[发明专利]驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种用于在将阈值电压为负电压的常导通特性或者阈值电压低至2V左右的常截止特性的GaN、SiC等宽带隙半导体用作开关元件来构成半桥电路时，提供用于使该开关元件截止的负的栅极电压的电路。

背景技术

由GaN、SiC等所代表的宽带隙半导体与硅半导体相比，具有高速开关、低导通电阻等优异的特性。另一方面，使用这些宽带隙半导体的元件表现出即使栅极电压为0V、也会有漏极电流流过的常导通(normally on)特性，或者阈值电压低至2V左右的常截止(normally off)特性，为了可靠地使该元件截止，需要将栅极电压驱动至负电压，因而需要一种提供负的栅极电压的驱动电路。

非专利文献1中记载了一种利用负栅极·偏置电压来进行驱动的缓冲电路。

此外，专利文献1中记载了一种半导体电路，该半导体电路用于具有常导通特性的开关元件或具有阈值电压较低的常截止特性的开关元件。

专利文献1中，设置了生成用于提供给高压(高电压)侧开关元件的负电压的电源电路、以及生成用于提供给低压(低电压)侧开关元件的负电压的电源电路，高压侧的电源电路的高电压侧与高压电源的+端子相连接。另外，设置了控制用电容器，该控制用电容器的一端与高压侧电源电路的低电压(负电压)侧相连接，从该控制用电容器向控制电路提供动作电源，其中，该控制电路对开关元件的导通和截止进行控制，该控制用电容器在该开关元件导通时被充电。此外，作为电源电路的例子，示出了经由其它开关元件使电流流入电容器并将稳压二极管与该电容器并联连接来构成负电压电源的例子。

此外，专利文献2中揭示了一种使用恒压二极管(稳压二极管)来向高压侧的常导通型开关元件提供负电压的功率转换器。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：インタ一ナシヨナル·レクティファイヤ一·ジャパソアプリケ一シヨンノ一トAN-1120（国际整流器公司日本分公司应用注解AN-1120）

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-288992号公报

专利文献2：日本专利特开2006-314154号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在向高压侧电路提供负电压时，由于二极管极性的问题，无法使用逆变器用栅极驱动电路中所使用的由二极管和电容器构成的自举电路，因此，在非专利文献1中记载了需要在高压侧设置绝缘的电源。

此外，专利文献1中，如上所述，高压侧的内部电源电路是通过将高电压侧与高压电源的+端子相连接而构成的，因此，存在着电流从高压电源流出从而发生短路的危险性，为了防止该短路，需要设置绝缘的电源。此外，需要在高压侧和低压侧分别设置电源。

另外，专利文献1中，使用开关元件、电容器、及稳压二极管来实现高压侧的电源，但反峰电压较高的稳压二极管是很难制造的，因而限制了电源电压范围。

同样，专利文献2中所用的恒压二极管(稳压二极管)也因为反峰电压的限制，导致其可利用的电源电压范围受到了限制。

此外，为了抑制通常逆变器用半导体中的反向功率损耗、噪声，需要使开关元件与反方向恢复电流较少的FWD(free wheel diode：续流二极管)并联连接。对于常导通型FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)，虽然进行单极性动作的横向型器件本身具有反向导通功能，但其截止时的低栅极电压(通常为-10V以下)会导致反向导通上升电压的绝对值变大，因此，同样需要并联连接FWD。

这些问题会导致驱动电路的大型化、复杂化从而导致成本上升，会阻碍使用宽带隙半导体的驱动电路的普及。

有鉴于上述状况，本发明的目的在于实现一种能向开关元件的驱动提供需要的负的栅极电压且不会引起电路的大型化、复杂化的驱动电路。

为解决问题所采用的技术方案

对于用于实现上述目的的本发明所涉及的驱动电路，

在该驱动电路中，输入输出端子对的一端与第一电源电压相连接的第一晶体管、与输入输出端子对的一端与比所述第一电源电压更低的第二电源电压相连接的第二晶体管进行串联连接，并输出所述第一晶体管与第二晶体管之间的中间节点的电压，其特征在于，包括：