本發(fā)明涉及開關(guān)電路和電源電路，特別是涉及包括串聯(lián)連接的晶體管的開關(guān)電路和具備該開關(guān)電路的電源電路。

背景技術(shù)：

電力用晶體管一般具有當(dāng)柵極－源極間電壓為0V時會流過漏極電流的常導(dǎo)通型的特性。因此，在對電力用晶體管的柵極端子不是施加足夠的負(fù)極性電壓而是施加漏極電壓時，會流過大的電流，有時電力用晶體管會被破壞。因而，電力用晶體管與雙極晶體管、金屬氧化膜半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：MOSFET)等常截止型晶體管相比更難操作。

因此，以往已知將高耐壓的常導(dǎo)通型晶體管與低耐壓的常截止型晶體管串聯(lián)連接的開關(guān)電路。例如在專利文獻1的圖4中記載了具備將常導(dǎo)通型的接合型FET與MOSFET串聯(lián)連接的電路的電力轉(zhuǎn)換裝置。在專利文獻1的圖1中記載了一種電力轉(zhuǎn)換裝置，該電力轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有二極管，該二極管與將常導(dǎo)通型晶體管和常截止型晶體管串聯(lián)連接的電路反向并聯(lián)，該電力轉(zhuǎn)換裝置使用柵極驅(qū)動電路控制2個晶體管的柵極電壓。另外，在專利文獻2中記載有一種開關(guān)電源裝置，該開關(guān)電源裝置具備將高耐壓的常截止型晶體管與低耐壓的常截止型晶體管串聯(lián)連接的電路。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011－10487號公報

專利文獻2：日本特開2013－85448號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，將高耐壓的常導(dǎo)通型晶體管與低耐壓的常截止型晶體管串聯(lián)連接的開關(guān)電路具有當(dāng)變?yōu)榻刂箷r會流過大的瞬態(tài)電流的問題。以下，針對圖4所示的開關(guān)電路說明該問題。

在圖4中，晶體管T11是高耐壓的常導(dǎo)通型晶體管，晶體管T12是低耐壓的常截止型晶體管，二極管D11是晶體管T12的內(nèi)置二極管?？紤]在晶體管T12為截止?fàn)顟B(tài)且電流從節(jié)點N13向節(jié)點N11流動時，電流停止，節(jié)點N11的電位上升的情況。在節(jié)點N11的電位開始上升后的一段時間內(nèi)，晶體管T11仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，節(jié)點N12的電位與節(jié)點N11的電位一起上升。當(dāng)柵極－源極間電壓不到閾值電壓時，晶體管T11截止。

若在節(jié)點N11的電位上升時晶體管T11立刻截止，則變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的電容所引起的成分僅包含對晶體管T11的源極－漏極間電容與晶體管T12的源極－漏極間電容的合成電容進行充電的電流。然而實際上，在節(jié)點N11的電位上升后，存在晶體管T11為導(dǎo)通狀態(tài)的期間。因此，變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的電容所引起的成分包含經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管T11僅對晶體管T12的源極－漏極間電容進行充電的電流。因而，在圖4所示的開關(guān)電路中，變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流變多，開關(guān)損耗、噪聲隨之變大。

因此，本發(fā)明的目的在于提供包括串聯(lián)連接的晶體管且削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路和具備該開關(guān)電路的電源電路。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的第1方面是開關(guān)電路，其特征在于，具備：

第1晶體管，其具有連接到第1節(jié)點的第1導(dǎo)通端子和連接到第2節(jié)點的第2導(dǎo)通端子；

第2晶體管，其具有連接到上述第2節(jié)點的第1導(dǎo)通端子和連接到第3節(jié)點的第2導(dǎo)通端子；

第1二極管，其與上述第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將上述第2節(jié)點和上述第3節(jié)點相連的第1路徑上；

第2二極管，其與上述第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將上述第2節(jié)點和上述第3節(jié)點相連的第2路徑上；以及

驅(qū)動電路，其對上述第2晶體管的控制端子輸出控制信號，

上述第1晶體管的控制端子直接連接到上述第3節(jié)點，或者經(jīng)由無源元件或電源電路連接到上述第3節(jié)點，

上述第1晶體管的耐壓電壓比上述第2晶體管的耐壓電壓高，

上述第2二極管的正向電壓比上述第1二極管的正向電壓低，

上述第2路徑的電感成分比上述第1路徑的電感成分大。

本發(fā)明的第2方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

上述第1晶體管是常導(dǎo)通型，

上述第2晶體管是常截止型，

上述第1晶體管的控制端子直接連接到上述第3節(jié)點，或者經(jīng)由上述無源元件連接到上述第3節(jié)點。

本發(fā)明的第3方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

上述第1晶體管和上述第2晶體管是常截止型，

上述第1晶體管的控制端子經(jīng)由上述電源電路連接到上述第3節(jié)點。

本發(fā)明的第4方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

還具備保護用二極管，上述保護用二極管與上述第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將上述第2節(jié)點和上述第3節(jié)點相連的第3路徑上，

