[发明专利]电平移位电路

说明书

技术领域

本发明涉及电平移位电路，主要涉及将对反相电路中使用的半桥连接的MOSFET、IGBT、SiCFET、GaNFET等开关元件进行控制的控制信号的电压电平转换为该控制中适当的电平的电路。

背景技术

在空调、冷藏库等家电产品中使用的电动机的控制中，为了提高节能性能而广泛使用基于微型控制器的可高度控制的反相方式。另一方面，伴随SiCFET、GaNFET等宽带隙半导体元件的实用化，为了追求由其低导通电阻、高频特性得到的效率提高，正在研究对反相电路的应用。

图6示出了现有的反相电路的电路结构例。图6是反相电路INV的结构例，该反相电路INV包括驱动电路30、n型MOSFET的电力用开关元件7a和7b、二极管8以及电容器9。驱动电路30具有电平移位电路的功能。

在驱动电路30分别设置有从外部供给的电源端子VCC、接地端子VSS、高压侧(high side)电路36侧的控制输入端子Inh、低压侧(low side)的控制输入端子Inl、高压侧电路36侧的正电压电源端子Vb、基准电源端子Vs、输出端子Vh和低压侧的输出端子Vl。驱动电路30的电源端子VCC和接地端子VSS分别与反相电路INV的电源端子VCC和接地端子VSS连接。

由控制输入端子Inh输入的高压侧电路36侧的控制输入信号与脉冲产生电路31的输入端子IN连接，通过第一输出端子OUT1，在控制输入信号上升后产生脉冲宽度100ns左右的第一脉冲，通过第二输出端子OUT2在控制输入信号下降后产生脉冲宽度100ns左右的第二脉冲。

图7示出了脉冲产生电路31的一个电路结构例。脉冲产生电路31包括：串联连接的6个反相器41a、41b、41c、41d、41e、41f；2个NAND电路42a、42b；2个反相器43a、43b；和脉冲宽度设定用的2个电容器44a、44b。当最前头的反相器41a的输入与输入端子IN连接，使各反相器41a、41b、41c、41d、41e、41f的输出节点从前面依次为N1、N2、N3、N4、N5、N6时，电容器44a、44b各自的一端分别接地，另一端与节点N3、N4连接，节点N2、N5分别与NAND电路42a的2个输入连接，节点N1、N6分别与NAND电路42b的2个输入连接，NAND电路42a、42b各自的输出分别与反相器43a、43b各自的输入连接，反相器43a、43b各自的输出分别与输出端子OUT1、OUT2连接。

图8中示出了脉冲产生电路31的动作波形。与输入到输入端子IN的控制输入信号的上升同步的第一脉冲从第一输出端子OUT1输出，与输入到输入端子IN的控制输入信号的下降同步的第二脉冲从第二输出端子OUT2输出。

第一脉冲被输入到n型的高耐压MOSFET32a的栅极，转换为通过电阻33a电平移位后的信号，并且被输入到RS触发器34的复位输入R。第二脉冲被输入到n型的高耐压MOSFET32b的栅极，转换为通过电阻33b电平移位后的信号，并被输入到RS触发器34的置位输入S。RS触发器34的输出Q与反相器35的输入连接，反相器35的输出经输出端子Vh与MOSFET7a的栅极连接。

其结果是，输入到控制输入端子Inh的控制输入信号，在浮动的高压侧电路36中电平移位并被传输，作为高压侧输出信号输出到MOSFET7a的栅极。另一方面，输入到低压侧的控制输入端子Inl的低压侧的控制输入信号经低压侧的输出端子Vl输出到MOSFET7b的栅极端子。

MOSFET7a的漏极经反相电路INV的高电压电源端子HV与例如600V左右的高电压电源连接。MOSFET7a的源极和MOSFET7b的漏极分别与驱动电路30的基准电源端子Vs和反相电路INV的输出端子OUT连接。MOSFET7b的源极与反相电路INV的输出用接地端子GND连接并接地。

电容器9的一端与二极管8的阴极端子以及正电压电源端子Vb连接，另一端与基准电源端子Vs连接，二极管8的阳极端子与电源端子VCC连接。由二极管8和电容器9构成自举电路。使经与电源端子VCC连接的反相电路INV的电源端子VCC供给来的电源电压对浮动的电容器9充电，基准电源端子Vs的电位经MOSFET7a而上升时，通过经电容器9的静电耦合而在正电压电源端子Vb产生高电压，由此在高压侧电路36中实现浮动的电源供给。

当对2个控制输入端子Inh、Inl分别输入相位反转的正反2个控制输入信号时，在与基准电源端子Vs连接的反相电路INV的输出端子OUT产生将在反相电路INV的电源端子HV与接地端子GND之间施加的高电压作为振幅的输出信号。