栅极驱动电路及开关电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种通过简单的结构能够抑制电涌电压及开关损失的栅极驱动电路及开关电源装置。栅极驱动电路连接于主开关元件。栅极驱动电路具备栅极电阻。栅极电阻由能够连续地变更电阻值的电压控制电阻构成。开关电源装置具备栅极驱动电路、主开关元件、及与主开关元件反向并联地连接的回流二极管。

【技术实现步骤摘要】
栅极驱动电路及开关电源装置
本专利技术的实施方式涉及栅极驱动电路及开关电源装置。
技术介绍
以往，已知有连接于开关元件且具备栅极电阻的栅极驱动电路(例如，参照专利文献1)。在专利文献1记载的栅极驱动电路设有栅极电阻可变电路。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016-059108号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在专利文献1记载的栅极驱动电路中，栅极电阻可变电路由多个FET构成。而且，在专利文献1记载的栅极驱动电路中，设有多个复杂的结构的栅极电阻可变电路，且设有与多个栅极电阻可变电路对应的多个栅极电阻控制电路。因此，在专利文献1记载的栅极驱动电路中，部件个数增加，电路整体的结构变得复杂。本专利技术的目的在于提供一种通过简单的结构能够抑制电涌电压及开关损失的栅极驱动电路及开关电源装置。用于解决问题的方案本专利技术的一实施方式涉及一种与主开关元件连接且具备栅极电阻的栅极驱动电路，其中，所述栅极电阻由能够连续地变更电阻值的电压控制电阻构成。另外，本专利技术的一实施方式的栅极驱动电路还具备控制电路，该控制电路基于所述主开关元件的输出电流值，来设定向所述电压控制电阻输入的电压值。另外，本专利技术的一实施方式的栅极驱动电路还具备控制电路，该控制电路基于从驱动所述主开关元件的信号源输出的信号，来设定向所述电压控制电阻输入的电压值。另外，在本专利技术的一实施方式的栅极驱动电路中，所述电压控制电阻具有场效应晶体管。另外，本专利技术的一实施方式涉及一种开关电源装置，其具备：栅极驱动电路；所述主开关元件；及与所述主开关元件反向并联地连接的回流二极管，所述主开关元件及所述回流二极管的一部分、或者所述主开关元件及所述回流二极管全部由宽禁带半导体构成。另外，在本专利技术的一实施方式的开关电源装置中，所述宽禁带半导体由碳化硅、氮化镓系材料、氧化镓系材料或金刚石形成。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种通过简单的结构能够抑制电涌电压及开关损失的栅极驱动电路及开关电源装置。附图说明图1是表示适用了第一实施方式的栅极驱动电路的开关电源装置的电路图。图2是表示主开关元件的输出电流、用于对电压控制电阻进行控制的电压、及电压控制电阻的电阻值的关系的图。图3是表示主开关元件的开关时(回流二极管的反向恢复时及关断时)的电涌电压、主开关元件的输出电流值、及电压控制电阻的电阻值的关系的图。图4是表示主开关元件的输出电流值、在主开关元件的开关时产生的损失即开关损失、及电压控制电阻的电阻值的关系的图。图5是表示能够适用第一实施方式的栅极驱动电路的主开关元件的变形例的图。图6是表示适用了第二实施方式的栅极驱动电路的开关电源装置的电路图。图7是用于说明基于从信号源输出的信号来变更向电压控制电阻输入的电压值的例子的图。图8是表示通常的栅极驱动电路的主要部分的电路图。图9是表示主开关元件的开关时(回流二极管的反向恢复时及关断时)的电涌电压、主开关元件的输出电流值、及栅极电阻的电阻值的关系的图。图10是表示与由栅极驱动电路驱动的主开关元件反向并联地连接的回流二极管(FWD)的反向恢复特性的图。图11是表示栅极电阻的电阻值、主开关元件的输出电流值、及开关损失的关系的图。图12是用于说明主开关元件的开关时的电压及电流的图。具体实施方式在说明栅极驱动电路的第一实施方式之前，说明通常的栅极驱动电路。图8是表示通常的栅极驱动电路10的主要部分的电路图。在图8所示的栅极驱动电路10设有电阻值被设定为固定值的栅极电阻11-1REF、11-2REF、开关元件14-1、14-2、信号源15。在图8所示的例子中，栅极电阻11-1REF的一侧(图8的上侧)的端部连接于高电位，栅极电阻11-1REF的另一侧(图8的下侧)的端部经由开关元件14-1而连接于主开关元件(未图示)。而且，主开关元件经由开关元件14-2而连接于栅极电阻11-2REF的一侧(图8的上侧)的端部。栅极电阻11-2REF的另一侧(图8的下侧)的端部连接于低电位。开关元件14-1、14-2连接于信号源15。在图8所示的例子中，主开关元件例如通过在栅极电阻11-1REF中流动的电流来导通，通过在栅极电阻11-2REF中流动的电流来关断。即，主开关元件由栅极驱动电路10驱动。