电平移位电路及驱动电路制造技术

得到一种具有电绝缘性、小型且低价的电平移位电路及驱动电路。电热变换元件(5)将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热。热电变换元件(6)将来自电热变换元件(5)的热变换为以与第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号。绝缘区域(7)将电热变换元件(5)和热电变换元件(6)电绝缘。

Level shift circuit and drive circuit

A level shift circuit and driving circuit with electrical insulation, small and low cost are obtained. The electrothermal conversion element (5) transforms the first electrical signal based on the first reference potential into heat. The thermoelectric conversion element (6) transforms the thermal transformation from the electrothermal conversion element (5) to the second electrical signal which is based on the second reference potential different from the first reference potential. The insulation region (7) electrically insulate the electrothermal conversion element (5) and the thermoelectric conversion element (6).

【技术实现步骤摘要】
电平移位电路及驱动电路
本专利技术涉及一种电平移位电路及驱动电路。
技术介绍
在逆变器装置等的驱动电路中，为了对高电位侧半导体开关元件进行驱动，使用了将低电位侧的驱动信号进行电平移位而使该驱动信号移位至高电位侧的电平移位电路。通常来说，在电平移位电路中使用HVIC(HighVoltageIntegratedCircuit)、光电耦合器、微型变压器等(例如，参照专利文献1)。HVIC通过PN结隔离而构成，通过MOSFET等半导体元件电气地对信号进行传递。光电耦合器由发光二极管等发光元件、光电晶体管等受光元件构成，将电信号变换为光而进行传递。微型变压器由线圈构成，将电信号变换为磁而进行传递。专利文献1：日本特开2003－115752号公报但是，就HVIC而言，高电位侧和低电位侧没有电绝缘，因此高电位侧的噪声有时传递至低电位侧。光电耦合器是发光元件和受光元件的双芯片结构，因此难以小型化。微型变压器与光电耦合器同样地，是多芯片结构，难以小型化，并且与HVIC及光电耦合器相比价格高。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于得到一种具有电绝缘性、小型且低价的电平移位电路及驱动电路。本专利技术所涉及的电平移位电路的特征在于，具有：电热变换元件，其将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热；热电变换元件，其将来自所述电热变换元件的所述热变换为以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号；以及绝缘区域，其将所述电热变换元件和所述热电变换元件电绝缘。专利技术的效果在本专利技术中，将电信号变换为热，在通过绝缘区域进行了电绝缘的不同的基准电位间传递热而进行信号传递。由于被电绝缘，因此高电位侧的噪声不会传递至低电位侧。另外，由于能够由单个芯片构成，因此能够集成化，能够实现小型化。并且，能够通过低价的半导体工艺而实现。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的驱动电路的框图。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电平移位电路的电路图。图3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的导热部的第一例的剖视图。图4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的导热部的第二例的剖视图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的驱动电路的框图。图6是表示本专利技术的实施方式2所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。图7是表示本专利技术的实施方式3所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。图8是表示本专利技术的实施方式4所涉及的驱动电路的电路图。图9是表示本专利技术的实施方式5所涉及的驱动电路的电路图。图10是表示本专利技术的实施方式6所涉及的驱动电路的电路图。图11是表示本专利技术的实施方式7所涉及的驱动电路的框图。图12是表示本专利技术的实施方式7所涉及的驱动电路的电路图。标号的说明1初级侧电路，2电平移位电路，3次级侧电路，5、21电热变换元件，6、22热电变换元件，7、23、65绝缘区域，15第一N型半导体区域，16第二N型半导体区域，18N型半导体区域，19层叠区域，37、38防过热电路，44发热不良判定电路，52、53发热量调整电路，63第一变换元件，64第二变换元件具体实施方式参照附图对本专利技术的实施方式所涉及的电平移位电路及驱动电路进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的驱动电路的框图。该驱动电路在逆变器装置等中对高电位侧半导体开关元件进行驱动。初级侧电路1根据输入信号IN而输出以第一基准电位GND为基准的电信号LSIN。电平移位电路2将从初级侧电路1输入的电信号LSIN变换为以不同于第一基准电位GND的第二基准电位VS为基准的电信号LSOUT。次级侧电路3根据从电平移位电路2输入的电信号LSOUT，将以第二基准电位VS为基准的驱动信号OUT输出至开关元件的控制端子。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电平移位电路的电路图。导热部4具有电热变换元件5、热电变换元件6及绝缘区域7。电热变换元件5将电信号LSIN变换为热。热电变换元件6将来自电热变换元件5的热变换为电信号LSOUT。绝缘区域7是将电热变换元件5和热电变换元件6电绝缘的绝缘体等，将由电热变换元件5产生的热传递至热电变换元件6。在电热变换电路8中，根据电信号LSIN对开关9进行切换。例如，在电信号LSIN为高电平(high)时，开关9导通，将来自恒定电流源10的电流供给至电热变换元件5。电热变换元件5是二极管，通过使电流在二极管中流动，从而由于消耗电力来产生热。由于来自电热变换元件5的热，热电变换元件6的温度发生变化。由此，作为二极管的热电变换元件6的电气特性发生变化，热电变换元件6的正极电压Vs1发生变化。在热电变换电路11中，将恒定电流源12的电流供给至热电变换元件6，通过反相器13对由元件温度的变化引起的热电变换元件6的正极电压Vs1的变化进行检测。例如，如果由于元件温度的上升，热电变换元件6的正极电压Vs1降低，低于反相器13的阈值，则电信号LSOUT成为高电平。此外，电热变换元件5及热电变换元件6并不限定于二极管，也可以是电阻或晶体管等。如以上说明所述，在本实施方式中，将电信号变换为热，在通过绝缘区域7进行了电绝缘的不同的基准电位间传递热而进行信号传递。由于被电绝缘，因此高电位侧的噪声不会传递至低电位侧。另外，由于能够由单个芯片构成，因此能够集成化，能够实现小型化。并且，能够通过低价的半导体工艺实现。图3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的导热部的第一例的剖视图。在N－型半导体基板14之上形成有第一N型半导体区域15及第二N型半导体区域16。第一半导体区域15和第二半导体区域16通过绝缘区域7而相互电绝缘。绝缘区域7例如是氧化膜等。在第一半导体区域15内形成有电热变换元件5，在第二半导体区域16内形成有热电变换元件6。由此，能够在第一半导体区域15和第二半导体区域16之间导热。图4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的导热部的第二例的剖视图。在P－型半导体基板17之上形成有N型半导体区域18。在N型半导体区域18的上部形成有层叠区域19。N型半导体区域18和层叠区域19通过绝缘区域7而相互绝缘。在N型半导体区域18内形成有电热变换元件5，在层叠区域19内形成有热电变换元件6。由此，能够在N型半导体区域18和层叠区域19之间导热。另外，在图3及图4中，电热变换元件5、热电变换元件6及绝缘区域7形成于单个芯片内，因此能够将绝缘器件集成化。此外，电热变换电路8、热电变换电路11、初级侧电路1及次级侧电路3也能够形成于单个芯片内。实施方式2.图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的驱动电路的框图。初级侧电路1输出与输入信号IN同步的电信号LSINON、和与使输入信号反转而得到的信号同步的电信号LSINOFF。电平移位电路2将以第一基准电位GND为基准的电信号LSINON和电信号LSINOFF变换为以第二基准电位VS为基准的电信号LSOUTON和电信号LSOUTOFF。次级侧电路3根据从电平移位电路2输入的电信号LSOUTON和电信号LSOUTOFF，输出以第二基准电位VS为基准的驱动信号OUT。图6是表示本专利技术的实施方式2所涉及的电平移位电路及次级侧电路的电路图。在导热部4中，电热变换元件5将电信号LSINON变换为热，热电变换元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电平移位电路，其特征在于，具有：电热变换元件，其将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热；热电变换元件，其将来自所述电热变换元件的所述热变换为以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号；以及绝缘区域，其将所述电热变换元件和所述热电变换元件电绝缘。

