電力供應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及向電動(dòng)機(jī)等的電感性負(fù)載供應(yīng)電力的電力供應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]圖10是現(xiàn)有的代表性電力供應(yīng)裝置I的概要結(jié)構(gòu)圖。該電力供應(yīng)裝置I包括位于電源線VCC和輸出端子OUT之間的輸出用半導(dǎo)體元件Ql,電源線VCC供應(yīng)有來(lái)自電源BAT的正的電源電壓Vcc,輸出端子OUT與電動(dòng)機(jī)等的電感性負(fù)載RL連接。同時(shí),該輸出用半導(dǎo)體元件Ql由能夠開(kāi)關(guān)大功率的諸如功率MOSFET或IGBT等的絕緣柵型半導(dǎo)體元件構(gòu)成。
[0003]所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql通過(guò)設(shè)置在實(shí)現(xiàn)為例如集成電路的控制電路2中的驅(qū)動(dòng)電路3來(lái)控制柵極電壓,以使輸出用半導(dǎo)體元件Ql開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng),從而控制供應(yīng)到所述電感性負(fù)載RL的電力。所述控制電路2向邏輯電路4輸入從例如微型計(jì)算機(jī)MC提供給輸入端子IN的控制信號(hào),從而在該邏輯電路4中生成關(guān)于所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的柵極控制信號(hào)。
[0004]這里,所述邏輯電路4接收監(jiān)視所述電源電壓Vcc的過(guò)電壓檢測(cè)電路5、監(jiān)視所述輸出端子OUT的電壓的負(fù)載開(kāi)放檢測(cè)電路6以及過(guò)電流檢測(cè)電路7的各個(gè)輸出以控制所述柵極控制信號(hào)的生成。所述過(guò)電流檢測(cè)電路7被構(gòu)造為根據(jù)電流檢測(cè)用半導(dǎo)體元件Q2的輸出監(jiān)測(cè)所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql中流過(guò)的電流,電流檢測(cè)用半導(dǎo)體元件Q2與所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql并排設(shè)置并且由例如MOSFET構(gòu)成。另外,8是設(shè)置在所述控制電路2中并且從所述電源電壓Vcc生成該控制電路2的動(dòng)作所需要的內(nèi)部電源的內(nèi)部電源電路。
[0005]所述控制電路2將在所述邏輯電路4中生成的所述柵極控制信號(hào)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電路3電平位移后施加在所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql上,由此使所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步,所述柵極控制信號(hào)也施加到所述電流檢測(cè)用半導(dǎo)體元件Q2的柵極。據(jù)此所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql和所述電流檢測(cè)用半導(dǎo)體元件Q2相互連動(dòng)而進(jìn)行導(dǎo)通/截止動(dòng)作。
[0006]當(dāng)所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql截止時(shí),由于該電感性負(fù)載RL的電感成分而在所述電感性負(fù)載RL上發(fā)生反電動(dòng)勢(shì)。然后因該反電動(dòng)勢(shì)而引起的負(fù)電壓浪涌(surge)施加在所述輸出端子OUT上。而且,一旦該負(fù)電壓浪涌超過(guò)了所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的破壞耐壓,那么該輸出用半導(dǎo)體元件Ql擊穿。則由于流動(dòng)在所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql中的擊穿電流而導(dǎo)致所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql劣化,進(jìn)而輸出用半導(dǎo)體元件Ql可能會(huì)熱損壞。
[0007]為了預(yù)先防止這樣的問(wèn)題,例如,如圖10中所示,將鉗位電路9設(shè)置在供應(yīng)有所述電源電壓Vcc的電源線VCC和所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的柵極之間。該鉗位電路9由例如齊納二極管ZD和二極管D串聯(lián)連接而構(gòu)成,并且該鉗位電路9以所述電源電壓Vcc為基準(zhǔn)鉗位施加在所述輸出電子OUT上的負(fù)電壓浪涌。關(guān)于以此方式鉗位從所述電感性負(fù)載RL施加的負(fù)電壓浪涌以保護(hù)所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的鉗位電路9已經(jīng)通過(guò)例如專利文獻(xiàn)
1、2、3等被詳細(xì)地描述。
[0008]而且,當(dāng)所述負(fù)電壓浪涌引起所述鉗位電路9動(dòng)作時(shí),所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的漏極、源極間的電壓成為所述鉗位電路9的鉗位電壓和所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的閾值電壓相加的值,例如在專利文獻(xiàn)I的段落【0007】中所公開(kāi)的那樣。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2007-28747號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-148323號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-130949號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]技術(shù)問(wèn)題
[0015]假設(shè)所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql以最大額定值執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作,則在如上所述的以所述電源電壓Vcc為基準(zhǔn)鉗位負(fù)電壓浪涌的情況下,所述鉗位電路9需要具有所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的最大額定值左右的鉗位電壓。這樣高的鉗位電壓旨在防止抑制浪涌(dampsurge)引起的所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql錯(cuò)誤的導(dǎo)通動(dòng)作。在此,抑制浪涌是例如在電力供應(yīng)裝置I適用于汽車的情況下,電源BAT的端子從汽車的交流發(fā)電機(jī)分離時(shí)施加在所述電力供應(yīng)裝置I的電源線VCC上的正電壓的浪涌。
[0016]例如,當(dāng)所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的最大額定值為50V時(shí),構(gòu)成所述鉗位電路9的二極管需要50V左右的鉗位電壓(耐壓)。因此,如圖11所示,當(dāng)通過(guò)所述鉗位電路9設(shè)定的鉗位電壓以所述電源電壓Vcc為基準(zhǔn)設(shè)定為50V時(shí),如果忽略所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的閾值電壓,則施加在例如獲得輸出電壓Vout的所述輸出端子OUT上的負(fù)電壓浪涌可以鉗位在-38V。
[0017]進(jìn)一步,圖11示出在所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql導(dǎo)通時(shí)獲得12V的輸出電壓Vout的電力供應(yīng)裝置I中,所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql的輸出電流1ut和所述輸出端子OUT的電壓Vout之間的關(guān)系。在這種情況下,如果構(gòu)成所述鉗位電路9的齊納二極管ZD和二極管D的特性的偏差為例如10%,則所述鉗位電壓可以在45V至55V范圍內(nèi)變化。而且,當(dāng)鉗位電壓高時(shí),所述鉗位電路9的鉗位動(dòng)作時(shí)的鉗位容量(后面將描述)變小。因此,對(duì)構(gòu)成所述輸出用半導(dǎo)體元件Ql和/或鉗位電路9的二極管的特性要求比較嚴(yán)格,因此,對(duì)成本產(chǎn)生不利的影響。
[0018]考慮到這些問(wèn)題,本發(fā)明的目的在于提供一種具有能夠?qū)a(chǎn)生在電感性負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)所引起的負(fù)電壓浪涌有效地鉗位在低的鉗位電壓的鉗位電路的電力供應(yīng)裝置。
[0019]技術(shù)手段
[0020]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)裝置包括:輸出用半導(dǎo)體元件,設(shè)置在電源線和輸出端子之間,該輸出用半導(dǎo)體元件被開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)以向連接到所述輸出端子的電感性負(fù)載供應(yīng)電力,例如,能夠開(kāi)關(guān)大功率;鉗位電路,以所述輸出用半導(dǎo)體元件的動(dòng)作基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn),鉗位當(dāng)所述輸出用半導(dǎo)體元件截止時(shí)由于產(chǎn)生在所述電感性負(fù)載上的反電動(dòng)勢(shì)而施加在所述電源線和輸出端子之間的電壓。
[0021]而且,所述輸出用半導(dǎo)體元件由例如功率MOSFET或IGBT等的絕緣柵型半導(dǎo)體元件構(gòu)成。
[0022]優(yōu)選地,所述鉗位電路包括:開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件,例如由MOSFET構(gòu)成,并且通過(guò)用來(lái)防止逆電流的二極管連接在作為所述輸出用半導(dǎo)體元件的所述功率MOSFET或IGBT的柵極和所述電源線之間;動(dòng)作電壓設(shè)定用二極管,以所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的動(dòng)作基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn),確定所述開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通動(dòng)作電壓。
[0023]另外,優(yōu)選地,所述鉗位電路還可以包括:電阻,將所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的柵極電壓下拉到所述輸出端子的電壓;逆流保護(hù)用二極管,防止電流通過(guò)所述電阻逆流。
[0024]優(yōu)選地,所述鉗位電路還可以包括:第一控制用半導(dǎo)體元件,在所述電源線變?yōu)榈碗妷簳r(shí)將所述開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件從所述電源線斷開(kāi);第二控制用半導(dǎo)體元件,代替所述開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件,通過(guò)鉗位電壓設(shè)定用二極管連接在所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的柵極和所述電源線之間。
[0025]而且,所述第二控制用半導(dǎo)體元件在所述電源線變?yōu)榈碗妷簳r(shí),以所述電源線的電壓為基準(zhǔn),將施加在所述電源線和輸出端子之間的電壓鉗位在通過(guò)所述鉗位電壓設(shè)定用二極管設(shè)定的電壓。
[0026]這里,優(yōu)選地,所述輸出用半導(dǎo)體元件為η溝道型功率MOSFET或IGBT,并且當(dāng)所述開(kāi)關(guān)用半導(dǎo)體元件為η溝道型MOSFET時(shí),互補(bǔ)地導(dǎo)通/截止的ρ溝道型MOSFET用作所述第一控制用半導(dǎo)體元件和所述第二控制用半導(dǎo)體元件。
[0027]另外,理想的是當(dāng)所述輸出用半導(dǎo)體元件由在其柵極上通過(guò)柵極電阻施加控制電壓以進(jìn)行導(dǎo)通/截止動(dòng)作,從而開(kāi)關(guān)大功率的絕緣柵型半導(dǎo)體元件構(gòu)成時(shí),包括當(dāng)截止時(shí),釋放蓄積在所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的柵極上的電荷的放電電路。這種情況下,所述鉗位電路可以由二極管構(gòu)成,并且該二極管設(shè)置在限定所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的動(dòng)作基準(zhǔn)電壓的接地線和所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的柵極之間以鉗位所述絕緣柵型半導(dǎo)體元件的柵極電壓。
[0028]技術(shù)效果
[0029]上述結(jié)構(gòu)的電力供應(yīng)裝置構(gòu)造為包括以開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)的輸出用半導(dǎo)體元件的動(dòng)作基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn),對(duì)施加在所述電源線和輸出端子之間的由于產(chǎn)生在電感性負(fù)載上的反電動(dòng)勢(shì)而引起的電壓,即,負(fù)電壓浪涌進(jìn)行鉗位動(dòng)作的鉗位電路。換言之,現(xiàn)有的這種鉗位電路被專門構(gòu)造為以電源電壓Vcc為基準(zhǔn)