上述保護用二極管的正向電壓比上述第2二極管的正向電壓高。

本發(fā)明的第5方面的特征在于，在本發(fā)明的第4方面中，

上述第3路徑的電感成分比上述第2路徑的電感成分小。

本發(fā)明的第6方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

上述第1二極管是上述第2晶體管的內(nèi)置二極管。

本發(fā)明的第7方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

上述第2路徑的配線長度比上述第1路徑的配線長度長。

本發(fā)明的第8方面的特征在于，在本發(fā)明的第1方面中，

還具備與上述第2二極管并聯(lián)設(shè)置的電容器。

本發(fā)明的第9方面是電源電路，其特征在于，具備：

上側(cè)開關(guān)電路，其設(shè)置于上側(cè)臂；

下側(cè)開關(guān)電路，其設(shè)置于下側(cè)臂；以及

線圈，其一個端子連接到臂連接點，

上述上側(cè)開關(guān)電路和上述下側(cè)開關(guān)電路中的至少一方是如下開關(guān)電路，包括：

第1晶體管，其具有連接到第1節(jié)點的第1導(dǎo)通端子和連接到第2節(jié)點的第2導(dǎo)通端子；

第2晶體管，其具有連接到上述第2節(jié)點的第1導(dǎo)通端子和連接到第3節(jié)點的第2導(dǎo)通端子；

第1二極管，其與上述第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將上述第2節(jié)點和上述第3節(jié)點相連的第1路徑上；

第2二極管，其與上述第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將上述第2節(jié)點和上述第3節(jié)點相連的第2路徑上；以及

驅(qū)動電路，其對上述第2晶體管的控制端子輸出控制信號，

上述第1晶體管的控制端子直接連接到上述第3節(jié)點，或者經(jīng)由無源元件或電源電路連接到上述第3節(jié)點，

上述第1晶體管的耐壓電壓比上述第2晶體管的耐壓電壓高，

上述第2二極管的正向電壓比上述第1二極管的正向電壓低，

上述第2路徑的電感成分比上述第1路徑的電感成分大。

本發(fā)明的第10方面的特征在于，在本發(fā)明的第9方面中，

上述上側(cè)開關(guān)電路是上述開關(guān)電路，

上述下側(cè)開關(guān)電路包括：第3晶體管；以及第2驅(qū)動電路，其對上述第3晶體管的控制端子輸出脈沖寬度調(diào)制信號。

本發(fā)明的第11方面的特征在于，在本發(fā)明的第9方面中，

上述下側(cè)開關(guān)電路是上述開關(guān)電路，

上述上側(cè)開關(guān)電路包括：第3晶體管；以及第2驅(qū)動電路，其對上述第3晶體管的控制端子輸出脈沖寬度調(diào)制信號。

本發(fā)明的第12方面的特征在于，在本發(fā)明的第10或者第11方面中，

上述驅(qū)動電路對上述第2晶體管的控制端子輸出具有死區(qū)時間并且相對于上述脈沖寬度調(diào)制信號互補地變化的信號。

本發(fā)明的第13方面的特征在于，在本發(fā)明的第9方面中，

上述上側(cè)開關(guān)電路和上述下側(cè)開關(guān)電路是上述開關(guān)電路。

本發(fā)明的第14方面的特征在于，在本發(fā)明的第9方面中，

上述開關(guān)電路還包括與上述第2二極管并聯(lián)設(shè)置的電容器。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的第1方面，在第2晶體管是截止?fàn)顟B(tài)的期間電流從第3節(jié)點向第1節(jié)點流動時，電流在第3節(jié)點與第2節(jié)點之間主要流過第2路徑。因此，當(dāng)該電流減少時，會由于第2路徑的電感成分而產(chǎn)生反電動勢，第2節(jié)點的電位以第1晶體管接近截止?fàn)顟B(tài)的方式變化。因而，在電流停止后，第1晶體管迅速截止。因而，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

根據(jù)本發(fā)明的第2方面，對于具備串聯(lián)連接的常導(dǎo)通型晶體管和常截止型晶體管的開關(guān)電路，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

根據(jù)本發(fā)明的第3方面，對于具備串聯(lián)連接的2個常截止型晶體管的開關(guān)電路，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

根據(jù)本發(fā)明的第4方面，與第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置保護用二極管，從而能防止施加過量的電壓所致的第2晶體管的破壞。

根據(jù)本發(fā)明的第5方面，能迅速防止在第2晶體管的第1導(dǎo)通端子和第2導(dǎo)通端子間產(chǎn)生的電涌等。

根據(jù)本發(fā)明的第6方面，能使用第2晶體管所具有的內(nèi)置二極管構(gòu)成抑制了在電流從第3節(jié)點向第1節(jié)點開始流動時發(fā)生電涌的開關(guān)電路。

根據(jù)本發(fā)明的第7方面，延長第2路徑的配線長度，從而能使第2路徑具有在流過第2路徑的電流減少時產(chǎn)生反電動勢的電感成分。

根據(jù)本發(fā)明的第8方面，與第2二極管并聯(lián)地設(shè)置電容器，從而能防止在開關(guān)時第2二極管的電容成分和第2路徑的電感成分所致的高頻振蕩，使開關(guān)電路穩(wěn)定地工作。

根據(jù)本發(fā)明的第9方面，能使用削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的電源電路。

根據(jù)本發(fā)明的第10方面，在上側(cè)臂設(shè)置削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路，對設(shè)置于下側(cè)臂的第3晶體管進行脈沖寬度調(diào)制，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的升壓斬波電路。

根據(jù)本發(fā)明的第11方面，在下側(cè)臂設(shè)置削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路，并對設(shè)置于上側(cè)臂的第3晶體管進行脈沖寬度調(diào)制，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的降壓斬波電路。

根據(jù)本發(fā)明的第12方面，在第3晶體管是截止?fàn)顟B(tài)的期間使第2晶體管一時導(dǎo)通，從而能使電流流過第2晶體管的溝道，防止電流通過第1二極管和第2二極管時的電壓下降，降低導(dǎo)通損耗。

根據(jù)本發(fā)明的第13方面，將削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路設(shè)置于上側(cè)臂和下側(cè)臂，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的雙向斬波電路或逆變器。

根據(jù)本發(fā)明的第14方面，與第2二極管并聯(lián)地設(shè)置電容器，從而能防止在開關(guān)時第2二極管的電容成分和第2路徑的電感成分所致的高頻振蕩，使電源電路穩(wěn)定地工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的開關(guān)電路的電路圖。

