的吸收輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流吸收電路的第2驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述吸收晶體管在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓低于所述遲滯比較器的低電平閾值電壓時被導通關(guān)斷控制。另外，所謂所述的容性電流，是指通過開關(guān)設備的的漏極/柵極間或者集電極/基極間的電容流入柵極或基極的電流。這樣構(gòu)成的第11發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在通過控制電流吸收電路的吸收晶體管的作用，開關(guān)設備處于穩(wěn)定的關(guān)斷動作狀態(tài)時，即便在經(jīng)由FET或雙極晶體管的漏極/柵極間或集電極/基極間的電容向柵極或基極流入容性電流的狀態(tài)下，也能夠?qū)⒃撻_關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓維持在該開關(guān)設備的關(guān)斷狀態(tài)的電壓。該效果的作用在于，在將由開關(guān)設備驅(qū)動裝置和開關(guān)設備構(gòu)成的一組半導體裝置在低壓側(cè)和高壓側(cè)串聯(lián)累積兩級的結(jié)構(gòu)的半橋、H橋、三相變換器電路等中，可避免低壓側(cè)和高壓側(cè)的2個開關(guān)設備同時進行導通動作的直通(貫通模式)的危險。此外，第11發(fā)明中的第2驅(qū)動信號作為后述的“具體實施方式
”中的例示，表示成輸入驅(qū)動信號(LD)。本發(fā)明所涉及的第12發(fā)明的半導體裝置可構(gòu)成為具備所述第1發(fā)明至第11發(fā)明中的開關(guān)設備驅(qū)動裝置、以及由該開關(guān)設備驅(qū)動裝置進行驅(qū)動控制的開關(guān)設備。這樣構(gòu)成的第12發(fā)明的半導體裝置即便在開關(guān)設備的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制開關(guān)速度的偏差，防止因開關(guān)設備的穩(wěn)定導通動作狀態(tài)下不必要的柵極電流引起的功率損失，可構(gòu)成容易設定希望的變化率、并且實現(xiàn)了節(jié)能化的可靠性高的裝置。本發(fā)明的新的特征是權(quán)利要求書中特別記載的部分，而對于結(jié)構(gòu)和內(nèi)容雙方，通過結(jié)合其他目的和特征與附圖一起閱讀以下的詳細說明，能夠更好地理解評價本發(fā)明。本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置達到的效果在于通過對作為驅(qū)動控制對象的開關(guān)設備的柵極或基極進行恒電流驅(qū)動，由此即便在該開關(guān)設備的工作點的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)、或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)時的開關(guān)設備的輸出電壓的變化率偏差，從而能夠抑制開關(guān)速度的偏差，并且防止因開關(guān)設備的穩(wěn)定導通動作狀態(tài)下不必要的柵極電流或基極電流引起的功率損失，從而容易設定希望的變化率。此外，本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，特別是在驅(qū)動柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的 FET、或者雙極晶體管這種為了驅(qū)動負載需要柵極電流或基極電流的開關(guān)設備時可達到很好的效果。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的第1實施方式的具體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是表示第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中的各信號等的關(guān)系的時序波形圖。圖3是表示第1實施方式和第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中的控制電流提供電路的恒電流源的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是表示本發(fā)明所涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的第2實施方式的具體結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是表示第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中的各信號等的關(guān)系的時序波形圖。圖6是表示現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖7是現(xiàn)有的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的動作說明圖。圖8是柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FET的等效電路圖。圖中1、30開關(guān)設備驅(qū)動裝置2第1延遲電路3第2延遲電路4變換器5 二輸入NOR電路6 二輸 AND 電路7、8、13開關(guān)電路9吸收晶體管10 負載11開關(guān)設備Ila FET12功率電源14、15、16、42、43、44 恒電流源20、31 I/F 電路21,40控制電流提供電路
22、41控制電流吸收電路32遲滯比較器
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置、以及具備該開關(guān)設備驅(qū)動裝置和開關(guān)設備的半導體裝置的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。此外，本發(fā)明并不限定于以下實施方式中記載的具體結(jié)構(gòu)，而是包括根據(jù)與實施方式中說明的技術(shù)思想相同的技術(shù)思想和本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)常識而構(gòu)成的部分。第1實施方式圖1表示本發(fā)明涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置的第1實施方式的具體的結(jié)構(gòu)框圖。以下，利用圖1對本發(fā)明涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的第1實施方式進行說明。對開關(guān)設備11進行導通/關(guān)斷(0N/0FF)驅(qū)動(開關(guān)動作)的開關(guān)設備驅(qū)動裝置 1構(gòu)成為具備I/F(接口)電路20，輸入柵極控制信號(GC)；控制電流提供電路(control current source circuit) 21，輸入來自I/F電路20的信號(UD)，與電源側(cè)(VCC)連接；和控制電流吸收電路(controlcurrent sink circuit) 22，輸入來自I/F電路20的信號(LD)， 與接地側(cè)連接?？刂齐娏魈峁╇娐?1和控制電流吸收電路22的輸出，作為開關(guān)設備驅(qū)動裝置1的輸出，輸入至開關(guān)設備11的柵極端子(G)。在第1實施方式中，作為開關(guān)設備11， 以柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FETlla進行了說明，但作為由本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置進行導通/關(guān)斷驅(qū)動的開關(guān)設備11，雙極晶體管也適用。在第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1中，I/F電路20輸入柵極控制信號(GC)， 生成控制電流提供電路21的輸入驅(qū)動信號(UD)、和控制電流吸收電路22的輸入驅(qū)動信號 (LD)?？刂齐娏魈峁╇娐?1根據(jù)所輸入的輸入驅(qū)動信號(UD)的高電平(H)或低電平(L)， 將柵極電流(IG)輸出(提供輸出；source output)至開關(guān)設備11的FETlla的柵極端子 (G)?？刂齐娏魑针娐?2根據(jù)所輸入的輸入驅(qū)動信號(LD)的低電平或高電平，將柵極電流(IG)輸出(吸收輸出；sink output)至開關(guān)設備11的FETlla的柵極端子(G)。這樣， 控制電流提供電路21和控制電流吸收電路22各自的輸出，經(jīng)由開關(guān)設備驅(qū)動裝置1的輸出端子與FETlla的柵極端子(G)連接?？刂齐娏魈峁╇娐?1具備2個恒電流源14、15。其中一個恒流源14中，設有由輸入驅(qū)動信號(UD)驅(qū)動控制的開關(guān)電路7，恒電流源14的恒電流(Il)根據(jù)輸入驅(qū)動信號(UD)提供輸出至FETlla的柵極端子(G)。在另一個恒電流源15中，設有由驅(qū)動信號 (UD2)驅(qū)動控制的開關(guān)電路8，該驅(qū)動信號(UM)由輸入驅(qū)動信號(UD)、和使該輸入驅(qū)動信號(UD)延遲規(guī)定延遲時間DTl之后的信號(UDL)進行波形成形得到。該開關(guān)電路8由驅(qū)動信號(UD2)進行驅(qū)動控制，由此恒流源15的恒電流(12)與恒電流(Il)同時被提供輸出至FETlla的柵極端子(G)，并且經(jīng)過規(guī)定的延遲時間DTl之后，對FETlla的柵極端子(G) 的供給被截斷。此外，在圖1中，對利用第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1中的控制電流提供電路21的2個恒電流源14、15和開關(guān)電路7、8向FETlla的柵極端子(G)進行提供輸出的電路結(jié)構(gòu)進行了說明，也可以具體例示出圖3所示的電路結(jié)構(gòu)。在圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中構(gòu)成為具有2個恒電流源(II、12)和多個雙極型晶體管，輸入驅(qū)動信號(UD、UD2)，從一個電流輸出端子輸出柵極電流(IG)。在圖3的例示中，利用多個雙極型晶體管，由驅(qū)動信號(UD、UD》控制柵極電流(IG)，但也可以將這些雙極型晶體管置換為MOS型晶體管而構(gòu)成，可達到同樣的效果。圖2是表示柵極控制信號(GC)、驅(qū)動信號(UD、LD、UDL、UD2)、柵極電流(IG)、恒電流(11、12)等的關(guān)系的時序波形圖。利用圖2所示的時序波形圖，對向作為開關(guān)設備11的 FETlla的柵極端子(G)提供輸出柵極電流(IG)的機制進行詳細說明。此外，在本發(fā)明涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1中，對構(gòu)成為圖2的時序波形圖中柵極控制信號(GC)為高電平時提供輸出柵極電流(IG)的例子進行說明，但也可以構(gòu)成為在柵極控制信號(GC)為低電平時提供輸出柵極電流(IG)。此外，在第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1中，圖2所示的各信號的極性未必是按照圖2所示的極性，也可以是這些信號的相反極性，或者各信號間的相對的極性關(guān)系還可以不是按照圖2的極性關(guān)系。這是因為這些信號涉及的具體的極性關(guān)系與控制電流提供電路21和控制電流吸收電路22的電路設計這種用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的的機構(gòu)相關(guān)，而與本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的目的無關(guān)。如圖2的時序波形圖所示，當柵極控制信號(GC)為高電平時，I/F電路20使控制電流吸收電路22的輸入驅(qū)動信號(LD)為低電平，從該時刻起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間DS之后使控制電流提供電路21的輸入驅(qū)動信號(UD)為高電平。在控制電流提供電路21和控制電流吸收電路22中，如果輸入驅(qū)動信號(UD、LD)為高電平，則各自的動作被激活，處于能輸出各恒電流II、12、13的狀態(tài)。此外，I/F電路20并不同時切換各輸入驅(qū)動信號(UD、LD)的極性，而是錯開了延遲時間DS從而不重復地進行切換，這是為了避免從控制電流提供電路21和控制電流吸收電路22同時輸出恒電流。不過，在控制電流提供電路21和控制電流吸收電路22中，若是同時輸出恒電流沒有問題，也可以在柵極控制信號(GC)變?yōu)楦唠娖降耐瑫r，I/F電路20使控制電流吸收電路22的輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)榈碗娖?，同時使控制電流提供電路21的輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)楦唠娖?。當輸入?qū)動信號(UD)變?yōu)楦唠娖綍r，恒電流Il經(jīng)由開關(guān)電路7輸入至FETlla的柵極端子(G)。輸入驅(qū)動信號(UD)的翻轉(zhuǎn)信號和由第1延遲電路2使上述輸入驅(qū)動信號 (UD)延遲了延遲時間DTl之后的信號(UDL)輸入至二輸入NOR電路5，形成驅(qū)動信號(UD2)。驅(qū)動信號(UD2)為從輸入驅(qū)動信號(UD)的上升沿起在延遲時間DTl為高電平的信號。僅在該信號(UD2)為高電平的期間，恒電流12輸出至FETlla的柵極端子(G)。作為以上所說明的作用結(jié)果，在柵極控制信號(GC)變?yōu)楦唠娖街螅谘舆t時間 DS后，下述式⑴的柵極電流(IG)流入FETlla的柵極端子(G)。IG = 11+12· · · (1)如上述那樣，柵極電流(IG)流入FETlla的柵極端子(G)之后，在延遲時間DTl后， 下述式O)的柵極電流(IG)流入柵極端子(G)。IG = Il· · ·⑵如上所述，在柵極控制信號(GC)為高電平的期間，輸入驅(qū)動信號(LD)為低電平， 控制電流吸收電路32的恒電流13并不輸出至FETlla的柵極端子(G)。接下來，當柵極控制信號(GC)變化至低電平時，在延遲時間DS之后，輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)榈碗娖?，進一步在延遲時間DS之后輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)楦唠娖?。與上述的說明同樣，這是為了避免控制電流吸收電路22和控制電流提供電路21處于同時輸出的狀態(tài)。如果控制電流吸收電路22和控制電流提供電路21同時輸出不存在問題，也可以在柵極控制信號(GC)變?yōu)榈碗娖綍r，I/F電路20使控制電流提供電路21的輸入驅(qū)動信號(UD) 為低電平，同時使控制電流吸收電路22的輸入驅(qū)動信號(LD)為高電平。如根據(jù)圖1所理解的那樣，若輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)榈碗娖?，由此?qū)動信號(UD2) 一定為低電平，控制電流提供電路21的恒電流11、12不會輸出至FETlla的柵極端子(G)。 另一方面，若輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)楦唠娖?，由此控制電流吸收電?2的恒電流13輸出至FETlla的柵極端子(G)。輸入驅(qū)動信號(LD)以及由第2延遲電路3使輸入驅(qū)動信號(LD)延遲了延遲時間 DT2之后的信號(LDL)輸入至二輸入AND電路6，從而通過“與”邏輯形成驅(qū)動信號(LD2)。 所形成的驅(qū)動信號仏擬)是從輸入驅(qū)動信號(LD)的上升沿起延遲了延遲時間DT2之后的信號。輸入驅(qū)動信號(LD)和驅(qū)動信號(LM)的下降沿是相同定時。在該驅(qū)動信號(LD2) 為高電平的期間，吸收晶體管9的柵極電壓為高電平，吸收晶體管9處于導通狀態(tài)。作為上述所說明的作用結(jié)果，在柵極控制信號(GC)變?yōu)榈碗娖街?，在延遲時間 DS的2倍時間以后，也就是從輸入驅(qū)動信號(LD)上升至高電平時起，從FETlla的柵極端子 (G)抽出下述式3的柵極電流(IG)。IG = 13· · · (3)如上所述，從FETlla的柵極端子(G)抽出柵極電流(IG)，從輸入驅(qū)動信號(LD)上升至高電平起在延遲時間DT2之后，吸收晶體管9變?yōu)閷顟B(tài)，柵極端子(G)處于吸收電流能力較高的低阻抗狀態(tài)，大致被固定在地電壓。在本發(fā)明所涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，構(gòu)成為上述的恒電流 I1、I2、I3的值、第1延遲電路2的延遲時間DT1、以及第2延遲電路3的延遲時間DT2可任意設定。因而，本發(fā)明所涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置即便在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)、或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)的遷移動作時的FETlla的輸出電壓的變化率的偏差， 也就是能夠抑制開關(guān)速度的偏差。此外，在上述那樣構(gòu)成的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，能夠容易地將 FETlla從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)的遷移動作時、或從導通切換至關(guān)斷的遷移動作時的輸出電壓的變化率設定為希望的值。再有，在第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，作為開關(guān)設備的FETlla處于穩(wěn)定的導通狀態(tài)時，由此該FETlla的柵極端子(G)中不會流入不必要的柵極電流(IG)，防止功率損失。以下，對第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)中，與如上述那樣能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)速度的偏差抑制、輸出電壓的變化率的設定容易性、以及開關(guān)設備處于穩(wěn)定導通狀態(tài)時的防止功率損失相關(guān)的動作原理進行說明。如圖2所示，柵極控制信號(GC)從低電平變化至高電平之后，一個輸入驅(qū)動信號 (LD)變?yōu)榈碗娖?，另一個輸入驅(qū)動信號(UD)在延遲時間DS之后變?yōu)楦唠娖健＿@樣，當輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)楦唠娖綍r，F(xiàn)ETlla的柵極端子(G)中開始流入柵極電流(IG)。此時的柵極電流(IG)為式(1)所示的電流值(11+12)。其結(jié)果，柵極端子電壓因柵極電流(IG) 的流入而上升，不久該FETlla處于導通狀態(tài)達到開始導通動作的VGSon (參照圖2)。從此時刻起，F(xiàn)ETlla從關(guān)斷狀態(tài)，經(jīng)過開始驅(qū)動與圖1所示的FET Ila的漏極端子(D)連接的負載10的過渡狀態(tài)，達到完全驅(qū)動負載10的導通動作的狀態(tài)。另一方面，作為FETlla的輸出電壓的漏極電壓(VDS)，變?yōu)樵贔ETlla關(guān)斷狀態(tài)下與負載10的另一端連接的功率電源12的電壓(VS)。在FETlla進行導通動作的狀態(tài)下， FETlla的漏極電壓(VDS)達到由FETlla的導通電阻、負載10、電壓(VS)決定的導通電壓。 該導通電壓是接近OV的電壓。在此敘述的FETlla的輸出電壓(漏極電壓)的下降變化率是指FETlla的漏極電壓(VDQ從電壓(VQ直至達到導通電壓的時間傾斜度。在FETlla的柵極電壓達到VGSon 電壓之后，F(xiàn)ETlla開始驅(qū)動負載10的過渡狀態(tài)中，柵極電流(IG)并不對FETlla的柵極電容(未圖示)進行電荷充電，為了使FETlla的漏極電壓開始從電壓(VS)向?qū)妷合陆担?柵極電流(IG)的大部分流入FETlla的柵極/漏極間電容(未圖示)。由于該現(xiàn)象，柵極/ 漏極間電容的兩端電壓下降，作為FETlla的輸出電壓的漏極電壓下降。由以上說明可知，下降變化率可利用柵極電流(IG)和FETlla的柵極/漏極間電容由以下的近似式表現(xiàn)。下降變化率=柵極電流(IG)/(FETlla的柵極/漏極間電容)· · ·至此，關(guān)于FETlla從關(guān)斷狀態(tài)直至導通動作的狀態(tài)的過渡狀態(tài)，對能夠利用式 (4)近似下降變化率的關(guān)系式進行了說明。這點對于FETlla從導通動作狀態(tài)直至關(guān)斷狀態(tài)的過渡狀態(tài)下的上升變化率也同樣成立。由于其動作原理基本上相同，因此省略其說明。如根據(jù)上述式(4)所理解的那樣，變化率不依賴于FETlla的閾值電壓。因此，如果設計成本發(fā)明涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1中的恒電流II、12、13的電流值不依賴于該開關(guān)設備驅(qū)動裝置1的輸出電壓(也就是FETlla的柵極電壓)，則第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1，即便在FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差的情況下，F(xiàn)ETlla的輸出電壓的變化率也不會出現(xiàn)偏差，可抑制開關(guān)速度的偏差。此外，在第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，如根據(jù)圖2所理解的那樣，決定 FETlla從關(guān)斷狀態(tài)至導通狀態(tài)的下降變化率的柵極電流(IG)是上述式(1)中的“IG”。此外，決定FETlla從導通動作切換至關(guān)斷狀態(tài)的上升變化率的柵極電流(IG)是上述式(3) 中的“IG”。因此，在將下降變化率設定為希望的值的情況下，考慮作為開關(guān)設備驅(qū)動裝置1 的驅(qū)動對象的FETlla的柵極/漏極間電容，將電流值(11+12)設定為適當?shù)闹导纯?。此外?在將上升變化率設定為希望的值的情況下，同樣地將電流值(1 設定為適當?shù)闹导纯?。如圖2所示，通過對第1延遲電路2的延遲時間DTl進行適當設定，在FETlla為導通動作狀態(tài)中，完全驅(qū)動負載10的狀態(tài)下(負載驅(qū)動維持狀態(tài))，能夠?qū)⒇撦d驅(qū)動維持所需的柵極電流IG設定為式( 所示的值也就是IG= II。這樣，在負載驅(qū)動維持狀態(tài)下，通過將柵極電流(IG)設定為電流值(II)，在柵極利用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FETlla穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)中，能夠防止因FETlla的柵極端子(G)流過不必要的柵極電流(IG)引起的功率損失。此外，在第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，如圖2所示那樣從柵極控制信號 (GC)由高電平變?yōu)榈碗娖降臅r刻起經(jīng)過(2*DS+DT2)時間之后信號(LD2)變?yōu)楦唠娖?。其結(jié)果，控制電流吸收電路22的吸收晶體管9處于導通狀態(tài)，使FETlla的柵極端子(G)在接近OV的電壓下處于電流能力較高的低阻抗狀態(tài)。由于這樣構(gòu)成，因此第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置在FETlla處于穩(wěn)定的關(guān)斷動作狀態(tài)時，即便通過FETlla的漏極/柵極間電容向柵極端子(G)流入容性電流，也能夠?qū)ETlla的柵極電壓維持在該FETlla的關(guān)斷狀態(tài)的電壓。該效果的作用在于，在將第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1、以及柵極使用P 型區(qū)域或肖特基電極的FETlla構(gòu)成的一組半導體裝置在低壓側(cè)和高壓側(cè)串聯(lián)累積兩級的結(jié)構(gòu)的半橋、H橋、三相變換器電路等中，可避免低壓側(cè)和高壓側(cè)的2個FETlla同時進行導通動作的直通(貫通模式)的危險。作為本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的目的之一，提供一種在圖2所示的柵極電流 (IG)中，能夠容易設定以電流值(II、12、13)以及延遲時間(DTUDT2)為特征的時間分布圖的電路。在本發(fā)明涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中設想的柵極電流(IG)的時間分布圖，以如下方式?jīng)Q定。(1)柵極電流(IG)的電流值如上述那樣由希望的上升變化率、下降變化率、 FETlla的負載驅(qū)動時的柵極電流特性、FETlla的柵極/漏極間電容決定。具體而言，以如下方式?jīng)Q定柵極電流(IG)的電流值。(A)電流值(Il)在考慮FETlla的負載驅(qū)動時的柵極電流特性的偏差的基礎上，設定為圖2所示的“負載驅(qū)動維持狀態(tài)”中的負載驅(qū)動維持所需的FETlla的柵極電流(IG)。(B)在將“Cgd”設為FETlla的柵極/漏極間電容的情況下，電流值(11+12)由下述式(5)決定。(11+12)=(希望的下降變化率)* (Cgd)· · · (5)(C)電流值(13)由下述式(6)決定。(13)=(希望的上升變化率)* (Cgd)· · · (6)此外，一般情況下，由于柵極/漏極間電容Cgd依賴于漏極/源極間電壓來變化， 因此有時式(5)和式(6)的“Cgd”不是相同的電容值。需要考慮這點來決定式(5)和式 (6)中的電流值(II、12、13)。(2)延遲時間(DT1、DT2)，由恒電流源 I4、I5、I6 的電流值(II、12、13)、FETlla 的柵極/漏極間電容(Cgd)、FETlla的柵極/源極電容(Cgs)、負載驅(qū)動時的柵極電壓特性、 這些要素的偏差公差決定。具體而言，以如下方式?jīng)Q定延遲時間(DT1、DT2)。(A)延遲時間(DTl)由下述式(7)以及式(8)求得。DTl ={ (VS-OV)/(希望的下降變化率 HiTon+Δ Ton} · · · (7)Ton = {VGSon* (Cgs+Cgd)} / (11+12)· · · (8)在式(7)和式(8)中，如圖2所示那樣“Ton”是柵極電壓VGS從OV達到FETlla開始導通動作的柵極電壓VGSon的時間。此外，“ ΔΤοη”是由“VGS0n”、“Cgs”、“Cgd”、“Il”以及“12”的偏差公差決定的Ton的公差。在此，“VS”是功率電源12的電壓，“Cgs”是FETlla 的柵極/源極間電容。(B)延遲時間(DT2)由下述式(9)和式(10)求得。DT2 ={ (VS-OV)/(希望的上升變化率 HiToff+Δ Toff} · · · (9)Toff = {(VGS(Il)-VGSon)*(Cgs+Cgd)}/(13)· · .(10)在式(9)和式(10)中，如圖2所示那樣“Toff”是柵極電壓VGS從后述的VGS(Il)達到上述的 VGSon 的時間。此外，“ Δ Toff ”是由 “VGS (11) ”、“VGSon”、“Cgs ”、“Cgd”、“ 13，， 的偏差公差決定的“Toff”的公差。在此，“VGS(Il)”是柵極電流(IG)為電流值(Il)時的 FETlla的柵極/源極間電壓。如上所述，通過求得恒電流源14、15、16的電流值(II、12、13)以及延遲時間(DTl、 DT2)的設定值，能夠容易將本發(fā)明涉及的第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中的FETlla的柵極電流(IG)的時間分布圖設定為希望的狀態(tài)。上述的結(jié)果在6于，通過第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置對開關(guān)設備進行驅(qū)動控制，即便作為在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的開關(guān)設備的FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制該FETlla的輸出電壓的變化率的偏差，也就是能夠抑制開關(guān)速度的偏差，并且防止因FETlla穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)下不必要的柵極電流引起的功率損失，而且容易設定希望的變化率。此外，在具備第1實施方式所說明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1和作為其驅(qū)動對象的開關(guān)設備11的半導體裝置中，可保持上述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置1的優(yōu)異效果，并且構(gòu)成實現(xiàn)了節(jié)能化的可靠性高的裝置。第2實施方式圖4是表示本發(fā)明涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置以及半導體裝置的第2實施方式的具體結(jié)構(gòu)框圖。以下，利用圖4對本發(fā)明涉及的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置的第2實施方式進行說明。此外，在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置的說明中，對于與上述第1實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置和半導體裝置相同的功能、結(jié)構(gòu)的部分附于相同的符號，省略其說明。對開關(guān)設備11進行導通/關(guān)斷驅(qū)動(開關(guān)動作)的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30，構(gòu)成為具備I/F(接口)電路31，輸入柵極控制信號(GC)；控制電流提供電路40，輸入來自I/ F電路31的信號(UD)，與電源側(cè)(VCC)連接；控制電流吸收電路41，輸入來自I/F電路31 的信號(LD)，與接地側(cè)連接；和比較器39，具有遲滯比較器32，該遲滯比較器32具備2個閾值電壓(VthH、VthL)?？刂齐娏魈峁╇娐?0和控制電流吸收電路41的輸出，作為開關(guān)設備驅(qū)動裝置30 的輸出輸入至開關(guān)設備11的柵極端子(G)。在第2實施方式中，作為開關(guān)設備11，以柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FETlla進行了說明，但作為由本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置進行導通/關(guān)斷驅(qū)動的開關(guān)設備11，雙極晶體管也適用。如上所述，第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的輸出端子，與柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FETlla的柵極端子(G)連接，在開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的輸入端子輸入柵極控制信號(GC)，該柵極控制信號(GC)進行用于在FETlla的柵極端子(G)對該FETlla 進行導通/關(guān)斷控驅(qū)動的柵極電流(IG)的提供/吸收輸出控制。在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，I/F電路31根據(jù)柵極控制信號(GC) 生成控制電流提供電路40的輸入驅(qū)動信號(UD)和控制電流吸收電路41的輸入驅(qū)動信號 (LD)。控制電流提供電路40根據(jù)來自I/F電路31的輸入驅(qū)動信號(UD)和來自比較器39 的信號，向FETlla的柵極端子(G)提供輸出柵極電流(IG)?？刂齐娏魑针娐?1根據(jù)來自I/F電路31的輸入驅(qū)動信號(LD)和來自比較器39的信號，向FETlla的柵極端子(G) 吸收輸出柵極電流(IG)。比較器39構(gòu)成為具有遲滯比較器32，該遲滯比較器32具備2個閾值電壓(VthH, VthL) ο
FETlla的柵極端子(G)的電壓(柵極端子電壓)輸入至遲滯比較器21的反相輸入端子(_)。遲滯比較器32的另一個輸入端子(+)輸入2個閾值電壓，遲滯比較器32將柵極端子電壓與2個閾值電壓進行比較。遲滯比較器32將與比較結(jié)果相應的信號(CO)輸出至控制電流提供電路40和控制電流吸收電路41。控制電流提供電路40和控制電流吸收電路41各自的輸出端子，經(jīng)由開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的輸出端子與FETlla的柵極端子(G)連接?？刂齐娏魈峁╇娐?0具備2個恒電流源42、43。其中一個恒流源42中，設有由輸入驅(qū)動信號(UD)驅(qū)動控制的開關(guān)電路35，恒電流源42的恒電流(Il)根據(jù)輸入驅(qū)動信號 (UD)提供輸出至FETlla的柵極端子(G)。在另一個恒電流源43中，設有由輸入驅(qū)動信號 (UD2)驅(qū)動控制的開關(guān)電路36，該輸入驅(qū)動信號⑴擬)由輸入驅(qū)動信號(UD)、和來自遲滯比較器32的信號(CO)波形成形得到。該開關(guān)電路36由輸入驅(qū)動信號⑴擬)進行驅(qū)動控制，由此恒流源36的恒電流(12)與恒電流(Il)同時提供輸出至FETlla的柵極端子(G)， 并且根據(jù)來自遲滯比較器32的信號(CO)對FETlla的柵極端子(G)的供給被截斷。此外，在圖4中，對利用第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中的控制電流提供電路40的2個恒電流41、43和開關(guān)電路35、36向FETlla的柵極端子(G)進行提供輸出的電路結(jié)構(gòu)進行了說明，也可以具體例示出與上述第1實施方式中說明的圖3所示的電路結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。如上所述，在圖3的電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成為具有2個恒電流源(11、12)和多個雙極型晶體管，輸入驅(qū)動信號(UD、UD》，從一個電流輸出端子輸出柵極電流(IG)。在圖3的例示中， 利用多個雙極型晶體管，由驅(qū)動信號(UD、UD》控制柵極電流(IG)，但也可以將這些雙極型晶體管置換為MOS型晶體管而構(gòu)成，可達到同樣的效果。圖5是表示柵極控制信號(GC)、驅(qū)動信號(UD、UD2)、柵極電流(IG)、恒電流(II、 12)等的關(guān)系的時序波形圖。對利用圖5所示的時序波形圖、向作為開關(guān)設備11的FETlla 的柵極端子(G)提供輸出柵極電流(IG)的機制進行詳細說明。此外，在本發(fā)明涉及的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，對構(gòu)成為圖5的時序波形圖中柵極控制信號(GC)為高電平時提供輸出柵極電流(IG)的例子進行了說明， 但也可以構(gòu)成為在柵極控制信號(GC)為低電平時提供輸出柵極電流(IG)。此外，在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，圖5所示的各信號的極性未必是按照圖5所示的極性，也可以是與這些信號相反的極性，或者各信號間的相對的極性關(guān)系還可以不是按照圖5所示的極性關(guān)系。這是因為這些信號涉及的具體的極性關(guān)系與控制電流提供電路40、控制電流吸收電路41以及遲滯比較器32的電路設計這種用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的的機構(gòu)相關(guān)，而并不與本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的目的相關(guān)。如圖5的時序波形圖所示，當柵極控制信號(GC)為高電平時，I/F電路31使控制電流吸收電路41的輸入驅(qū)動信號(LD)為低電平，從該時刻起經(jīng)過規(guī)定的延遲時間DS之后，使控制電流提供電路40的輸入驅(qū)動信號(UD)為高電平。在控制電流提供電路40和控制電流吸收電路41中，如果輸入驅(qū)動信號(UD、LD)為高電平，則各自的動作被激活，處于能輸出各恒電流II、12、13的狀態(tài)。此外，I/F電路31并不同時切換各輸入驅(qū)動信號(LD、UD)的極性，而是錯開了延遲時間DS從而不重復地進行切換，這是為了避免從控制電流提供電路40和控制電流吸收電路41同時輸出恒電流。不過，若在控制電流提供電路40和控制電流吸收電路41中，同時輸出恒電流沒有問題，也可以在柵極控制信號(GC)變?yōu)楦唠娖降耐瑫r，I/F電路31使控制電流吸收電路41的輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)榈碗娖?，同時使控制電流提供電路40的輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)楦唠娖健．斴斎腧?qū)動信號(UD)變?yōu)楦唠娖綍r，恒電流Il經(jīng)由開關(guān)電路35輸入至FETlla 的柵極端子(G)。輸入驅(qū)動信號(UD)和遲滯比較器32的信號(CO)輸入至二輸入AND電路 33。二輸入AND電路33中通過“與”邏輯形成的驅(qū)動信號(UD2)與輸入驅(qū)動信號(UD)的上升沿同時變?yōu)楦唠娖剑擣ETlla的柵極端子電壓超過遲滯比較器32的高電平的閾值電壓(VthH)時驅(qū)動信號(UD2)變?yōu)榈碗娖?。在該信?UD2)為高電平的期間，恒電流12向 FETlla的柵極端子(G)輸出。作為以上所說明的作用結(jié)果，在柵極控制信號(GC)變?yōu)楦唠娖街?，在延遲時間 DS以后下述式(11)的柵極電流(IG)流FETlla的柵極端子(G)。IG = 11+12 · · · (11)如上述那樣柵極電流(IG)流入FETlla的柵極端子(G)之后，F(xiàn)ETlla的柵極端子電壓超過遲滯比較器32的高電平閾值電壓(VthH)時，下述式(1 的柵極電流(IG)流入柵極端子(G)。IG = Il· · · (12)如上所述，在柵極控制信號(GC)為高電平的期間，輸入驅(qū)動信號(LD)為低電平， 控制電流吸收電路41的恒電流13并不輸出至FETlla的柵極端子(G)。接下來，當柵極控制信號(GC)變化至低電平時，在延遲時間DS之后輸入驅(qū)動信號 (UD)變?yōu)榈碗娖?，進一步在延遲時間DS之后輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)楦唠娖?。與上述的說明同樣，這是為了避免控制電流吸收電路41和控制電流提供電路40處于同時輸出的狀態(tài)。 如果控制電流吸收電路41和控制電流提供電路40同時輸出不存在問題，也可以在柵極控制信號(GC)變?yōu)榈碗娖綍r，I/F電路31使控制電流提供電路40的輸入驅(qū)動信號(UD)為低電平，同時使控制電流吸收電路41的輸入驅(qū)動信號(LD)為高電平。如根據(jù)圖4所理解的那樣，若輸入驅(qū)動信號(UD)變?yōu)榈碗娖?，由此?qū)動信號(UD2) 一定為低電平，控制電流提供電路40的恒電流11、12不輸出至FETlla的柵極端子(G)。另一方面，若輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)楦唠娖剑纱丝刂齐娏魑针娐?1的恒電流13輸出至 FETlla的柵極端子(G)。輸入驅(qū)動信號(LD)以及遲滯比較器32的信號(CO)輸入至二輸入AND電路；34，從而通過“與”邏輯形成驅(qū)動信號(LM)。所形成的驅(qū)動信號(LM)在輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)楦唠娖降纳仙龝r依然為低電平，而當FETlla的柵極端子電壓低于遲滯比較器32的低電平閾值電壓(VthL)時變?yōu)楦唠娖?。之后當柵極控制信號(GC)遷移至高電平由此輸入驅(qū)動信號(LD)變?yōu)榈碗娖綍r，驅(qū)動信號(LD2)同時變?yōu)榈碗娖?。在該?qū)動信號(LD2)為高電平的期間，吸收晶體管37的柵極電壓為高電平，吸收晶體管37處于d導通狀態(tài)。作為上述所說明的作用結(jié)果，在柵極控制信號(GC)變?yōu)榈碗娖街螅谘舆t時間 DS的2倍時間以后，從FETlla的柵極端子(G)抽出下述式(13)的柵極電流(IG)。IG = 13 · · · (13)
如上所述，從FETlla的柵極端子(G)抽出柵極電流(IG)，之后當FETlla的柵極端子電壓低于遲滯比較器32的低電平閾值電壓(VthL)時，吸收晶體管37變?yōu)閷顟B(tài)。其結(jié)果FETlla的柵極端子(G)處于吸收電流能力較高的低阻抗狀態(tài)，大致被固定在地電壓。在本發(fā)明所涉及的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，構(gòu)成為可任意設定恒電流II、12、13的值、以及遲滯比較器32的高電平和低電平閾值電壓(VthH、VthL)的值。 因而，本發(fā)明所涉及的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30，即便在柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)、或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)的遷移動作時的FETlla的輸出電壓的變化率的偏差，也就是能夠抑制開關(guān)速度的偏差。此外，在上述那樣構(gòu)成的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，能夠容易地將 FETlla從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)、或從導通切換至關(guān)斷的遷移動作時的輸出電壓的變化率設定為希望的值。再有，在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，作為開關(guān)設備的FETlla處于穩(wěn)定的導通狀態(tài)時，由此該FETlla的柵極端子(G)中不會流入不必要的柵極電流(IG)，防止功率損失。以下，對在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的結(jié)構(gòu)下，在開關(guān)設備的穩(wěn)定導通動作狀態(tài)下，能夠防止功率損失進行說明。另外，對于即使作為開關(guān)設備的FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能抑制從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)的遷移動作時的FETlla的輸出電壓的變化率偏差也就是抑制開關(guān)速度的偏差、能容易將使FETlla從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)的遷移動作時的輸出電壓的變化率設定為希望的值， 與其相關(guān)的動作原理，由于與上述第1實施方式中所說明的動作原理相同，所以在此省略說明。因而，以下，僅對在作為開關(guān)設備的FETlla處于穩(wěn)定導通動作狀態(tài)下能夠防止因該FETlla的柵極端子(G)流過不必要的柵極電流(IG)引起的功率損失的情況進行說明。如圖5所示，當結(jié)束FETlla從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)的遷移動作從而達到圖5 所示的“負載驅(qū)動維持狀態(tài)”時，作為FETlla的輸出電壓的漏極電壓大致被固定在0V。因此，在FETlla從關(guān)斷至導通的遷移期間FETlla的柵極電壓為電壓(VDSon)，然后因漏極電壓被固定在0V，從而柵極電流(IG)再次對柵極端子(G)的電容進行充電，柵極電壓上升。 當柵極電壓超過遲滯比較器32的高電平閾值電壓(VthH)時，驅(qū)動信號(UD2)變?yōu)榈碗娖剑?柵極電流(IG)成為上述式(12)所示的電流值(II)。通過在滿足對決定希望的下降變化率的柵極電流(IG)進行設定的式(11)的關(guān)系，也就是滿足IG= 11+12的關(guān)系的同時，利用式(12)所示的(IG= II)設定遷移動作結(jié)束后的負載驅(qū)動維持狀態(tài)中需要的柵極電流(IG)，由此能夠防止因FETlla處于穩(wěn)定導通動作狀態(tài)時的FETlla的柵極端子(G)中流過不必要的柵極電流而引起的功率損耗。其中，遲滯比較器32的高電平閾值電壓(VthH)需要設定為高于電壓(VDSon)的電壓。此外，如圖5所示，在柵極控制信號(GC)從高電平變化至低電平之后，從FETlla 的柵極端子(G)抽出式(13)所示的電流值(IG= 13)，由此FETlla的柵極電壓開始下降。其后的動作是與上述說明相同的動作原理。不過動作極性是相反的。在從導通狀態(tài)向關(guān)斷狀態(tài)的遷移期間，柵極電壓為電壓(VDSon)，之后由于漏極電壓被固定在電壓(VS)，從而柵極電流(IG)再次對柵極端子(G)的電容進行放電，由此柵極電壓下降。此外，遲滯比較器32的低電平閾值電壓(VthL)預先設定為低于電壓(VGSon)的電壓。這樣，通過預先設定低電平閾值電壓(VthL)，當柵極電壓低于該遲滯比較器32的低電平閾值電壓(VthL)時，信號(LD2)變?yōu)楦唠娖?，控制電流吸收電?1的吸收晶體管37 進行導通動作，柵極電壓大致為接近OV的電壓，處于電流能力較高的低阻抗狀態(tài)。其結(jié)果， 在FETlla為穩(wěn)定的關(guān)斷動作狀態(tài)時，即便為通過FETlla的漏極/柵極間電容向柵極端子 (G)流入容性電流的狀態(tài)，也能夠?qū)ETlla的柵極電壓維持在該FETlla的關(guān)斷狀態(tài)的電壓。該效果的作用在于，在將第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30、以及柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FETlla構(gòu)成的一組半導體裝置在低壓側(cè)和高壓側(cè)串聯(lián)累積兩級的結(jié)構(gòu)的半橋、H橋、三相變換器電路等中，可避免低壓側(cè)和高壓側(cè)的2個FETlla同時進行導通動作的直通(貫通模式)的危險。作為本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置的目的之一，提供一種在圖5所示的柵極電流 (IG)中能夠容易設定電流值(11、12、1；3)以及遲滯比較器32的閾值電壓(VthH、VthL)的電路。在本發(fā)明涉及的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中，假定的電流值(I1、I2、I3) 以及閾值電壓(VthH、VthL)以如下方式?jīng)Q定。(1)柵極電流(IG)的電流值，如上述那樣，由希望的上升變化率、下降變化率、 FETlla的負載驅(qū)動時的柵極電流特性、FETlla的柵極/漏極間電容決定。具體而言，以如下方式?jīng)Q定柵極電流(IG)的電流值。(A)電流值(Il)在考慮FETlla的負載驅(qū)動時的柵極電流特性的偏差的基礎上，設定為圖5所示的“負載驅(qū)動維持狀態(tài)”中的負載驅(qū)動維持所需的FETlla的柵極電流(IG)。(B)在將“Cgd”設為FETlla的柵極/漏極間電容的情況下，電流值(11+12)由下述式(14)決定。(11+12)=(希望的下降變化率)* (Cgd)· · · (14)(C)電流值(13)由下述式(15)決定。(13)=(希望的上升變化率)* (Cgd)· · · (15)此外，一般情況下由于柵極/漏極間電容Cgd依賴于漏極/源極間電壓來變化，因此有時式(14)和式(15)的“Cgd”不是相同的電容值。需要考慮這點來決定式(14)和式 (15)中的電流值(II、12、13)。(2)閾值電壓(VthH、VthL)由FETlla的負載驅(qū)動時的柵極電壓特性、該要素的偏差公差決定。具體而言，以如下方式?jīng)Q定閾值電壓(VthH、VthL)。(A)高電平閾值電壓(VthH)由下述式(16)求得。VthH = VGS (Il)+ AVGS (Il)· · · (16)在式(16)中，“VGS (II)”是柵極電流(IG)為電流值(Il)時的FETlla的柵極/ 源極間電壓，是圖5所示的“負載驅(qū)動維持狀態(tài)”中的負載驅(qū)動維持所需的FETlla的柵極 /源極間電壓。此外，“AVGS(Il)”是VGS(Il)的偏差公差。(B)低電平閾值電壓(VthL)與上述高電平閾值電壓(VthH)同樣，利用"VGS(Il)，， 和“ Δ VGS (11) ”以如下方式求得。