在图8所示那样的通常的栅极驱动电路10中，通过适当设定栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值，来调整主开关元件的导通时及关断时的开关速度、开关损失及电涌电压。图9是表示主开关元件的开关时(回流二极管的反向恢复时及关断时)的电涌电压、主开关元件的输出电流值Ic、及栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG的关系的图。在图9中，Vcc表示通过直流电源(未图示)而在主开关元件的两端设定的电位差。图9A及图9B的纵轴表示主开关元件的开关时的电涌电压。图9A的横轴表示主开关元件的输出电流值Ic，图9B的横轴表示栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG。如图9A所示，主开关元件的输出电流值Ic越大，则主开关元件的开关时的电涌电压越大。另一方面，如图9所示，栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG越大，则主开关元件的开关时的电涌电压越小。图10是表示与由栅极驱动电路10驱动的主开关元件反向并联地连接的回流二极管(FWD)的反向恢复特性的图。图10的纵轴表示主开关元件的开关时的电涌电压。图10的横轴表示主开关元件的开关时的回流二极管的电流。在图10所示的例子中，在主开关元件的开关时的回流二极管的电流小的情况下(即，主开关元件的输出电流值小的情况下)，主开关元件的开关时的电涌电压增大。尤其是在主开关元件的开关时的回流二极管的电流小的情况下，即栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG小的情况下，主开关元件的开关时(详细而言，回流二极管的反向恢复时)的电涌电压增大。图11是表示栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG、主开关元件的输出电流值Ic、及在主开关元件的开关时产生的损失即开关损失的关系的图。图11A的横轴表示栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG。图11B的横轴表示主开关元件的输出电流值Ic。图11A及图11B的纵轴表示开关损失。详细而言，在图11A及图11B中，“Eon”表示在导通时产生的损失，“Eoff”表示在关断时产生的损失，“Err”表示反向恢复损失。如图11B所示，主开关元件的输出电流值Ic越大，则开关损失越大。如图11A所示，栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG越大，则在主开关元件的开关时在主开关元件产生的损失Eon、Eoff越大。另一方面，栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG越大，则回流二极管的反向恢复损失Err越小。图12是用于说明主开关元件的开关时的电压及电流的图。图12A示出主开关元件的导通时的回流二极管的反向恢复时的电压及电流，图12B示出主开关元件的关断时的电压及电流。在图12A中，“电压(电阻值小)”表示栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG小的情况下的导通时的电涌电压，“电压(电阻值大)”表示栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG大的情况下的导通时的电涌电压。如图12A所示，栅极电阻11-1REF、11-2REF的电阻值RG小的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅极驱动电路，其与主开关元件连接且具备栅极电阻，其中，所述栅极电阻由能够连续地变更电阻值的电压控制电阻构成。

【技术特征摘要】
2016.11.09 JP 2016-2190901.一种栅极驱动电路，其与主开关元件连接且具备栅极电阻，其中，所述栅极电阻由能够连续地变更电阻值的电压控制电阻构成。2.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其中，所述栅极驱动电路还具备控制电路，该控制电路基于所述主开关元件的输出电流值，来设定向所述电压控制电阻输入的电压值。3.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其中，所述栅极驱动电路还具备控制电路，该控制电路基于从驱动所述主开关元件的信号源输出的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：兼田博利，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP