專利名稱：驅動電路及逆變器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及驅動電路，尤其涉及一種在利用閾值電壓為負電壓的常導通特性的開關元件來構成半橋電路時、對該半橋電路的橋臂短路進行保護的方法。
背景技術：
使用以GaN-FET(Gallium Nitride-Field Effect Transistor:氮化嫁場效應晶體管)、SiC-JFET(Silicon Carbide-Junction Field Effect Transistor:碳化娃結型場效應晶體管)為代表的、帶隙超過2eV的寬帶隙半導體的器件與使用硅的MOSFET相比，具有高速開關、低導通電阻等優(yōu)異特性，而大多數(shù)的閾值電壓為-3V左右，因而具有即使柵極電壓為0V、也會有電流流過漏極的常導通(normally on)特性。另外，對于GaN、SiC，也開發(fā)了具有常截止(normally off)特性的器件，但由于其閾值電壓低至2V左右，因此無法直接用其替換硅的M0SFET。圖5示出了現(xiàn)有結構的驅動電路(逆變器電路)30的電路結構圖。圖5是使用現(xiàn)有的常截止型硅MOSFET來作為開關元件14、15時的例子。由控制電路8基于來自輸入控制端子3的輸入信號來控制高壓側的M0SFET14的導通和截止，由控制電路9基于來自輸入控制端子4的輸入信號來控制低壓側的M0SFET15的導通和截止，其結果，將由電源12提供的電壓Vl和V2(此處為接地電位)之間的電壓輸出到輸出端子23?？刂齐娐?及9的工作電壓由內部電源13所提供的電壓VH、及電壓VL (這里為接地電位)提供。然而，若對于常導通型元件采用上述結構并用常導通型元件來替換圖5中的常截止型M0SFET14、15，則常導通型器件會在驅動電路啟動時、或控制電路31的內部電源13被切斷時等柵極端子上沒有輸入控制信號的情況下變?yōu)閷顟B(tài)。其結果，會存在開關元件14,15同時變?yōu)閷顟B(tài)、從而引起大的短路電流流過、即所謂的橋臂短路的危險。

針對這種問題，專利文獻I中揭示了以下方案:即，柵極驅動電路(驅動電路)具備與主電源的接地側相連接并與主電源進行聯(lián)動而建立的第二電源，并利用控制信號來對由該第二電源提供的負電壓和由控制電源提供的柵極導通用電壓進行切換，從而輸出到開關元件的柵極。另外，專利文獻I中，當控制電源在建立了主電源的狀態(tài)下關閉時，向低壓側的開關元件的柵極施加來自第二電源的截止電壓，由此來防止橋臂短路?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利特開2004-242475號公報

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的技術問題如上所述，對于常導通型器件，在與高壓電源相連接的逆變器電路那樣的結構中，可能會因啟動時、控制電路的電源被切斷等無法避免的狀況而引起橋臂短路，因此存在著難以用作功率器件的問題。
作為上述問題的解決對策，專利文獻I中具備與主電源聯(lián)動而建立的第二電源，使得在控制電源關閉的情況下也能將低壓側的開關元件維持在截止狀態(tài)，但如果產生該第二電源本身的故障、失靈，則無法維持截止狀態(tài)，從而無法處理橋臂短路的情況。有鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種安全的驅動電路，能夠消除在驅動電路中采用常導通型開關元件所引起的橋臂短路的危險性，尤其是不會破壞采用由寬帶隙半導體構成的器件所帶來的高速開關、低導通電阻等特征。為解決問題所采用的技術方案為實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明所涉及的驅動電路中，第一特征在于，輸入輸出端子對的一端與第一電源電壓相連的第一開關元件的所述輸入輸出端子對的另一端與第二開關元件串聯(lián)連接，并輸出所述第一開關元件與所述第二開關元件之間的中間節(jié)點的電壓，所述第一開關元件及所述第二開關元件分別由寬帶隙半導體構成且具有常導通特性，包括:第三開關元件，該第三開關元件具有常截止特性且該第三開關元件的輸入輸出端子對的一端與所述第二開關元件的輸入輸出端子對中未與所述第一開關元件相連的一端側相連，另一端與比所述第一電源電壓更低的第二電源電壓相連；第一控制電路，該第一控制電路基于輸入信號向所述第一開關元件的控制端子輸出用于對所述第一開關元件的導通和截止進行控制的第一控制信號；第二控制電路，該第二控制電路基于輸入信號向所述第二開關元件的控制端子輸出用于對所述第二開關元件的導通和截止進行控制的第二控制信號；第三控制電路，該第三控制電路向所述第三開關元件的控制端子輸出用于對所述第三開關元件的導通和截止進行控制的第三控制信號；以及控制電路用電源，該控制電路用電源向所述第一控制電路及所述第二控制電路提供工作所必需的工作電壓，所述第三控制電路將所述工作電壓與規(guī)定值進行比較，基于其比較結果，當所述工作電壓不足以使控制電路工作時，對所述第三開關元件進行截止控制。根據上述第一特征的驅動電路，在第二開關元件與第二電源電壓之間插入常截止型的第三開關元件，當由控制電路所提供的工作電壓不夠時，第三開關元件截止。由此，當驅動電路啟動時、或控制電路的內部電源13被切斷時，第三開關元件會變?yōu)榻刂範顟B(tài)，由此來防止橋臂短路。此外，通過使用由寬帶隙半導體所構成的元件來作為第一開關元件、或第二開關元件，能夠實現(xiàn)低導通電阻、且具有高速開關特性的開關元件，并能實現(xiàn)驅動電路的高速化、低耗電量化。在上述第一特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路中，其第二特征進一步在于，包括:第一電阻，該第一電阻的一端與所述第二開關元件的控制端子相連，另一端與所述第二電源電壓相連；以及第二電阻，該第二電阻的一端與所述第三開關元件的控制端子相連，另一端與所述第二電源電壓相連。根據上述第二特征的驅動電路，具備第一及第二電阻，由此，當未向第二及第三開關元件的控制端子輸入控制信號時，經由第一及第二電阻向控制端子提供第二電源電壓。此時，由于第三開關元件截止，故第二開關元件與第三開關元件的連接節(jié)點的電位會上升，但由于維持著向第二開關元件的控制端子施加第二電源電壓，因此，施加在第二開關元件的控制端子上的電壓相對于該連接節(jié)點的電位為負電壓。因此，在該連接節(jié)點的電位相對于第二電源電壓上升到第二開關元件的閾值電壓的絕對值以上后，第二開關元件會自動截止。由此，可以使用低耐壓的元件來作為第三開關元件，并能使用導通電阻、尺寸較小的元件，因而能使添加第三開關元件所帶來的影響最小化。在上述第一或第二特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路中，其第三特征進一步在于，所述控制電路用電源將高于所述第二電源電壓的第三電源電壓作為所述工作電壓，提供給所述第一控制電路、及所述第二控制電路，當由所述控制電路用電源提供的所述第三電源電壓低于規(guī)定值時，所述第三控制電路對所述第三開關元件進行截止控制。根據上述第三特征的驅動電路，當由控制電路用電源提供的第三電源電壓(正電壓)低于規(guī)定值、不足以作為控制電路的工作電壓時，使第三開關元件截止，由此能防止因該正電壓不良而引起的橋臂短路。在上述第一至第三中任一特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路中，其第四特征進一步在于，所述控制電路用電源將低于所述第二電源電壓的第四電源電壓作為所述工作電壓，提供給所述第一控制電路、及所述第二控制電路，當由所述控制電路用電源提供的所述第四電源電壓高于規(guī)定值時，所述第三控制電路對所述第三開關元件進行截止控制。根據上述第四特征的驅動電路，當由控制電路用電源提供的第四電源電壓(負電壓)高于規(guī)定值、不足以作為控制電路的工作電壓時，使第三開關元件截止，由此能防止因該正電壓不良而引起的橋臂短路。在上述第一至第四中任一特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路中，進一步優(yōu)選為，構成所述第一開關元件或所述第二開關元件的所述寬帶隙半導體中，至少有一個是GaN或SiC。另外，對于上述第一至第四中任一特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路，優(yōu)選將其用作將直流轉換成交流的逆變器電路。另外，更優(yōu)選為，在上述第一至第四中任一特征的本發(fā)明所涉及的驅動電路中，具備多個所述第一開關元件與所述第二開關元件的串聯(lián)電路，所述第三開關元件與所述多個串聯(lián)電路中的所述第二開關元件的各個所述一端側公共地相連接，由此來構成具備多個相的逆變器電路。發(fā)明效果因此，根據本發(fā)明，能夠消除因采用常導通型開關元件而帶來的橋臂短路的危險性，并能提供一種高速開關、低導通電阻、而且安全的驅動電路或者逆變器電路。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的驅動電路(逆變器電路)的結構例的電路圖。圖2是表示本發(fā)明所涉及的驅動器電路中的、對第三開關元件進行控制的第三控制電路的其它結構例的電路圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的驅動器電路中的、對第三開關元件進行控制的第三控制電路的其它結構例的電路圖。圖4是表示利用本發(fā)明的驅動器電路所構成的、輸出三相交流的逆變器的例子的電路結構圖。圖5是表示現(xiàn)有結構的驅動電路(逆變器電路)的電路圖。
具體實施例方式<實施方式1>本發(fā)明的一個實施方式所涉及的驅動電路(逆變器電路)I (以下，酌情稱為“本發(fā)明電路I”)的結構例如圖1所示。另外，在下面的實施方式的說明所使用的附圖中，對同一構成要素賦予相同的標號，此外，由于名稱及功能也相同，因此不再重復同樣的說明。如圖1的電路框圖所示，本發(fā)明電路I包括控制電路11、高壓電源12、由電源13a和13b所構成的控制電路用電源、高壓側的第一開關元件14、低壓側的第二開關元件15、第三開關元件16、電容器17、以及電阻18及19。第一開關元件14的漏極(輸入輸出端子對的一端)與高壓電源12所提供的正電壓Vl (第一電源電壓)相連接，源極(輸入輸出端子對的另一端)與第二開關元件15的漏極相連接，由此構成第一開關元件14與第二開關元件15進行串聯(lián)連接的半橋電路。另一方面，第二開關元件15的源極與第三開關元件16的漏極相連接。第一開關元件14、及第二開關元件15分別是閾值電壓Vth為-3V左右的、由寬帶隙半導體構成的常導通型的η溝道FET,作為寬帶隙半導體，優(yōu)選為使用GaN或SiC所構成的η溝道FET。例如，對于GaN的情況，可以使用GaN-HEMT (High Electron Mobility Transistor:高電子遷移率晶體管)，而對于SiC的情況，可以使用SiC-JFET。正電壓Vl例如為600V左右。第三開關元件16是常截止特性的FET，其漏極(輸入輸出端子對的一端)與第二開關元件15的源極相連接，源極(輸入輸出端子對的另一端)與第二電源電壓V2(這里為接地電位)相連接。由此，本發(fā)明電路I在由第一電源電壓V1、第一開關元件14、第二開關元件15、第二電源電壓V2所構成的現(xiàn)有結構的逆變器電路的橋臂的第二開關元件15與第二電源電壓V2之間，插入了第三開關元件16。第三開關元件16例如是耐壓為30V左右的通常的低耐壓MOSFET即可。電源13a的-側與第二電源電壓相連接，且其+側與控制電路11的一個端子相連接，并經由控制電壓端子5將+側的端子電壓、即第三電壓VH提供給控制電路11。電源13b的+側與第二電源電壓相連接，且其-側與控制電路11的一個端子相連接，并經由控制電壓端子6將-側的端子電壓、即第四電壓VL提供給控制電路11。另外，由于電源13a與電源13b的連接節(jié)點上的電壓與第二電源電壓V2相連接，因此第三電源電壓VH相對于第二電源電壓V2為正電壓，第四電源電壓VL相對于第二電源電壓V2為負電壓。另外，該負電壓VL比常導通特性的第一開關元件15及第二開關元件16的負閾值電壓Vth低，例如為-1OV左右。也經由電源端子7將該第二電源電壓V2提供給控制電路11?？刂齐娐?1包括高壓側驅動器(第一控制電路)8、低壓側驅動器(第二控制電路)9、以及第三控制電路10 (10a)，并將第二電源電壓V2、來自電源13a的第三電壓VH、以及來自電源13b的第四電壓VL作為工作電壓來進行工作。高壓側驅動器8基于來自高壓側驅動信號端子3的輸入信號來生成用于控制第一開關元件14導通和截止的第一控制信號20，并將其輸入到第一開關元件14的柵極。低壓側驅動器9基于來自低壓側驅動信號端子4的輸入信號來生成用于控制第二開關元件15導通和截止的第二控制信號21，并將其輸入到第二開關元件15的柵極。
第三控制電路IOa包括比較器26、基準電壓源27、以及串聯(lián)連接的兩個電阻28a、28b。將電阻28a和28b的連接節(jié)點的電壓輸入到比較器26的非反轉輸入端子，并將基準電壓源27的正側電壓輸入到比較器26的反轉輸入端子。電阻28a和28b對電源13a所提供的驅動電路11的工作電壓VH進行分壓，比較器26將該分壓后的電壓與基準電壓源27的基準電壓進行比較。當該分壓后的電壓低于該基準電壓時，換言之，當工作電壓VH低到不足以使驅動電路11工作時，比較器26將用于控制第三開關元件16截止的低電平信號(第三控制信號)22輸出到第三開關元件16的柵極。另一方面，當該分壓后的電壓在該基準電壓以上時，換言之，當工作電壓VH是足以使驅動電路11工作的電壓時，比較器26將用于控制第三開關元件16導通的高電平信號(第三控制信號)22輸出到第三開關元件16的柵極。電阻18的一端與第二開關元件15的柵極相連，另一端與第二電源電壓V2相連，電阻19的一端與第三開關元件16的柵極相連接，另一端與第二電源電壓V2相連。電容器17使經由第一開關元件14流入輸出端子23的電流的急劇變化而引起的高壓電源12的電壓變動緩和，從而具有向第一開關元件的漏極提供穩(wěn)定的第一電源電壓Vl的作用。接著，參照圖1對本發(fā)明電路I的動作進行說明。在啟動本發(fā)明電路1、并由電源13a向控制電路11提供正電壓(第三電壓)VH、由電源13b向控制電路11提供負電壓(第四電壓)VL、以及經由電源端子7向控制電路11提供第二電壓V2后，第三控制電路IOa將基準電壓源27、與由電阻28a和28b進行分壓后得至丨J的控制電壓端子5的電壓VH進行比較，當該電壓VH在規(guī)定值以上時，生成用于控制第三開關元件16導通的輸出信號22，從而使第三開關元件16導通。另外，在使用耐壓為30V的通常的低耐壓MOSFET作為第三開關元件16時，該MOSFET的導通電阻為1.5m Ω，若漏極電流為10A，則會有0.15W左右的損耗，但若逆變器電路I以600V、IOA進行工作，則該損耗為整體的0.0025%,因此第三開關元件16上的損耗可以忽略。為了不引起橋臂短路，向高壓側驅動信號端子3、及低壓側驅動信號端子4輸入具有互補關系的信號。高壓側驅動器8例如以輸出端子23的電壓為基準，對來自高壓側驅動信號端子3的輸入信號進行電平移位，將其轉換為第一開關元件14的柵極的驅動信號，從而向第一開關元件14的柵極輸出第一控制信號20。低壓側驅動器9對來自低壓側驅動信號端子4的輸入信號進行電平移位，來將其轉換成第二開關元件15的柵極的驅動信號，從而向第二開關元件15的柵極輸出第二控制信號21。其結果，向輸出端子23輸出對高壓電源23的電壓進行轉換后得到的電壓。這里，考慮由電源13a提供給控制電路11的第三電壓VH下降的情況。若該電壓VH下降到規(guī)定值以下，則第三控制電路IOa的比較器26的輸出、即第三控制信號22變?yōu)榈碗娖?，因此第三開關元件16截止。由此，將橋臂短路防患于未然。接著，考慮由電源13a向控制電路11提供的第三電壓VH降低、或者在啟動時等低電平下、控制電路11本身不進行工作的情況。此時，由于第二開關元件15的柵極連接有電阻18的一端，而電阻18的另一端與第二電源電壓V2相連，因此，第二開關元件15的柵極上施加有第二電源電壓V2。同樣，由于第三開關兀件16的柵極連接有電阻19的一端,而電阻19的另一端與第二電源電壓V2相連，因此，第三開關元件16的柵極上施加有第二電源電壓V2。由于第一及第二開關元件15、16具有常導通特性，第三開關元件16具有常截止特性，因此第一及第二開關元件15、16變?yōu)閷顟B(tài)，第三開關元件16變?yōu)榻刂範顟B(tài)。由此，第三開關元件16的漏極電壓(第二開關元件15的源極電壓)上升。然而，由于維持著經由電阻18向第二開關元件15的柵極施加電源電壓V2，因此，伴隨著第三開關元件16的漏極電壓的上升，第二開關元件15的柵極電壓相對于源極電壓成為負電壓。并且，在第三開關元件16的漏極電壓相對于第二電源電壓V2、上升到第二開關元件15的閾值電壓Vth的絕對值以上后，第二開關元件15截止。其結果，第一電源電壓Vl與第二電源電壓V2之間的連接被第二開關元件15切斷，即使在控制電路11本身不進行工作的情況下，也能防止橋臂短路。這里，對于不設置電阻18、19的情況，在控制電路11不進行工作的狀況下，第一及第二開關元件為導通狀態(tài)，第三開關元件為截止狀態(tài)，第三開關元件的源極-漏極之間施加有來自高壓電源12的高電壓VI。因此，要求第三開關元件16是高耐壓的元件。然而，在本發(fā)明電路I中，如上所述，具備電阻18、19，由此，第二開關元件會暫時導通，但此后，在第三開關元件16的源極-漏極間電壓上升到第二開關元件15的閾值電壓Vth的絕對值以上后，第二開關元件15會截止。并且，利用由寬帶隙半導體所構成的第二開關元件15的高速開關特性來切斷從高壓電源12向第三開關元件16施加的電壓。由于第二開關元件15的閾值電壓Vth的絕對值如上所述、最高在3V左右，故可由此使用低耐壓的器件來作為第三開關元件16，從而能夠使用與高耐壓器件相比導通電阻更低、尺寸更小的器件。在本發(fā)明電路I中，控制第三開關元件16的第三控制電路10的其它結構例如圖
2所示。圖2所示的控制電路IOb與上述控制電路IOa相同，包括比較器26、基準電壓源
27、以及串聯(lián)連接的兩個電阻28a、28b，但將電阻28a與28b的連接節(jié)點的電壓輸入到比較器26的反轉輸入端子，而將基準電壓源27的負側電壓輸入到比較器26的非反轉輸入端子。并且，電阻28a和28b對電源13b所提供的控制電路11的工作電壓VL(負電壓)進行分壓，比較器26將該分壓后的電壓與基準電壓源27的負基準電壓進行比較。當該分壓后的電壓高于該基準電壓時，換言之，當工作電壓VL未高到足以使驅動電路11工作時，比較器26將用于控制第三開關元件16截止的低電平信號(第三控制信號)22輸出到第三開關元件16的柵極。另一方面，當該分壓后的電壓在該基準電壓以下時，換言之，當工作電壓VL是足以使驅動電路11工作的電壓時，比較器26將用于控制第三開關元件16導通的高電平信號(第三控制信號)22輸出到第三開關元件16的柵極。通過該結構，在負電壓VL高于規(guī)定值時使第三開關元件16截止，從而能防止因負電壓不良而引起的橋臂短路。另外，在本發(fā)明電路I中，控制第三開關元件16的第三控制電路10的其它結構例如圖3所示。如圖3所示，控制電路IOc包括圖1的控制電路IOa以及圖2所示的控制電路10b，利用“或”(OR)電路29來對各個比較器26的輸出取邏輯和，并將該邏輯和的信號作為用于控制第三開關元件16的信號(第三控制信號)22。由此，在正電壓VH低于規(guī)定值時、或在負電壓VL高于規(guī)定值時使第三開關元件16截止，從而能防止因正電壓或者負電壓的不良而引起的橋臂短路。
<實施方式2>本發(fā)明的一個實施方式所涉及的驅動電路2(以下，酌情稱為“本發(fā)明電路2”)的結構例如圖4所示。如圖4所示，本發(fā)明電路2是利用上述實施方式I中所說明的本發(fā)明電路1、來構成提供用于驅動三相交流電動機的三相交流電壓的逆變器電路時的例子。與本發(fā)明電路I相同，本發(fā)明電路2包括控制電路11、電壓電源12、由電源13a和13b所構成的控制電路用電源、高壓側的第一開關元件14U、14V、14W、低壓側的第二開關元件15U、15V、15W、第三開關元件16、電容器17、以及電阻18U、18V、18W及19。控制電路11包括高壓側驅動器(第一控制電路)8、低壓側驅動器(第二控制電路)9、以及第三控制電路10 (10a)，并將第二電源電壓V2、來自電源13a的第三電壓VH、以及來自電源13b的第四電壓VL作為工作電壓來進行工作。從高壓側驅動信號端子3U、3V、3W分別向高壓側驅動器8輸入相位偏移了 120度的輸入信號。高壓側驅動器8基于該輸入信號來生成用于控制各個第一開關兀件14U、14V、14W導通和截止的第一控制信號20U、20V、20W，并將其輸出到各個第一開關元件的柵極。從低壓側驅動信號端子4U、4V、4W分別向低壓側驅動器9輸入相位偏移了 120度、并與輸入到高壓側驅動信號端子3U、3V、3W的信號具有互補關系的輸入信號。低壓側驅動器9基于該輸入信號來生成用于控制各個第二開關兀件15U、15V、15W導通和截止的第二控制信號21U、21V、21W，并將其輸出到各個第二開關元件的柵極。作為第三控制電路10，可以使用上述控制電路10a、10b或IOc中的任意一種電路結構。本發(fā)明電路2中，第一開關元件14U與第二開關元件15U串聯(lián)連接，第一開關元件14V與第二開關元件15V串聯(lián)連接，第一開關元件14W與第二開關元件15W串聯(lián)連接，從而構成三組第一及第二開關元件的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路中，分別將第一開關元件與第二開關元件的連接節(jié)點的電壓輸出到輸出端子23U、23V、23W。另外，各個串聯(lián)電路的第一開關元件側與第一電源電壓Vl公共地連接，各個串聯(lián)電路的第二開關元件側與第三開關元件公共地連接。此外，第二開關元件15U、15V、15W、及第三開關元件分別經由電阻18U、18V、18W、及19與第二電源電壓V2相連。第一開關元件14U、14V、14W、及第二開關元件15U、15V、15W分別是閾值電壓Vth為-3V左右的、由寬帶隙半導體構成的常導通型的η溝道FET，作為寬帶隙半導體，優(yōu)選為使用GaN或SiC所構成的η溝道FET。第一開關元件16例如是耐壓為30V左右的通常的低耐壓MOSFET。關于本發(fā)明電路2的動作，除了使第一開關元件14U與第二開關元件15U、第一開關元件14V與第二開關元件15V、第一開關元件14W與第二開關元件15W分別組成對來進行導通和截止的控制以外，與上述本發(fā)明電路I的動作大致相同，當提供給控制電路11的電壓VH或VL不足以使控制電路11進行工作時，或者，當控制電路11未進行工作時，防止因第三開關元件截止而引起橋臂短路。另外，即使是三相逆變器，也能利用一個第三開關元件16來對所有相位進行切斷，與分別在各個相位上進行切斷相比，能實現(xiàn)小型化，且更安全。另外，在上述第一及第二實施方式中，雖然第三控制電路10 (IOa IOc)內的分壓電阻28b的一端、及基準電壓源27的一端與第二電源電壓(接地電位)相連，但只要它們的一端與規(guī)定的固定電位連接即可，其連接對象不作特別限定。另外，例如在圖1的結構中，當由電源13b所提供的第四電源電壓VL的變動可以忽略時，將比較器26的-側輸入端子與接地電位相連，并將電阻28b的一端與電壓VL相連，由此可以不需要基準電壓源27。上述實施方式是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一個例子。本發(fā)明的實施方式并非限定與此，可以在不脫離本發(fā)明要點的范圍內進行各種變形來實施。工業(yè)上的實用性本發(fā)明可用于向開關元件的控制端子提供用于進行控制的電壓的驅動電路，尤其適用于具備將具備常導通特性的開關元件串聯(lián)連接的半橋電路的、逆變器電路。標號說明1:本發(fā)明所涉及的驅動電路(逆變器電路)2:本發(fā)明所涉及的逆變器電路3、3U、3V、3W:高壓側驅動信號端子4、4U、4V、4W:低壓側驅動信號端子5:控制電壓端子6、7:電源端子11:本發(fā)明所涉及的控制電路8:第一控制電路(高壓側驅動器)9:第二控制電路(低壓側驅動器)10、IOa IOc:第三控制電路12:高壓電源13、13a、13b:控制電路用電源14、14U、14V、14W:第一開關元件(高壓側)15U5U, 15V, 15W:第二開關元件(低壓側)16:第三開關元件17:電容器18U、18V、18W、19:電阻20、20U、20V、20W:第一控制信號21、21U、21V、21W:第二控制信號22:第三控制信號23、23U、23V、23W:輸出端子26:比較器27:基準電壓源28a、28b:分壓電阻29 或”電路30:現(xiàn)有結構的驅動電路(逆變器電路)31:現(xiàn)有結構的控制電路V1:第一電源電壓V2:第二電源電壓VH:第三電源電壓VL:第四電源電壓
