[发明专利]转换器

说明书

技术领域

本发明涉及在采用同步整流方式的转换器(converter)中简化栅极驱动电路的结构的技术。

背景技术

已知一种转换器，其采用所谓的同步整流方式，使作为整流元件的整流用开关单元与主开关单元同步地进行动作以进行整流动作(例如，专利文献1)。在采用同步整流方式的转换器中，以低于回流二极管的启动电压的电压使整流用开关单元进行动作，由此其优点在于可实现电力变换效率的提高。

图28表示包括采用同步整流方式的转换器的负载驱动系统的整体结构。

负载驱动系统900具备直流电源DC、降压转换器904、逆变器901、以及作为负载的三相交流电动机903。

降压转换器904具备：主开关单元M9、整流用开关单元R9、平滑电容器902、电感器906、栅极驱动电路GD91、92。

主开关单元M9与整流用开关单元R9串联连接，开关单元M9、R9为了实现同步整流，由金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-OXide-Semiconductor Field Effect Transistor，以下记为MOSFET。)为代表的、在导通情况下具有在正向和反向的双向导通的沟道区域的功率半导体元件构成。

开关单元M9、R9的栅极端子分别与栅极驱动电路GD91、GD92连接，从栅极驱动电路GD91、GD92输出的栅极驱动信号SgM9、SgR9被输出至开关单元M9、R9的栅极端子，以控制开关单元M9、R9的动作。

在主开关单元M9的漏极-源极之间，按照与主开关单元M9的输入输出方向逆并联的方式设有回流二极管DM9，同样，在整流用开关单元R9也设有回流二极管DR9。使用回流二极管DM9、DR9的目的在于，在开关单元M9、R9的双方都截止的情况下确保使电流回流的路径。在专利文献2中公开了如下的技术，将构成开关单元的MOSFET自身构造上具备的、仅在反方向导通的双极型的二极管区域用作回流二极管DR9。根据该结构，不需要在MOSFET之外另行设置二极管，达到了能够实现开关单元小型化的这种效果。此外，MOSFET自身构造上具备的二极管区域也被称为体二极管或寄生二极管。

逆变器(inverter)901具备U相臂、V相臂、W相臂并联连接而成的三相桥式电路，将从降压转换器904供给的直流电流变换为三相交流电流，并向三相交流电动机903供电。

接下来，参照图28、29说明降压转换器904的动作。图29是表示负载驱动系统900具备的降压转换器904动作时的时序图。

在图29(a)中，以实线表示电感器906中流过的电流，以虚线表示电感器906中流过的电流的平均值IL，该平均值IL为降压转换器904的输出电流。

图29(b)表示栅极驱动信号SgM9的电压波形，图29(c)表示栅极驱动信号SgR9的电压波形。在栅极驱动信号SgM9、SgR9中的高电平期间对应的开关单元导通，在低电平期间截止。以下，将主开关单元M9导通、整流用开关单元R9截止的期间称为“A期间”，将主开关单元M9截止、整流用开关单元R9导通的期间称为“B期间”。

首先，在A期间中，随着在电感器906中流过电流，电感器906的电压上升并积蓄能量。另一方面，在B期间中，放出电感器906所积蓄的能量，电感器906中流过的电流减少。伴随于此，电感器906的电压下降。这样，通过反复A期间、B期间，就会像图29(a)所示那样将降压转换器904的输出电流控制在大致恒定值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-341769号公报

专利文献2：JP特开2008-61403号公报

专利文献3：JP特开2002-299625号公报

专利文献4：JP特开2008-17237号公报

非专利文献

非专利文献1：H.Lendenmann et al.，Materials Science Forum389-393，1259(2002).

非专利文献2：J.P.Bergman，et al.，Materials Science Forum353-356，299(2001).

发明内容

【发明要解决的技术问题】