開關驅動裝置以及開關驅動方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供能夠以簡單而且緊湊的結構防止自開通現象的開關驅動裝置以及開關驅動方法。開關驅動裝置(1)具備：第一信號輸出部(30)，從第一輸出端子(34)輸出脈沖狀的第一驅動信號(P1)；第二信號輸出部(40)，根據被輸入的第一驅動信號(P1)，從第二輸出端子(44)將脈沖狀的第二驅動信號(P2)輸出至開關元件(200)的控制端子(202)；負電源生成部(50)，生成相對于接地電壓(V0)的負電壓(?Vn)并由負電壓(?Vn)將第二驅動信號(P2)的低電平向負側偏壓；負電源生成部(50)具備：第一電容器(51)，根據第一驅動信號(P1)存儲電荷；第二電容器(52)，由來自第一電容器(51)的電荷的移動而在自身的端子之間生成負電壓(?Vn)。

Switch driving device and switch driving method

The invention provides a switch driving device capable of preventing self opening from a simple and compact structure and a switch driving method. Switch drive device (1) includes a first signal output part (30), from the first output terminal (34) the first driving signal output pulse shape (P1); the second signal output part (40), according to a first driving signal is input (P1), from the second output terminal (44) pulse shape the second drive signal (P2) output to the switching element (200) of the control terminal (202); the negative power generating part (50), generated with respect to ground voltage (V0) negative voltage (Vn) and the negative voltage (Vn) second drive signal (P2) of the low level to the negative side negative bias; power generation unit (50) includes a first capacitor (51), according to a first driving signal (P1) charge storage capacitor (52; second), from the first capacitor (51) mobile charge generated negative voltage between the terminals (Vn).

