开关模块制造技术

本发明专利技术提供一种开关模块，其包括：安装在基板上的GaN

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关模块


[0001]本专利技术涉及应用于D级放大器等的开关模块，特别涉及包含安装在基板上的GaN
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FET、经由栅极电阻与该GaN
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FET的栅极电极连接的驱动电路、以及向该驱动电路提供驱动电压的驱动电源的开关模块。

技术介绍

[0002]高频电源被用作超声波振荡、感应电力的产生或者等离子体的产生等的电源，是具有通过利用D级放大器的开关动作将直流变换为高频交流的功能的电源。进行这样的开关动作的D级放大器的特征在于，功率效率高、发热量少，作为包含进行该开关动作的功率半导体的模块，已知有使用FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)的模块。
[0003]作为可以实施这样的开关动作的FET，已知有接合型FET和MOS型FET，能够根据向栅极电极的信号输入，高速地控制在源极电极和漏极电极的电极间流动的电流。近年来，意图实现开关动作的进一步高速化(高频开关)，应用使用了GaN(氮化镓)的GaN
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FET元件。
[0004]作为使用了这样的GaN
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FET的开关模块，例如在专利文献1中公开了如下结构：在基于输入信号的波形对发送放大器进行包络跟踪驱动的开关电源中，具备：变压器，其将输入信号输入到一次侧；第1至第3开关部，其与变压器的二次侧连接；加速电路，其具备并联连接的电阻和电容器；阳极接地的肖特基二极管；以及电源用FET，其栅极与电阻连接，源极与肖特基二极管的阴极连接，第1至第3开关部分别具备：电路内FET，其栅极和源极与变压器的二次侧连接；电路内肖特基二极管，其阴极与电路内FET的栅极连接；齐纳二极管，其与电路内肖特基二极管以相反极性串联连接，阴极与电路内FET的源极连接；以及电容器，其与齐纳二极管并联连接，将第1开关部的电路内FET的源极、第2开关部的电路内FET的漏极、电阻连接，将第3开关部的电路内FET的漏极和源极与加速电路并联连接，上述电源用FET是具有肖特基结的栅极的常断开动作的N沟道型GaN
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FET。在这样的开关电源中，能够提供高效率的高频发送机用的高速、大振幅开关电源以及开关方法。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2012
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186563号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]GaN
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FET所使用的GaN材料与一般的MOS
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FET的硅相比，具有带隙宽、导通电阻低的特性，进而作为开关元件，在能够进行高速且高温下的动作这一点上是具有优势的。作为其一例，相对于通常的MOS
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FET，GaN
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FET能够进行电压变化(dV/dt)为4倍以上、电流变化(dI/dt)为10倍以上的高速动作。
[0010]在使开关动作高速化的情况下，输入到栅极电极的栅极电流的上升或下降变得陡峭。伴随这样的急剧变化的栅极电流容易受到FET所具有的寄生成分的影响，成为产生浪涌
或振铃的原因。
[0011]由此，在将GaN
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FET应用于开关模块的情况下，为了抑制伴随高速化的浪涌、振铃等的产生，需要设计用于在适当的定时输入栅极电流的特别的栅极驱动电路。例如，在专利文献1中，也成为在产生栅极电流的宽带驱动器与开关元件之间存在包含变压器、肖特基二极管、齐纳二极管以及电容器的特别电路的结构。
[0012]然而，在为了对来自驱动器的信号进行整流而使用二极管的情况下，例如肖特基二极管在高温下产生漏电流，因此需要降低动作环境温度。另一方面，齐纳二极管具有相反方向的特性，因此为了加快响应速度，需要与电容器并联连接。因此，用于驱动GaN
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FET的栅极驱动电路具有复杂的结构。
[0013]本专利技术是为了解决上述以往的问题点而完成的，其目的在于提供一种即使是简易且廉价的结构，也能够实现基于GaN
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FET的高速开关的开关模块。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了解决上述课题，本专利技术的代表性的方式之一的开关模块包括：安装在基板上的GaN
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FET、经由栅极电阻与该GaN
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FET的栅极电极连接的驱动电路、以及向该驱动电路提供驱动电压的驱动电源，其中，所述驱动电路具有并联连接多个逻辑IC电路而成的结构。
[0016]根据具备这样的结构的本专利技术，将向GaN
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FET的栅极电极输入栅极电流的驱动电路设为多个逻辑IC电路并联连接的结构，从而即使是简易且廉价的结构，也能够实现基于GaN
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FET的高速开关。
附图说明
[0017]图1是将实施例1的开关模块应用于放大器的高频电源装置的框图。
[0018]图2是表示图1所示的开关模块的模块附近的等效连接电路的电路图。
[0019]图3是表示图1所示的驱动电源和驱动电路的概要的框图。
[0020]图4是表示实施例2的开关模块的驱动电源和驱动电路的概要的框图。
[0021]图5是表示实施例3的开关模块的驱动电源和驱动电路的概要的框图。
具体实施方式
[0022]以下，使用图1～图5，对本专利技术的开关模块的代表性的具体例进行说明。
[0023]＜实施例1＞
[0024]图1是将本专利技术的代表性的一例的实施例1的开关模块应用于放大器的高频电源装置的框图。而且，图2是表示图1所示的开关模块的模块附近的等效连接电路的电路图。而且，图3是表示图1所示的驱动电源和驱动电路的概要的框图。这样的高频电源装置例如应用于放大器的输出为1kW以上、输出频率为0.3MHz以上的面向半导体制造装置的高频电源装置等。
[0025]如图1表示，作为其一例，应用实施例1的开关模块的高频电源装置1包含：直流供给电源10，其供给被开关的直流电压；开关模块100H，其与该直流供给电源10的一侧(高侧)的输入端连接；开关模块100L，其与直流供给电源10的另一侧(低侧)的输入端连接；以及控制单元20，其向这些开关模块100H、100L输出驱动信号。
[0026]在此，在图1中，例示了包含一对开关模块的所谓的半桥电路结构的高频电源装
置，但也可以设为包含二对开关模块的全桥电路结构的高频电源装置。此外，开关模块100H与100L具备相同的结构，因此对于以后的具体的实施方式，仅对高侧的开关模块的结构进行说明，对于低侧的开关模块省略其说明。
[0027]实施例1的开关模块100H包括：安装在基板110H上的GaN
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FET120H、经由连接配线140H与该GaN
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FET120H的栅极电极G连接的驱动电路130H、以及向该驱动电路130H提供驱动电压的驱动电源150H。如图1表示，控制单元20经由信号线22H、22L与高侧的驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关模块，其包括：安装在基板上的GaN
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FET、经由栅极电阻与该GaN
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FET的栅极电极连接的驱动电路、以及向该驱动电路提供驱动电压的驱动电源，其特征在于，所述驱动电路具有并联连接多个逻辑IC电路而成的结构。2.根据权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述逻辑IC电路由TT...

【专利技术属性】
技术研发人员：国玉博史，吉田卓矢，
申请(专利权)人：株式会社京三制作所，
类型：发明
国别省市：