[發明專利]開關電路

在審

• 申請號: 201980014358.0
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN111771322A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 有澤大治郎;東武志;山本大介;南善久;柳原學
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H03K17/687
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 安香子

開關電路(30)具備：開關元件(38)、驅動部(30a)、被連接于開關元件(38)的源極端子(S31)與柵極端子(G31)之間的二極管(37)、被連接于驅動部(30a)與開關元件(38)的柵極端子(G31)之間的電阻器(33)、與電阻器(33)并聯連接且具有電容器(35)和電阻器(33)的串聯電路、以及二極管(36)，該二極管(36)在開關元件(38)的柵極端子(G31)側具有陽極，在驅動部(30a)的第2輸出端子(OUT32)側具有陰極。二極管(36)至少與被串聯連接的電容器(35)以及電阻器(34)之中的電容器(35)并聯連接。

技術領域

本發明涉及對開關元件進行驅動的開關電路，尤其涉及將常閉型的結型場效應晶體管作為開關元件來進行驅動的電路。

背景技術

在開關電源或逆變器等設備中，通過采用開關元件并提高開關元件的開關頻率，從而能夠使電容器或變壓器等電路部件小型化。近些年，作為這種高頻用途的開關元件，以GaN晶體管為代表的利用了寬帶隙型的化合物半導體的常閉型的結型場效應晶體管受到關注。

于是，作為開關元件，針對驅動常閉型的結型場效應晶體管的開關電路曾經提出了各種技術(例如，參照專利文獻1、2)。另外，以下將成為開關電路進行驅動的對象的晶體管也簡單稱為“開關元件”。

在專利文獻1的技術中，作為對開關元件進行驅動的驅動電路，公開了在構成驅動信號產生電路的第1開關元件以及第2開關元件的各自的輸出端子與開關元件的柵極端子之間連接多個電阻器以及一個電容器的電路。據此，能夠對開關元件的柵極充電電流以及放電電流進行獨立的且最佳的調整，并且能夠防止開關元件的導通時以及關斷時的誤動作。另外，以后也將開關元件的導通以及關斷分別簡單稱為“導通”以及“關斷”。

并且，在專利文獻2的技術中，作為對開關元件進行驅動的驅動電路，公開的電路是，在驅動信號產生電路與開關元件的柵極端子之間連接電容器、而且在開關元件的柵極端子與源極端子之間連接由整流元件以及齊納二極管構成的逆偏壓生成電路。據此，關斷動作被高速化。

(現有技術文獻)

(專利文獻)

專利文獻1 國際公開第2017/081856號

專利文獻2 日本特開2016-40967號公報

然而，在專利文獻1的技術中存在的問題是，在關斷時會給開關元件的柵極-源極間施加過大的負偏壓，從而會發生針對開關元件的柵極耐壓的不良狀況，并且會出現回流動作時的損失(即功率消耗)增大。在此，回流動作是指，當流入到連接于開關元件的電感性負載的電流被截止時，電流會經由開關元件繼續流入到電感性負載。

并且，在專利文獻1的技術中，為了使在導通時被充電到開關元件的柵極端子的電荷短時間放電，而需要使被連接在第1開關元件的輸出端子與開關元件的柵極端子之間的電阻器的電阻值減小，但是在將這些電阻值降低得過小時，開關元件的柵極電壓會超過耐壓，從而出現驅動損失增大等問題，因此，即使將其電阻值減小，也是有限度的。據此出現的問題是，在開關元件期待的高頻動作受到限制。

并且，在專利文獻2的技術中，在開關元件的柵極電極為歐姆接合的類型的情況下，在導通時即使柵極-源極間電壓為2.5～3V，在柵極-源極間也會有幾mA～幾十mA左右的電流流入，因此，出現柵極-源極間電壓降低，不能維持導通狀態的問題。

并且，在專利文獻2的技術中，在開關元件處于關斷狀態時，由于電感性負載等的影響，在以源極電位為基準，漏極電壓上升的情況下，由于給漏極-柵極間的寄生電容的充電電流也會流入到被連接在驅動信號產生電路與開關元件的柵極端子之間的電容器，因此，電容器會再次放電，柵極-源極間電位增加，當該增加的柵極-源極間電位超過開關元件的閾值的情況下，則有可能引起誤觸發。另外，誤觸發是指，開關元件因出錯而導通。

發明內容