圖2是表示在圖1所示的開關(guān)電路中電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的情況的圖。

圖3是表示在圖1所示的開關(guān)電路中電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的情況的圖。

圖4是第1比較例的開關(guān)電路的電路圖。

圖5是本發(fā)明的第2實施方式的開關(guān)電路的電路圖。

圖6是第2比較例的開關(guān)電路的電路圖。

圖7是本發(fā)明的第3實施方式的電源電路的電路圖。

圖8是本發(fā)明的第4實施方式的電源電路的電路圖。

圖9是本發(fā)明的第5實施方式的電源電路的電路圖。

圖10是本發(fā)明的第6實施方式的電源電路的電路圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的實施方式的開關(guān)電路和電源電路。在以下的說明中，將包括接合二極管中的反向恢復(fù)電流在內(nèi)的、在開關(guān)電路截止時在開關(guān)電路內(nèi)的二極管中反向流動的電流稱為“變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流”。

(第1實施方式)

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的開關(guān)電路的電路圖。圖1所示的開關(guān)電路10具備晶體管T1、T2、二極管D1、D2和柵極驅(qū)動電路11。開關(guān)電路10具有串聯(lián)連接的高耐壓的常導(dǎo)通型晶體管和低耐壓的常截止型晶體管。

在圖1中，晶體管T1是N溝道型且高耐壓的常導(dǎo)通型晶體管。晶體管T2是N溝道型且低耐壓的常截止型晶體管。二極管D1是PN接合型二極管。二極管D1例如使用晶體管T2的內(nèi)置二極管(也稱為寄生二極管)。二極管D2是與二極管D1相比正向電壓較低的二極管。二極管D2例如使用肖特基勢壘二極管。這樣，在開關(guān)電路10中，晶體管T1的耐壓電壓比晶體管T2的耐壓電壓高，二極管D2的正向電壓比二極管D1的正向電壓低。

晶體管T1的源極端子連接到晶體管T2的漏極端子。二極管D1、D2與晶體管T2反向并聯(lián)設(shè)置。二極管D1、D2的陰極端子連接到晶體管T1的源極端子和晶體管T2的漏極端子。二極管D1、D2的陽極端子和晶體管T1的柵極端子連接到晶體管T2的源極端子。晶體管T2的柵極端子連接到柵極驅(qū)動電路11的輸出端子。以下將晶體管T1的漏極端子所連接的節(jié)點稱為N1，將晶體管T2的漏極端子所連接的節(jié)點稱為N2，將晶體管T2的源極端子所連接的節(jié)點稱為N3。另外，將晶體管T1的閾值電壓設(shè)為(－Vth)，將二極管D2的正向電壓設(shè)為Vf(其中，Vth＞0、Vf＞0)。

在節(jié)點N2與節(jié)點N3之間存在3個電流路徑，即：經(jīng)由晶體管T2的溝道的路徑、經(jīng)由二極管D1的路徑(以下稱為第1路徑)以及經(jīng)由二極管D2的路徑(以下稱為第2路徑)。開關(guān)電路10構(gòu)成為第2路徑的電感成分比第1路徑的電感成分大。為了表示出該特征，在附圖的第2路徑記載有電感成分L1。

為了使第2路徑的電感成分大于第1路徑的電感成分，例如使第2路徑的配線長度比第1路徑的配線長度長。具體地說，只要決定作為目標(biāo)的電感成分的范圍，并以能得到范圍內(nèi)的電感成分的方式對第2路徑的配線進行布局即可。作為目標(biāo)的電感成分的范圍例如被決定為10nH～200nH。由此，既能得到后述的效果(削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流)，又能防止電涌所致的元件破壞。

作為使第2路徑具有電感成分的方法，除了鉆研印刷基板上的配線布局而形成電感成分的方法以外，還有將導(dǎo)線類型的二極管用作二極管D2，將二極管D2的導(dǎo)線用作電感成分的方法。在該情況下，通過改變從基板面到部件的導(dǎo)線的長度，能調(diào)整電感成分的大小。根據(jù)該方法，能縮小基板面積，將電源電路小型化。另外，存在如下方法：將使鐵氧體材料加工為環(huán)狀而成的鐵氧體磁珠插入二極管D2的導(dǎo)線等，而在第2路徑設(shè)置鐵氧體磁珠。根據(jù)該方法，即使縮短導(dǎo)線也能得到希望的電感成分，因此能使電源電路進一步小型化。

電感成分L1與二極管D2串聯(lián)設(shè)置于第2路徑上。在圖1中，電感成分L1設(shè)置于二極管D2的陰極端子側(cè)。除此以外，既可以將電感成分L1設(shè)置于二極管D2的陽極端子側(cè)，也可以設(shè)置于二極管D2的陽極端子側(cè)和陰極端子側(cè)這兩側(cè)。另外，可以根據(jù)需要分別將柵極電阻設(shè)置于晶體管T1、T2的柵極配線。這樣，晶體管T1的柵極端子可以經(jīng)由電阻元件等無源元件連接到節(jié)點N3。

參照圖2和圖3說明開關(guān)電路10的動作。首先，說明使電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的情況(參照圖2)。在該情況下，柵極驅(qū)動電路11輸出導(dǎo)通信號(晶體管T2導(dǎo)通的信號)。因此，晶體管T2導(dǎo)通，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N3的電位大致相等，因而晶體管T1的柵極－源極間電壓成為大致0V。因而，常導(dǎo)通型的晶體管T1導(dǎo)通，電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動。

在將從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的電流停止時，柵極驅(qū)動電路11輸出截止信號(晶體管T2截止的信號)。因此，晶體管T2截止。在存在電感性負(fù)載的情況下，節(jié)點N1的電位相比于節(jié)點N3的電位會上升(以下將節(jié)點N3的電位設(shè)為基準(zhǔn)電位)。在晶體管T2截止后的一段時間內(nèi)，晶體管T1仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N1的電位一起上升。在晶體管T1的柵極－源極間電壓達到(－Vth)時，晶體管T1截止，從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的電流停止。由于經(jīng)由晶體管T2的溝道的路徑的電感成分小，因此能進行變?yōu)榻刂箷r的電涌小的良好的開關(guān)。

接著，說明在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的情況(參照圖3)。在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，幾乎沒有電流流過晶體管T2的溝道。另一方面，二極管D1、D2能使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N2流動。特別是，在經(jīng)由二極管D1的第1路徑中電感成分小，因此，即使在電流急劇地開始流動的情況下，也能不產(chǎn)生大的電涌地使電流迅速流動。此時，二極管D1的陰極電位比陽極電位低了正向電壓的量，因此，晶體管T1的柵極－源極間電壓成為若干的正電壓，常導(dǎo)通型的晶體管T1導(dǎo)通，電流在節(jié)點N2與節(jié)點N1之間開始流過晶體管T1的溝道。在此，二極管D2的正向電壓比二極管D1的正向電壓低，因此與二極管D1相比，在二極管D2中更易于流過穩(wěn)定的電流。因而，從節(jié)點N3向節(jié)點N2流動的電流即使是在開始流動時主要流過經(jīng)由二極管D1的第1路徑的情況下，也會向經(jīng)由與二極管D1相比正向電壓較低的二極管D2的第2路徑轉(zhuǎn)移，在開始流動后主要流過第2路徑(經(jīng)由二極管D2的路徑)。此時，二極管D2的陰極電位也是比陽極電位低了正向電壓Vf的量，因此，晶體管T1的柵極－源極間電壓成為Vf。該電壓為正，因此，常導(dǎo)通型的晶體管T1是導(dǎo)通的，電流在節(jié)點N2與節(jié)點N1之間流過晶體管T1的溝道(圖3)。

接著，考慮在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的電流停止，節(jié)點N1的電位相比于節(jié)點N3的電位而上升的情況。如上所述，電流在節(jié)點N3與節(jié)點N2之間主要流過第2路徑。在該電流減少的過程中，由于電感成分L1而產(chǎn)生反電動勢，節(jié)點N2的電位比節(jié)點N3的電位高。由于晶體管T1的柵極端子連接到節(jié)點N3，因此，當(dāng)節(jié)點N2的電位變高時，晶體管T1接近截止?fàn)顟B(tài)。

這樣，在開關(guān)電路10中，晶體管T1不是在從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的電流完全停止后接近截止?fàn)顟B(tài)，而是在該電流減少的過程中接近截止?fàn)顟B(tài)。因此，在電流停止后，晶體管T1迅速截止。因而，根據(jù)開關(guān)電路10，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

以下，與圖4所示的開關(guān)電路(以下稱為比較例的開關(guān)電路)進行對比來說明本實施方式的開關(guān)電路10的效果。比較例的開關(guān)電路與開關(guān)電路10相比，不具有與二極管D2、電感成分L1和第2路徑對應(yīng)的構(gòu)成要素。

考慮在比較例的開關(guān)電路中，在晶體管T12為截止?fàn)顟B(tài)的期間，從節(jié)點N13向節(jié)點N11流動的電流停止的情況。在比較例的開關(guān)電路中，只要不對二極管D11施加正向偏壓，電流就不會從節(jié)點N13向節(jié)點N11流動。因此，節(jié)點N12的電位是在從節(jié)點N13向節(jié)點N11流動的電流停止后開始上升。因而，晶體管T11晚于開關(guān)電路10內(nèi)的晶體管T1而截止。

在電位差施加到節(jié)點N11～N13間時，對晶體管T11、T12的源極－漏極間電容進行充電的電流作為瞬態(tài)電流流動。在比較例的開關(guān)電路中，在晶體管T11為導(dǎo)通狀態(tài)的期間，會有對晶體管T12的源極－漏極間電容進行充電的電流(第1因素所致的瞬態(tài)電流)流動。之后，節(jié)點N12的電位進一步上升，晶體管T11截止。在晶體管T11截止后，會有對晶體管T11的源極－漏極間電容與晶體管T12的源極－漏極間電容的合成電容進行充電的電流(第2因素所致的瞬態(tài)電流)流動。在比較例的開關(guān)電路中，變?yōu)榻刂箷r會有第1因素所致的瞬態(tài)電流和第2因素所致的瞬態(tài)電流流動。

另外，在比較例的開關(guān)電路中，由于將晶體管T11的柵極端子與節(jié)點N13連接的配線的阻抗，從節(jié)點N12的電位上升到晶體管T11截止為止有時會發(fā)生延遲。在該延遲大的情況下，有時在晶體管T11截止前，節(jié)點N12的電位會過度地上升，而導(dǎo)致晶體管T12被破壞。

而另一方面，在本實施方式的開關(guān)電路10中，變?yōu)榻刂箷r晶體管T1迅速截止。因而，能削減變?yōu)榻刂箷r的第1因素所致的瞬態(tài)電流。另外，能防止在晶體管T1截止前節(jié)點N2的電位過度地上升，防止晶體管T2的破壞。

如上所示，本實施方式的開關(guān)電路10具備：第1晶體管T1，其具有連接到第1節(jié)點N1的第1導(dǎo)通端子(漏極端子)和連接到第2節(jié)點N2的第2導(dǎo)通端子(源極端子)；第2晶體管T2，其具有連接到第2節(jié)點的第1導(dǎo)通端子和連接到第3節(jié)點N3的第2導(dǎo)通端子；第1二極管D1，其與第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將第2節(jié)點和第3節(jié)點相連的第1路徑上；第2二極管D2，其與第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將第2節(jié)點和第3節(jié)點相連的第2路徑上；以及驅(qū)動電路(柵極驅(qū)動電路11)，其對第2晶體管的控制端子(柵極端子)輸出控制信號。第1晶體管的控制端子直接連接到第3節(jié)點，第1晶體管的耐壓電壓比第2晶體管的耐壓電壓高，第2二極管的正向電壓比第1二極管的正向電壓低，第2路徑的電感成分比第1路徑的電感成分大。

因而，在第2晶體管為截止?fàn)顟B(tài)的期間電流從第3節(jié)點向第1節(jié)點流動時，電流在開始流動時流過具有小的電感成分的第1路徑，因此，即使在電流急劇增加時也能抑制電涌的發(fā)生。另外，在電流開始流動后，電流在第3節(jié)點與第2節(jié)點之間主要流過第2路徑。因此，當(dāng)該電流減少時，會由于第2路徑的電感成分而產(chǎn)生反電動勢，第2節(jié)點的電位以第1晶體管接近截止?fàn)顟B(tài)的方式變化。因而，在電流停止后，第1晶體管迅速截止。因而，對于具備串聯(lián)連接的常導(dǎo)通型晶體管和常截止型晶體管的開關(guān)電路，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

另外，將第2晶體管T2的內(nèi)置二極管用作第1二極管D1，從而能使用第2晶體管所具有的內(nèi)置二極管如上所述構(gòu)成抑制了在電流從第3節(jié)點向第1節(jié)點開始流動時發(fā)生電涌的開關(guān)電路。另外，使第2路徑(經(jīng)由二極管D2的路徑)的配線長度長于第1路徑(經(jīng)由二極管D1的路徑)的配線長度，從而能使第2路徑具有在流過第2路徑的電流減少時產(chǎn)生反電動勢的電感成分L1。

此外，關(guān)于本實施方式的開關(guān)電路10，能構(gòu)成以下的變形例。在開關(guān)電路10中，為了保護晶體管T2，可以在將節(jié)點N2與節(jié)點N3相連的第3路徑上還具備與晶體管T2反向并聯(lián)的保護用二極管。保護用二極管例如使用具有比二極管D2高的正向電壓的齊納二極管。齊納二極管的陽極端子連接到節(jié)點N3，齊納二極管的陰極端子連接到節(jié)點N2。由此，能防止施加過量的電壓所致的晶體管T2的破壞。另外，在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，從節(jié)點N3向節(jié)點N2流動的電流易于在經(jīng)由正向電壓低的二極管D2的第2路徑中流動。因而，如上所述，在電流停止時能使晶體管T1迅速截止。

在該情況下，優(yōu)選第3路徑(經(jīng)由保護用二極管將節(jié)點N2與節(jié)點N3相連的路徑)的電感成分設(shè)計成小于第2路徑的電感成分。由此，即使在晶體管T2的漏極－源極間發(fā)生了電涌等的情況下，也能利用在具有小的電感成分的第3路徑上設(shè)置的保護用二極管的作用，將電涌等迅速除去。

另外，開關(guān)電路10可以還具備與二極管D2并聯(lián)的電容器。電容器的一個電極連接到二極管D2的陰極端子，電容器的另一個電極連接到二極管D2的陽極端子。通過設(shè)置電容器，能防止在開關(guān)電路10開關(guān)時二極管D2的電容成分和開關(guān)電路10內(nèi)的第2路徑的電感成分L1所致的高頻振蕩，使開關(guān)電路10穩(wěn)定地工作。

(第2實施方式)

圖5是本發(fā)明的第2實施方式的開關(guān)電路的電路圖。圖5所示的開關(guān)電路20具備晶體管T2、T4、二極管D1、D2、D4、D5、柵極驅(qū)動電路11和柵極電源電路21。開關(guān)電路20具有串聯(lián)連接的2個常截止型晶體管。在以下的說明中，對于各實施方式的構(gòu)成要素中的與前面描述的實施方式相同的要素標(biāo)注同一附圖標(biāo)記而省略說明。

在圖5中，晶體管T4是N溝道型且高耐壓的常截止型MO SFET。二極管D4是晶體管T4的內(nèi)置二極管。二極管D5是為了保護晶體管T2而設(shè)置的齊納二極管。二極管D2使用具有比二極管D1、D5低的正向電壓的二極管。此外，開關(guān)電路20也可以不具備二極管D5。這樣，在開關(guān)電路20中，晶體管T4的耐壓電壓比晶體管T2的耐壓電壓高，二極管D2的正向電壓比二極管D1、D5的正向電壓低。

在本實施方式中，將晶體管T4的漏極端子所連接的節(jié)點稱為N1。晶體管T4的源極端子連接到晶體管T2的漏極端子。二極管D1、D2、D5與晶體管T2反向并聯(lián)設(shè)置，二極管D4與晶體管T4反向并聯(lián)設(shè)置。晶體管T4的漏極端子和二極管D4的陰極端子連接到節(jié)點N1。晶體管T4的源極端子、晶體管T2的漏極端子、二極管D1、D2、D5的陰極端子以及二極管D4的陽極端子連接到節(jié)點N2。晶體管T2的源極端子和二極管D1、D2、D5的陽極端子連接到節(jié)點N3。