【技術實現步驟摘要】
開關驅動裝置以及開關驅動方法
本專利技術涉及例如在DC/DC變換器等電源裝置中驅動開關元件的開關驅動裝置以及開關驅動方法。
技術介紹
一直以來，例如作為DC/DC變換器等電源裝置，由開關驅動裝置(驅動電路)驅動MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor(金屬氧化物半導體場效應晶體管))或IGBT(InsuratedGateBipolarTransistor(絕緣柵雙極型晶體管))等開關元件(半導體開關)，由此轉換電力的開關電源裝置被廣泛使用。在這樣的開關電源裝置中，在如高速驅動開關元件那樣的情況下，會有關斷(OFF)狀態的開關元件變成誤導通(ON)狀態的自開通(selfturnon)現象成為問題的情況。所謂該自開通現象，是指通過伴隨于開關元件的高速驅動等，關斷狀態下的漏源極(drain-source)間的電壓急劇上升，從而電荷經由漏源極間的反饋電容而被注入到柵源極(gate-source)間電容(即，柵源極間電容被充電)并且柵極電壓上升至閾值電壓以上，成為導通狀態的現象。在發生自開通現象的情況下，不僅電力轉換效率降低，而且根據情況會發生開關元件的破損或起火等。作為這樣的自開通現象的防止對策，眾所周知有將負電壓施加于關斷狀態的開關元件的柵極并將柵極電壓向負側偏壓的方法(例如參照專利文獻1或者2)。通過將柵極電壓向負側偏壓從而在經由反饋電容被注入的電荷量大的情況下也能夠將柵極電壓保持為小于閾值電壓，所以能夠有效地防止自開通現象?，F有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利第4945218號公報專利文獻2：日本專利第4916964號公報然而，在上述專利文獻1所記載的開關驅動裝置中，因為在施加于開關元件的柵極的負電壓的生成中使用變壓器，所以會有裝置整體大型化并且成本增大等的問題。另外，在上述專利文獻2所記載的開關驅動裝置中，因為另外需要用于控制負電壓生成用電容器104的充放電(電荷的存儲以及放出)的開關元件(p通道型MOSFET107、n通道型MOSFET108以及n通道型MOSFET109)，所以會有電路結構復雜化并且成本增大等的問題。再有，在上述專利文獻2的開關驅動裝置中，因為由自舉電路(bootstrapcircuit)(啟動(boot)用二極管113以及啟動電容器(bootcapacitor)127)來生成高側(high-side)MOSFET102的驅動電壓，所以將與低側(low-side)相同的負電壓生成電路設置于高側是困難的，為了防止高側MOSFET102中的自開通現象，有必要另外設置由變壓器等構成的絕緣類型的負電源。另外，替代現有的Si而使用了SiC或GaN等半導體的最新一代的開關元件近年來不斷普及，這些元件能夠高速驅動，并且閾值電壓以及輸入輸出電容低，所以發生自開通現象的可能性變高。因此，為了有效地使用這些最新一代的開關元件，也希望一種能夠以簡單而且緊湊的結構防止自開通現象的開關驅動裝置。
技術實現思路
本專利技術鑒于上述實際情況，其目的在于，試圖提供一種能夠以簡單而且緊湊的結構防止自開通現象的開關驅動裝置以及開關驅動方法。(1)本專利技術是一種開關驅動裝置，其特征在于，具備：第一信號輸出部，從第一輸出端子輸出脈沖狀的第一驅動信號；第二信號輸出部，根據被輸入的所述第一驅動信號，從第二輸出端子將脈沖狀的第二驅動信號輸出至開關元件的控制端子；負電源生成部，生成相對于接地電壓的負電壓，并由所述負電壓將所述第二驅動信號的低電平向負側偏壓；所述負電源生成部具備：第一電容器，根據所述第一驅動信號存儲電荷；第二電容器，由來自所述第一電容器的電荷的移動而在自身的端子之間生成所述負電壓。(2)本專利技術是上述(1)所述的開關驅動裝置，其特征在于，所述第一信號輸出部具備電流流入端子被連接于所述第一輸出端子的第一晶體管，所述第一電容器的一端經由所述第一輸出端子而被連接于所述第一晶體管的電流流入端子，所述第二電容器的一端被連接于所述第一晶體管的電流流出端子。(3)本專利技術是上述(2)所述的開關驅動裝置，其特征在于，所述負電源生成部具備第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管中，陽極被連接于所述第一電容器的另一端并且陰極被連接于地線，所述第二二極管中，陽極被連接于所述第二電容器的另一端并且陰極被連接于所述第一電容器的另一端，所述第二電容器和所述第一晶體管的中點被連接于所述地線。(4)本專利技術是上述(3)所述的開關驅動裝置，其特征在于，所述第二信號輸出部具備電流流入端子被連接于所述第二輸出端子的第二晶體管，所述第二電容器和所述第二二極管的中點被連接于所述第二晶體管的電流流出端子。(5)本專利技術是上述(2)～(4)中的任意一項所述的開關驅動裝置，其特征在于，所述負電源生成部具備被設置于所述第一電容器與所述第二電容器之間的限制電阻。(6)本專利技術是一種開關驅動方法，其特征在于，在具備從第一輸出端子輸出脈沖狀的第一驅動信號的第一信號輸出部、根據被輸入的所述第一驅動信號而從第二輸出端子將脈沖狀的第二驅動信號輸出至開關元件的控制端子的第二信號輸出部的開關驅動裝置中，根據所述第一驅動信號將電荷存儲于第一電容器，使電荷從所述第一電容器向第二電容器移動，從而在所述第二電容器的端子之間生成相對于接地電壓的負電壓，由所述負電壓將所述第二驅動信號的低電平向負側偏壓。根據本專利技術所涉及的開關驅動裝置以及開關驅動方法，能夠取得能夠以簡單而且緊湊的結構防止自開通現象這樣的優異的效果。附圖說明圖1是表示本專利技術的實施方式所涉及的開關驅動裝置的結構的電路圖。圖2是表示開關驅動裝置的動作中的電流的流動的電路圖。圖3是表示開關驅動裝置的動作中的電流的流動的電路圖。圖4是表示開關驅動裝置的動作中的電流的流動的電路圖。圖5是表示開關驅動裝置的動作中的電流的流動的電路圖。圖6是表示開關驅動裝置的其他方式的例子的電路圖。圖7是表示開關驅動裝置的其他方式的例子的電路圖。圖8是表示開關驅動裝置的其他方式的例子的電路圖。具體實施方式以下，參照附圖，對本專利技術的實施方式進行說明。還有，在各圖中，為了容易理解，會有省略圖示或者簡化圖示的部分。圖1是表示本實施方式所涉及的開關驅動裝置1的結構的電路圖。本實施方式的開關驅動裝置1是被設置于各種變換器(converter)或變壓器(inverter)等開關電源裝置，并且由從負極側被連接于地線GND的直流電源100輸入的輸入電壓Vcc來驅動由MOSFET構成的開關元件200(切換導通/關斷)的裝置。如圖1所示，開關驅動裝置1具備輸入電容器10、脈沖生成部20、第一信號輸出部30、第二信號輸出部40、以及負電源生成部50。輸入電容器10是與直流電源100相并聯連接并且使輸入電壓Vcc穩定化的電容器。脈沖生成部20是根據來自外部的控制裝置等(圖示省略)的指令從輸入電壓Vcc生成脈沖狀的基準信號P0并輸出至第一信號輸出部30的脈沖生成部。還有，在本實施方式中，由通過脈沖寬度調制(PWM：PulseWidthModulation)方式生成基準信號P0的PWM發生器構成脈沖生成部20，但例如也可以通過脈沖周期調制(PFM：PulseFrequencyModulation)方式等其他方式生成基準信號P0。第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關驅動裝置，其特征在于：具備：第一信號輸出部，從第一輸出端子輸出脈沖狀的第一驅動信號；第二信號輸出部，根據被輸入的所述第一驅動信號，從第二輸出端子將脈沖狀的第二驅動信號輸出至開關元件的控制端子；以及負電源生成部，生成相對于接地電壓的負電壓，并由所述負電壓將所述第二驅動信號的低電平向負側偏壓，所述負電源生成部具備：第一電容器，根據所述第一驅動信號存儲電荷；以及第二電容器，由來自所述第一電容器的電荷的移動而在自身的端子之間生成所述負電壓。

【技術特征摘要】
2015.10.15 JP 2015-2038271.一種開關驅動裝置，其特征在于：具備：第一信號輸出部，從第一輸出端子輸出脈沖狀的第一驅動信號；第二信號輸出部，根據被輸入的所述第一驅動信號，從第二輸出端子將脈沖狀的第二驅動信號輸出至開關元件的控制端子；以及負電源生成部，生成相對于接地電壓的負電壓，并由所述負電壓將所述第二驅動信號的低電平向負側偏壓，所述負電源生成部具備：第一電容器，根據所述第一驅動信號存儲電荷；以及第二電容器，由來自所述第一電容器的電荷的移動而在自身的端子之間生成所述負電壓。2.如權利要求1所述的開關驅動裝置，其特征在于：所述第一信號輸出部具備電流流入端子被連接于所述第一輸出端子的第一晶體管，所述第一電容器的一端經由所述第一輸出端子而被連接于所述第一晶體管的電流流入端子，所述第二電容器的一端被連接于所述第一晶體管的電流流出端子。3.如權利要求2所述的開關驅動裝置，其特征在于：所述負電源生成部具備第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管中，陽極被連接于所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：巖谷一生，
申請(專利權)人：TDK株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP