[发明专利]电源电路

说明书

本发明提供一种电源装置，其即使在将GaN系半导体材料作为开关使用的情况下，也能够防止发生开关错误地导通的误导通。电源电路包括由GaN系半导体材料构成的FET即第一开关(UH1)和由GaN系半导体材料构成的FET即第二开关(UL1)，第一开关(UH1)的源极与输入电位侧连接，第一开关(UH1)的漏极与第二开关(UL1)的源极连接的同时与输出电位侧连接，该电源电路将防止一个开关导通时另一开关随之打开的误导通防止电路与第一开关(UH1)的栅极和/或第二开关(UL1)的栅极连接。

技术领域

本发明涉及电源电路，特别涉及使用由GaN系半导体材料构成的FET的电源电路。

背景技术

以往，作为对直流电源的电位进行转换的电源电路，使用对高压侧开关和低压侧开关的通断进行切换的DC/DC转换器(例如参照专利文献1)。在上述电源电路中，通常高压侧开关和低压侧开关利用使用Si材料的功率MOSFET(metal-oxide-semi conductorfield-effect transistor)。但是，近年来，使用GaN系半导体材料的FET(field-effecttransistor)被研究出来，由于与Si系材料相比具有低导通电阻、高频动作、高温动作、高耐压的优点，而期待应用于功率设备。

图12示出将由GaN系半导体材料构成的FET用于高压侧开关及低压侧开关的以往的电源电路。在图12所示的电源电路中，由GaN系半导体材料构成的高压侧开关HiGaN的漏极与输入电位Vin连接，源极作为中间电位Vsw与低压侧开关LoGaN的漏极连接且与输出电位Vout侧连接。另外，在中间电位Vsw与输出电位Vout之间夹设电感，在输出电位Vout与接地电位之间夹设电容。另外，向高压侧开关HiGaN输入栅极电位Vg_Hi，向低压侧开关LoGaN输入栅极电位Vg_Lo。在这种电源电路中，构成例如将输入电位Vin＝400V且输入电流Iin＝2A的电流转换为输出电位Vout＝200V且输出电流Iout＝4A的降压型DC/DC转换器。

图13是表示图12中示出的以往的电源电路正常动作时的曲线图，图13的(a)是表示低压侧开关LoGaN的栅极电位Vg_Lo和中间电位Vsw的电位变化的曲线图，图13的(b)是表示输入电流Iin与感应电流I_ind的电流变化的曲线图。

如图13的(a)所示，在使低压侧开关LoGaN的栅极电位Vg_Lo从导通变为断开后，使高压侧开关HiGaN的栅极电位Vg_Hi从断开变为导通(未图示)，中间电位Vsw上升。另外，在使栅极电位Vg_Lo从断开变为导通(未图示)，中间电位Vsw下降后，使栅极电位Vg_Lo从导通变为断开。

此时，如图13的(b)所示，输入电流Iin在从栅极电位Vg_Hi的导通到断开为止单调增加后急速减小，感应电流I_ind在栅极电位Vg_Hi的导通到断开为止单调增加后单调减少。感应电流I_ind利用电容平滑化，作为输出电位Vout输出。

图14是将图13的(a)局部放大示出的曲线图，图14的(a)是将栅极电位Vg_Hi从断开变为导通的时间放大示出的曲线图，图14的(b)是将栅极电位Vg_Hi从导通变为断开的时间放大示出的曲线图。如图14的(a)(b)所示，在高压侧开关HiGaN的导通时和断开时，低压侧开关LoGaN的栅极电位Vg_Lo发生耦合(linking)。对于图14的(a)(b)所示的例子来说，即使栅极电位Vg_Lo发生耦合，电位变动也很小，因此低压侧开关LoGaN不会误导通，电源电路正常动作。

现有技术文献

专利文件

专利文献1：日本特开2009-022106号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

但是，由GaN系半导体材料构成的高压侧开关HiGaN和低压侧开关LoGaN可能会高速动作，因此存在高速动作时一个开关导通时另一开关叠加噪声而发生的耦合增大，发生误将另一开关导通的误导通的问题。