晶體管T2的柵極端子連接到柵極驅(qū)動電路11的輸出端子。晶體管T4的柵極端子經(jīng)由柵極電源電路21連接到節(jié)點N3。柵極電源電路21對晶體管T4的柵極端子施加與節(jié)點N3的電位相比高了晶體管T4的閾值電壓以上的量的電壓。因而，在節(jié)點N2的電位與節(jié)點N3的電位相等時，晶體管T4導(dǎo)通。此外，作為柵極電源電路21，例如能使用電源被并聯(lián)連接的電容器等。根據(jù)這種柵極電源電路21，能用簡單的構(gòu)成對節(jié)點N3與晶體管T4的柵極端子之間總是施加規(guī)定的電壓。此外，也可以根據(jù)需要將柵極電阻分別設(shè)于晶體管T2、T4的柵極配線。

在節(jié)點N2與節(jié)點N3之間存在4個電流路徑，即：經(jīng)由晶體管T2的溝道的路徑、經(jīng)由二極管D1的第1路徑、經(jīng)由二極管D2的第2路徑以及經(jīng)由二極管D5的路徑(以下稱為第3路徑)。開關(guān)電路20構(gòu)成為第2路徑的電感成分比第1路徑的電感成分及第3路徑的電感成分大。為了表示出該特征，在附圖的第2路徑記載有電感成分L1。與第1實施方式同樣，作為使第2路徑具有電感成分的方法，有鉆研印刷基板上的配線布局的方法、使用二極管D2的導(dǎo)線的方法、在第2路徑適當(dāng)設(shè)置鐵氧體磁珠的方法等。

下面說明開關(guān)電路20的動作。首先，說明使電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的情況。在該情況下，柵極驅(qū)動電路11輸出導(dǎo)通信號。因此，晶體管T2導(dǎo)通，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N3的電位大致相等。利用柵極電源電路21的作用對晶體管T4的柵極－源極間施加閾值電壓以上的電壓。因而，常截止型的晶體管T4導(dǎo)通，電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動。

在將從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的電流停止時，柵極驅(qū)動電路11輸出截止信號(晶體管T2截止的信號)。因此，晶體管T2截止。在存在電感性負(fù)載的情況下，節(jié)點N1的電位相比于節(jié)點N3的電位會上升。在晶體管T2截止后的一段時間內(nèi)，晶體管T4仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N1的電位一起上升。在晶體管T4的柵極－源極間電壓達到晶體管T4的閾值電壓附近時，晶體管T4截止，從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的電流停止。由于經(jīng)由晶體管T2的溝道的路徑的電感成分小，因此能進行變?yōu)榻刂箷r的電涌小的良好的開關(guān)。

接著，說明在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的情況。在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，幾乎沒有電流流過晶體管T2的溝道。另一方面，二極管D1、D2、D5能使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N2流動。特別是，在經(jīng)由二極管D1的第1路徑中電感成分小，因此，即使在電流急劇地開始流動的情況下，也能不產(chǎn)生大的電涌地使電流迅速流動。此時，由于二極管D1的導(dǎo)通，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N3的電位成為大致相同(嚴(yán)格地說，與節(jié)點N3的電位相比低了二極管D1的正向電壓的量)，利用柵極電源電路21的作用對晶體管T4的柵極－源極間施加晶體管T4的閾值電壓以上的正電壓。由此，晶體管T4導(dǎo)通，電流在節(jié)點N2與節(jié)點N1之間開始流過晶體管T4的溝道。在此，二極管D2的正向電壓比二極管D1、D5的正向電壓低，因此與二極管D1、D5相比，在二極管D2中更易于流過穩(wěn)定的電流。因而，從節(jié)點N3向節(jié)點N2流動的電流即使是在剛開始流動后主要在經(jīng)由二極管D1的第1路徑中流動的情況下，也會向經(jīng)由與二極管D1、D5相比正向電壓較低的二極管D2的第2路徑轉(zhuǎn)移，在電流開始流動后主要流過第2路徑(經(jīng)由二極管D2的路徑)。此時，二極管D2的陰極電位比陽極電位低了正向電壓Vf的量。由于該電壓是正的電壓，因此，利用柵極電源電路21的作用，對晶體管T4的柵極－源極間施加閾值電壓以上的電壓。因而，晶體管T4導(dǎo)通，電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動。此時，在節(jié)點N1與節(jié)點N2之間，電流主要流過晶體管T4的溝道。

接著，考慮在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的電流停止，節(jié)點N1的電位相比于節(jié)點N3的電位而上升的情況。在該情況下，節(jié)點N2的電位與節(jié)點N1的電位一起上升。當(dāng)節(jié)點N2的電壓上升時，晶體管T4的柵極－源極間電壓降低。當(dāng)晶體管T4的柵極－源極間電壓比閾值電壓低時，晶體管T4截止。因而，開關(guān)電路20作為在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動且不使電流從節(jié)點N1向節(jié)點N3流動的高耐壓的整流電路發(fā)揮功能。

在將超結(jié)MOSFET等用作晶體管T4的情況下，內(nèi)置二極管D4的恢復(fù)特性變差。因此，當(dāng)在整流時使電流流過內(nèi)置二極管D4時，在整流停止時會有較多的反向恢復(fù)電流流動，開關(guān)損耗增大，根據(jù)情況的不同，有時其它元件會被破壞。在開關(guān)電路20中，在使電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動時，電流不是流過內(nèi)置二極管D4，而是流過晶體管T4的溝道。因而，能削減整流停止時的反向恢復(fù)電流。

另外，開關(guān)電路20在節(jié)點N2、N3間具備與晶體管T2反向并聯(lián)的二極管D2。如上所述，在晶體管T2為截止?fàn)顟B(tài)的期間，電流從節(jié)點N3向節(jié)點N1流動的情況下，電流在節(jié)點N3與節(jié)點N2之間主要流過第2路徑。在該電流減少的過程中，由于電感成分L1而產(chǎn)生反電動勢，節(jié)點N2的電位比節(jié)點N3的電位高。當(dāng)節(jié)點N2的電位變高時，晶體管T4接近截止?fàn)顟B(tài)。因此，在電流停止后，晶體管T4迅速截止。因而，根據(jù)開關(guān)電路20，與第1實施方式的開關(guān)電路10同樣，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

另外，在開關(guān)電路20中，晶體管T4的源極－漏極間電容往往較大。在晶體管T4的源極－漏極間電容大的情況下，在施加了反向偏壓時，有時會由于電容耦合而使節(jié)點N2的電位超過晶體管T2的耐壓電壓，導(dǎo)致晶體管T2被破壞。因此，開關(guān)電路20具備與晶體管T2反向并聯(lián)的二極管D5。當(dāng)晶體管T2的漏極－源極間電壓超過二極管D5的齊納電壓時，電流會流過二極管D5。由此，能防止施加過量的電壓所致的晶體管T2的破壞。

以下，與圖6所示的開關(guān)電路(以下稱為比較例的開關(guān)電路)進行對比來說明本實施方式的開關(guān)電路20的效果。比較例的開關(guān)電路與開關(guān)電路20相比，不具有與二極管D2、電感成分L1和第2路徑對應(yīng)的構(gòu)成要素。

在比較例的開關(guān)電路中，考慮在晶體管T12為截止?fàn)顟B(tài)的期間，從節(jié)點N13向節(jié)點N11流動的電流停止的情況。在該情況下，在該電流停止后，節(jié)點N11的電位上升。但是，此時晶體管T14為導(dǎo)通狀態(tài)，因此，節(jié)點N12的電位與節(jié)點N11的電位一起上升。當(dāng)節(jié)點N12的電位上升時，晶體管T14的柵極－源極間電壓降低。當(dāng)晶體管T14的柵極－源極間電壓低于閾值電壓時，晶體管T14截止。之后，當(dāng)節(jié)點N11的電位進一步上升時，節(jié)點N12的電位由于晶體管T14的源極－漏極間電容耦合而被提升，晶體管T12的源極－漏極間的電壓繼續(xù)上升，在達到齊納二極管D15的擊穿電壓時，節(jié)點N12的電位被齊納二極管D15鉗位。之后，與節(jié)點N11的電位上升相伴的晶體管T14的源極－漏極間電容充電電流會經(jīng)由齊納二極管D15向節(jié)點N13流動。在此，特別是在將低電阻的超結(jié)MOSFET用作晶體管T14的情況下，在源極－漏極間電壓小時，源極－漏極間電容會特別大，因此，與節(jié)點N11的電位上升相伴的晶體管T14的源極－漏極間電容充電電流也變大。

在比較例的開關(guān)電路中，在節(jié)點N11的電位上升后的一段時間內(nèi)，晶體管T14仍為導(dǎo)通狀態(tài)。晶體管T14為導(dǎo)通狀態(tài)的期間越長，開關(guān)時的瞬態(tài)電流越多。另外，由于將晶體管T14的柵極端子與節(jié)點N13連接的配線的阻抗，從節(jié)點N12的電位上升直至晶體管T14截止為止有時會發(fā)生延遲。在該延遲大的情況下，有時會在晶體管T14截止前，晶體管T12的漏極－源極間電壓就達到二極管D15的齊納電壓。在該情況下，電流從節(jié)點N11經(jīng)由晶體管T14的溝道流到二極管D15。因此，二極管D15的發(fā)熱量增大，開關(guān)損耗增大。

而另一方面，在本實施方式的開關(guān)電路20中，在變?yōu)榻刂箷r晶體管T4迅速截止。因而，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。另外，能削減二極管D5的發(fā)熱量，抑制開關(guān)損耗。

如上所示，在本實施方式的開關(guān)電路20中，第1晶體管T4和第2晶體管T2是常截止型，第1晶體管的控制端子(柵極端子)經(jīng)由電源電路(柵極電源電路21)連接到第3節(jié)點N3。因而，對于具備串聯(lián)連接的2個常截止型晶體管的開關(guān)電路，能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

另外，開關(guān)電路20具備保護用二極管D5，保護用二極管D5與第2晶體管反向并聯(lián)地設(shè)置于將第2節(jié)點N2與第3節(jié)點相連的第3路徑上。由此，能防止施加過量的電壓所致的第2晶體管的破壞。

此外，開關(guān)電路20可以還具備與二極管D2并聯(lián)的電容器。電容器的一個電極連接到二極管D2的陰極端子，電容器的另一個電極連接到二極管D2的陽極端子。通過設(shè)置電容器，能在開關(guān)電路20開關(guān)時防止二極管D2的電容成分和開關(guān)電路20內(nèi)的第2路徑的電感成分L1所致的高頻振蕩，使開關(guān)電路20穩(wěn)定地工作。

(第3實施方式)

圖7是本發(fā)明的第3實施方式的電源電路的電路圖。圖7所示的電源電路30是具備開關(guān)電路10、晶體管T3、二極管D3、柵極驅(qū)動電路31、線圈L0和電容器C1、C2的升壓斬波電路。在圖7中，電源電路30連接到電源1和負(fù)載R1。電容器C1與電源1并聯(lián)設(shè)置，電容器C2與電阻R1并聯(lián)設(shè)置。此外，電源電路30也可以不具備電容器C1、C2。

開關(guān)電路10是在第1實施方式中說明的電路。晶體管T3是N溝道型且常截止型的晶體管。二極管D3與晶體管T3反向并聯(lián)設(shè)置。二極管D3的陰極端子連接到晶體管T3的漏極端子，二極管D3的陽極端子連接到晶體管T3的源極端子。二極管D3例如使用晶體管T3的內(nèi)置二極管。晶體管T3的柵極端子連接到柵極驅(qū)動電路31的輸出端子。此外，電源電路30也可以不具備二極管D3。