VthL = VGSon- Δ VGSon· ‘ (17)在式(17)中，如圖5所示那樣“VGSon”是FETlla開始導通動作的柵極電壓。 “ Δ VGSon"是“VGSon”的偏差公差。如上所述，通過求得恒電流源42、43、44的電流值(11、12、1；3)和遲滯比較器32的閾值電壓(VthH、VthL)的設定值，能夠容易將本發(fā)明涉及的第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30中的FETlla的柵極電流(IG)的時間分布圖設定為希望的狀態(tài)。上述的結(jié)果在于， 通過第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30對開關(guān)設備進行驅(qū)動控制，即便在柵極使用ρ型區(qū)域或肖特基電極的FETlla的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制該FETlla的輸出電壓的變化率的偏差，也就是能夠抑制開關(guān)速度的偏差。此外，在第2實施方式的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的結(jié)構(gòu)中，能夠防止因FETlla穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)下不必要的柵極電流引起的功率損失，而且容易設定希望的變化率。此外，在具備第2實施方式所說明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30和作為其驅(qū)動對象的開關(guān)設備11的半導體裝置中，可保持上述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置30的優(yōu)異效果，并且構(gòu)成實現(xiàn)了節(jié)能化的可靠性高的裝置。此外，上述的第1實施方式和第2實施方式中，對控制電流提供電路(21和40)中具有兩個恒電流源(14、15以及42、43)的結(jié)構(gòu)進行了說明，但本發(fā)明中恒電流源并不限定于2個，可以構(gòu)成為階段地改變電流值，從而根據(jù)開關(guān)設備的特性以適當少的功率恰當?shù)鼐S持導通動作狀態(tài)。如上所述，本發(fā)明是在搭載于半導體集成電路裝置中的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，具有即便開關(guān)設備的閾值電壓出現(xiàn)偏差，也能抑制該開關(guān)設備的輸出電壓的開關(guān)速度的偏差的效果，特別作為開關(guān)設備使用在柵極利用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或雙極晶體管時，本發(fā)明是特別有用的開關(guān)設備驅(qū)動裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在開關(guān)設備穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)下，能夠防止因開關(guān)設備的柵極端子或基極端子中流過不必要的電流而引起的功率損失，在開關(guān)設備從關(guān)斷狀態(tài)切換至導通狀態(tài)或者從導通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)的遷移動作時，能夠容易將輸出電壓的變化率設定為希望值。此外，根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，在開關(guān)設備處于穩(wěn)定的導通動作狀態(tài)時， 即便通過該開關(guān)設備的漏極/柵極間的電容向柵極流入容性電流的狀態(tài)下，也能夠?qū)⒃撻_關(guān)設備的柵極電壓維持在關(guān)斷狀態(tài)的電壓。該效果的作用在于，在將由開關(guān)設備驅(qū)動裝置、 和作為驅(qū)動控制對象的開關(guān)設備構(gòu)成的一組半導體裝置在低壓側(cè)和高壓側(cè)串聯(lián)累積兩級的結(jié)構(gòu)的半橋、H橋、三相變換器電路等中，可避免低壓側(cè)和高壓側(cè)的2個開關(guān)設備同時進行導通動作的直通(貫通模式)的危險。此外，在上述第1實施方式和第2實施方式中說明的效果，不僅在作為開關(guān)設備使用柵極利用P型區(qū)域或肖特基電極的FET中存在，在使用雙極晶體管的情況下也能夠獲得同樣的效果。以上在某種程度上詳細地對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行了說明，當然該優(yōu)選的實施方式的公開內(nèi)容在結(jié)構(gòu)的細節(jié)部分是可以變化的，各要素的組合或順序的變化在不脫離本發(fā)明的范圍和思想的情況下也可實現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明作為搭載于半導體集成電路等的開關(guān)設備驅(qū)動裝置是有用的，特別作為開關(guān)設備使用柵極利用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或雙極晶體管的情況下是很有用的開關(guān)設備驅(qū)動裝置。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)設備驅(qū)動裝置，與為了驅(qū)動負載而需要柵極電流或基極電流的開關(guān)設備的柵極或基極連接，該開關(guān)設備驅(qū)動裝置根據(jù)所輸入的柵極控制信號向所述柵極或所述基極輸出驅(qū)動電流，該驅(qū)動電流使所述開關(guān)設備進行導通/關(guān)斷動作，所述開關(guān)設備驅(qū)動裝置特征在于，構(gòu)成為具備控制電流提供電路，與電源側(cè)連接，根據(jù)所述柵極控制信號的高電平或低電平，向所述柵極或所述基極提供輸出驅(qū)動電流；控制電流吸收電路，與接地側(cè)連接，根據(jù)所述柵極控制信號的低電平或高電平，向所述柵極或所述基極吸收輸出驅(qū)動電流；和I/F電路，輸入所述柵極控制信號，生成輸出至所述控制電流提供電路的第1驅(qū)動信號和輸出至所述控制電流吸收電路的第2驅(qū)動信號，所述控制電流提供電路，根據(jù)所述第1驅(qū)動信號，在開關(guān)設備的開關(guān)動作的導通動作初期的階段、和該開關(guān)動作結(jié)束后的階段，將提供輸出至所述開關(guān)設備的柵極或基極的驅(qū)動電流設定為不同的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述開關(guān)設備是在柵極使用P型區(qū)域或肖特基電極的FET、或者雙極晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流提供電路中，向所述開關(guān)設備的柵極或基極提供輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1階段維持所設定的第1恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度； 