【技术特征摘要】
2016.12.19 JP 2016-2454071.一种电平移位电路，其特征在于，具有：电热变换元件，其将以第一基准电位为基准的第一电信号变换为热；热电变换元件，其将来自所述电热变换元件的所述热变换为以与所述第一基准电位不同的第二基准电位为基准的第二电信号；以及绝缘区域，其将所述电热变换元件和所述热电变换元件电绝缘。2.根据权利要求1所述的电平移位电路，其特征在于，所述电热变换元件、所述热电变换元件及所述绝缘区域形成于单个芯片内。3.根据权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于，所述电热变换元件及所述热电变换元件分别形成于通过所述绝缘区域而绝缘的2个半导体区域内。4.根据权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于，所述电热变换元件及所述热电变换元件中的一者形成于半导体区域内，另一者形成于在所述半导体区域之上形成的层叠区域内，所述半导体区域与所述层叠区域通过所述绝缘区域而绝缘。5.一种驱动电路，其对开关元件进行驱动，该驱动电路的特征在于，具有：初级侧电路，其根据输入信号而输出所述第一电信号；权利要求1～4中任一项所述的电平移位电路；以及次级侧电路，其根据所述第二电信号而输出以所述第二基准电位为基准的驱动信号。6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述初级侧电路输出与所述输入信号的上升沿同步的第一接通脉冲和与所述输入信号的下降沿同步的第一断开脉冲而作为所述第一电信号，所述电平移位电路输出使所述第一接通脉冲的电压电平进行移位得到的第二接通脉冲和使所述第一断开脉冲的电压电平进行移位得到的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：外园和也，山本晃央，王东，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP