[发明专利]功率转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要由双向开关构成的功率转换电路。

背景技术

近年来，电子设备的普及有进一步深入的倾向，电子设备的功 耗增加作为地球温暖化等的原因之一已被看成是社会问题。功耗增 加以后就需要对电子设备进行冷却，对电子设备进行冷却就需要较 大的散热片或者冷却风扇等，电子设备因此而大型化。在这样的社 会背景下，降低电子设备的功耗的要求就越来越多。因此，以电子 设备的主干即电源电路或者用以实现电子设备的主要功能的执行元 件等的待机功率、工作所需的功率为首，需要使其减少。也就是说， 我们期待着各种各样的功耗都减少。

为降低电子设备的功耗，就特别需要降低功率转换电路等的功 耗。已知：根据所使用的电压区别使用MOSFET(金属氧化膜半导体 场效应晶体管)和IGBT(绝缘栅双极晶体管)是一种降低功率转换电 路中的功耗的技术。又知：还有一种通过在开关电路中使用零电压 开关(ZVS)或者零电流开关(ZCS)等来减少开、关时的损耗的技术(参 看例如专利文献1及专利文献2)。 专利文献1：日本公开特许公报特开2005-261059号公报 专利文献2：日本公开特许公报特开2005-295671号公报

发明内容

-发明要解决的技术问题-

然而，一般的功率转换电路由单向开关组合而成。因此，在连 接有马达等具有电感成份的负载的情况下，回流电流在惯性二极管 中流动，功率转换电路中的损耗就增大。于是就需要较大的散热片 或者冷却风扇等，这就会导致装有功率转换电路的装置大型化。

在利用由逆向并联的IGBT等构成的双向开关构成的功率转换 电路中连接有马达等具有电感成份的负载的情况下，难以形成用以 使回流电流流动的闭合回路。在以双向开关作上臂和下臂用的情况 下，需要为防止上下臂间短路设定滞后时间。于是，便需要使作上 臂的双向开关和作下臂的双向开关同时处于断开状态的滞后时间。 结果便会产生不能使回流电流流动的时间段。

进一步讲，在通常的升压斩波电路中，在输入一侧，将电荷储 蓄在电抗线圈中以后，再经由二极管向输出一侧供电。此时，由二 极管的上升电压(Vf)和正在流动的电流造成的损耗增大，功耗就增 大。于是便需要用大型的散热片或者冷却风扇进行冷却，装置就大 型化了。

本发明中公开了一种功率转换装置，防止了上下臂短路，形成 了让滞后时间的过度期的回流电流流动的回路，又使回流电流造成 的损耗下降了。

-用以解决技术问题的技术方案-

本发明中使功率转换电路为一包括了用氮化物半导体制成的双 向开关的结构。

具体而言，示例的功率转换电路包括双向开关，双向开关具有 第一栅端子、第二栅端子、第一欧姆端子以及第二欧姆端子。使第 一栅端子为导通状态，使第二栅端子为断开状态，双向开关便成为 起第一欧姆端子一侧为阴极、第二欧姆端子一侧为阳极的二极管的 作用的第一状态；使第一栅端子为断开状态，使第二栅端子为导通 状态，双向开关便成为起第一欧姆端子一侧为阳极、第二欧姆端子 一侧为阴极的二极管的作用的第二状态；使第一栅端子和第二栅端 子皆为导通状态，双向开关便成为在第一欧姆端子和第二欧姆端子 之间不经由二极管双向导通的第三状态；使第一栅端子和第二栅端 子皆为断开状态，双向开关便成为切断第一欧姆端子和第二欧姆端 子之间的双向电流的第四状态。

示例的功率转换电路包括：能够成为仅正向导通的状态、仅逆 向导通的状态、双向导通状态以及双向切断状态的双向开关。因此， 既能够防止臂的短路，又能够形成让在进行导通状态和切断状态的 状态切换的过度期所产生的、预想不到的回流电流流动的电流路径。