在所述開關(guān)設備的開關(guān)動作結(jié)束后處于導通狀態(tài)的規(guī)定的延遲時間經(jīng)過之后的第2階段， 變更至所述開關(guān)設備為了維持負載驅(qū)動而需要的第2恒電流值，該第2恒電流值小于所述第1恒電流值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流提供電路具有多個提供用途恒流源，從所述多個提供用途恒流源的一個提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的第1驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，從其他提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的第3驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述第3驅(qū)動信號由所述第1驅(qū)動信號和使所述第 1驅(qū)動信號進行規(guī)定時間延遲之后的延遲信號波形形成得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流吸收電路中，向所述開關(guān)設備的柵極或基極吸收輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1階段維持所設定的第3恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度； 在所述開關(guān)設備的開關(guān)動作結(jié)束后處于關(guān)斷狀態(tài)的規(guī)定的延遲時間經(jīng)過之后的第2階段， 處于低阻抗狀態(tài)，具有足以吸入流經(jīng)所述柵極或所述基極的容性電流的電流能力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流吸收電路具有吸收用途恒流源，用于使所述開關(guān)設備的柵極或基極的電荷放電；和吸收晶體管，在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時，具備足以吸入流經(jīng)所述開關(guān)設備的柵極或基極的容性電流的電流能力，從所述吸收用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的吸收輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流吸收電路的所述第2驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述吸收晶體管構(gòu)成為由第4驅(qū)動信號進行導通/關(guān)斷控制，該第4驅(qū)動信號由輸入至所述控制電流吸收電路的所述第2 驅(qū)動信號和使所述第2驅(qū)動信號進行規(guī)定時間延遲之后的延遲信號波形形成得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述開關(guān)設備驅(qū)動裝置具備遲滯比較器，具有高電平和低電平的2個閾值電壓，對所述閾值電壓和輸入至反相輸入端子的所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓進行比較，所述遲滯比較器的輸出被輸入至所述控制電流提供電路和所述控制電流吸收電路，根據(jù)所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓，控制從所述控制電流提供電路和所述控制電流吸收電路輸出至所述開關(guān)設備的柵極或基極的驅(qū)動電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流提供電路中，向所述開關(guān)設備的柵極或基極提供輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1階段，維持所設定的第1恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度；在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓超過所述遲滯比較器的所述高電平閾值電壓的第2階段，變更至為了所述開關(guān)設備維持負載驅(qū)動所需要的第2恒電流值，該第2恒電流值小于所述第1恒電流值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流提供電路具有多個提供用途恒流源，從所述多個提供用途恒流源的一個提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流提供電路的所述第1驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，從其他提供用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的提供輸出，由于所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓超過所述遲滯比較器的高電平閾值電壓而被導通/關(guān)斷控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流吸收電路中，向所述開關(guān)設備的柵極或基極吸收輸出的驅(qū)動電流，在輸出最初的第1階段維持所設定的第3恒電流值，使得所述開關(guān)設備的開關(guān)動作為規(guī)定速度； 在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓低于所述遲滯比較器的低電平閾值電壓的第2階段，處于低阻抗狀態(tài)，具有足以吸入在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時流經(jīng)所述柵極或所述基極的容性電流的電流能力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制電流吸收電路具有吸收用途恒流源，用于使所述開關(guān)設備的柵極或基極的電荷放電；和吸收晶體管，在所述開關(guān)設備處于關(guān)斷狀態(tài)時，具備足以吸入流經(jīng)所述開關(guān)設備的柵極或基極的容性電流的電流能力，從所述吸收用途恒流源向所述開關(guān)設備的柵極或基極的吸收輸出，根據(jù)輸入至所述控制電流吸收電路的所述第2驅(qū)動信號被導通/關(guān)斷控制，所述吸收晶體管在所述開關(guān)設備的柵極電壓或基極電壓低于所述遲滯比較器的低電平閾值電壓時被導通關(guān)斷控制。
12.—種半導體裝置，具備權(quán)利要求1至11的任意一項所述的開關(guān)設備驅(qū)動裝置、以及由該開關(guān)設備驅(qū)動裝置進行驅(qū)動控制的開關(guān)設備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開關(guān)設備驅(qū)動裝置，即便在開關(guān)設備的閾值電壓出現(xiàn)偏差時，也能夠抑制開關(guān)速度的偏差，并防止因開關(guān)設備穩(wěn)定導通狀態(tài)下不需要的柵極電流引起的功率損失，從而容易設定希望的變化率。在本發(fā)明的開關(guān)設備驅(qū)動裝置中，控制電流提供電路(21)根據(jù)第1輸入驅(qū)動信號(UD)，在向開關(guān)設備(11)的柵極或基極進行提供輸出的驅(qū)動電流中，將開關(guān)設備中的開關(guān)動作為導通動作初期階段的電流(I1+I2)、和該開關(guān)動作結(jié)束后的階段的電流(I1)設定為不同的值。
文檔編號H02M1/08GK102208864SQ20111008324
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者玉岡修二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社