權利要求
1.一種驅動電路， 在該驅動電路中，輸入輸出端子對的一端與第一電源電壓相連的第一開關兀件的所述輸入輸出端子對的另一端與第二開關元件串聯(lián)連接，并輸出所述第一開關元件與所述第二開關元件之間的中間節(jié)點的電壓，該驅動電路的特征在于， 所述第一開關元件及所述第二開關元件分別由寬帶隙半導體構成且具有常導通特性， 該驅動電路包括: 第三開關元件，該第三開關元件具有常截止特性且該第三開關元件的輸入輸出端子對的一端與所述第二開關元件的輸入輸出端子對中未與所述第一開關元件相連的一端側相連，另一端與比所述第一電源電壓更低的第二電源電壓相連； 第一控制電路，該第一控制電路基于輸入信號向所述第一開關元件的控制端子輸出用于對所述第一開關元件的導通和截止進行控制的第一控制信號； 第二控制電路，該第二控制電路基于輸入信號向所述第二開關元件的控制端子輸出用于對所述第二開關元件的導通和截止進行控制的第二控制信號； 第三控制電路，該第三控制電路向所述第三開關元件的控制端子輸出用于對所述第三開關元件的導通和截止進行控制的第三控制信號；以及 控制電路用電源，該控制電路用電源向所述第一控制電路及所述第二控制電路提供工作所必需的工作電壓， 所述第三控制電路將所述工作電壓與規(guī)定值進行比較，基于其比較結果，當所述工作電壓不足以使控制電路工作時，對所述第三開關元件進行截止控制。
2.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，包括: 第一電阻，該第一電阻的一端與所述第二開關元件的控制端子相連，另一端與所述第二電源電壓相連；以及 第二電阻，該第二電阻的一端與所述第三開關元件的控制端子相連，另一端與所述第二電源電壓相連。
3.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于， 所述控制電路用電源將高于所述第二電源電壓的第三電源電壓作為所述工作電壓，提供給所述第一控制電路及所述第二控制電路， 當由所述控制電路用電源提供的所述第三電源電壓低于規(guī)定值時，所述第三控制電路對所述第三開關元件進行截止控制。
4.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于， 所述控制電路用電源將低于所述第二電源電壓的第四電源電壓作為所述工作電壓，提供給所述第一控制電路及所述第二控制電路， 當由所述控制電路用電源提供的所述第四電源電壓高于規(guī)定值時，所述第三控制電路對所述第三開關元件進行截止控制。
5.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于， 構成所述第一開關元件或所述第二開關元件的所述寬帶隙半導體中，至少有一個是GaN。
6.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于， 構成所述第一開關元件或所述第二開關元件的所述寬帶隙半導體中，至少有一個是SiC。
7.一種逆變器電路，該逆變器電路具備多個相，其特征在于， 在權利要求1所述的驅動電路中， 包括多個所述第一開關元件與所述第二開關元件的串聯(lián)電路， 所述第三開關元件與所述 多個串聯(lián)電路中的所述第二開關元件的各個所述一端側公共地相連接。
全文摘要
本發(fā)明利用常導通型的開關元件來構成半橋電路，并防止用作驅動電路或者逆變器電路時的橋臂短路，從而提供一種安全的電路。該電路是在輸入輸出端子對的一端與高壓側的第一電源電壓(V1)相連的第一開關元件(14)與第二開關元件(15)進行串聯(lián)連接的半橋電路中、在第二開關元件(15)與低壓側的第二電源電壓(V2)之間插入了常截止型的第三開關元件(16)后的驅動電路，當由控制電路用電源(13a、13b)所提供的工作電壓(VH)或(VL)不足以使控制電路(11)進行動作時，第三開關元件(16)截止。
文檔編號H02M1/08GK103190067SQ20118005341
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者木原誠一郎 申請人:夏普株式會社