線圈L0的一個端子(圖7中為右側(cè)的端子)連接到晶體管T2的源極端子和晶體管T3的漏極端子。線圈L0的另一個端子連接到電源1的正極。晶體管T1的漏極端子連接到負(fù)載R1的高側(cè)端子。晶體管T3的源極端子連接到電源1的負(fù)極和負(fù)載R1的低側(cè)端子。開關(guān)電路10作為設(shè)置于上側(cè)臂(arm)的上側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。晶體管T3、二極管D3和柵極驅(qū)動電路31作為設(shè)置于下側(cè)臂的下側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。線圈L0的一個端子連接到臂連接點。

柵極驅(qū)動電路31對晶體管T3的柵極端子輸出具有規(guī)定的占空比的PWM(Pulse Width Modulation：脈沖寬度調(diào)制)信號。柵極驅(qū)動電路11對晶體管T2的柵極端子輸出具有死區(qū)時間(dead time)并且相對于上述PWM信號互補地變化的信號。此外，所謂死區(qū)時間是指晶體管T2、T3均截止的期間、即柵極驅(qū)動電路11、31均輸出截止信號的期間。柵極驅(qū)動電路11在柵極驅(qū)動電路31正在輸出截止信號的期間中的部分期間輸出導(dǎo)通信號。柵極驅(qū)動電路31在柵極驅(qū)動電路11正在輸出截止信號的期間中的部分期間輸出導(dǎo)通信號。

設(shè)置于上側(cè)臂的開關(guān)電路10作為使電流從臂連接點沿朝向負(fù)載R1的高側(cè)端子的方向(圖7中為向上)流動的整流電路發(fā)揮功能。因此，通過對設(shè)置于下側(cè)臂的晶體管T3的柵極端子提供PWM信號，能使從電源1供應(yīng)的電源電壓升壓，而將比電源電壓高的電壓施加到負(fù)載R1。另外，通過在上側(cè)臂設(shè)置開關(guān)電路10，能在整流停止時使晶體管T1迅速截止，削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

另外，對晶體管T2的柵極端子施加相對于施加到晶體管T3的柵極端子的PWM信號具有死區(qū)時間并且互補地變化的信號。這樣，在晶體管T3為截止?fàn)顟B(tài)的期間使晶體管T2一時導(dǎo)通，從而能使電流流過晶體管T2的低電阻的溝道，能防止電流通過二極管D1、D2時的電壓下降，降低導(dǎo)通損耗。

另外，在晶體管T3導(dǎo)通前的合適的定時使晶體管T2截止，由此，流過晶體管T2的溝道的電流會經(jīng)由具有低的正向電壓的二極管D2流動。另外，在晶體管T3導(dǎo)通時，晶體管T1迅速截止。因而，能降低晶體管T3導(dǎo)通而開關(guān)電路10截止時的開關(guān)損耗。

更詳細(xì)地說，在晶體管T2截止后，直至晶體管T3導(dǎo)通為止的死區(qū)時間期間，電流首先流過經(jīng)由電感成分小的二極管D1的路徑，之后，轉(zhuǎn)移到經(jīng)由具有低的正向電壓的二極管D2的第2路徑。因此，優(yōu)選設(shè)置死區(qū)時間，使得電流中的至少一部分在轉(zhuǎn)移到經(jīng)由二極管D2的路徑后晶體管T3導(dǎo)通。另一方面，若使死區(qū)時間過長，則電流在晶體管T2的低電阻的溝道中流動的期間變短，電流在二極管D1、D2中流動的期間變長，因此通過二極管的損耗變大。因而，優(yōu)選死區(qū)時間設(shè)定在200n秒～5μ秒的范圍內(nèi)。

如上所示，本實施方式的電源電路30具備作為上側(cè)開關(guān)電路的開關(guān)電路10，具備作為下側(cè)開關(guān)電路的第3晶體管T3和對第3晶體管的控制端子(柵極端子)輸出脈沖寬度調(diào)制信號的第2驅(qū)動電路(柵極驅(qū)動電路31)，具備一個端子連接到臂連接點的線圈L0。這樣，在上側(cè)臂設(shè)置削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路10，并對設(shè)置于下側(cè)臂的第3晶體管T3進行脈沖寬度調(diào)制，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的升壓斬波電路。

另外，開關(guān)電路10所包含的驅(qū)動電路(柵極驅(qū)動電路11)對第2晶體管T2的控制端子輸出相對于脈沖寬度調(diào)制信號設(shè)置死區(qū)時間而互補地變化的信號。因而，如上所述，能防止二極管D1、D2所致的電壓下降，降低導(dǎo)電損耗。

(第4實施方式)

圖8是本發(fā)明的第4實施方式的電源電路的電路圖。圖8所示的電源電路40是具備開關(guān)電路10、晶體管T3、二極管D3、柵極驅(qū)動電路31、線圈L0和電容器C1、C2的降壓斬波電路。在圖8中，電源電路40連接到電源1和負(fù)載R1。電容器C1、C2的連接方式與第3實施方式相同。

開關(guān)電路10是在第1實施方式中說明的電路。晶體管T3、二極管D3和柵極驅(qū)動電路31的連接方式與第3實施方式相同。線圈L0的一個端子(圖8中為左側(cè)的端子)連接到晶體管T3的源極端子和晶體管T1的漏極端子。線圈L0的另一個端子連接到負(fù)載R1的高側(cè)端子。晶體管T3的漏極端子連接到電源1的正極。晶體管T2的源極端子連接到電源1的負(fù)極和負(fù)載R1的低側(cè)端子。開關(guān)電路10作為設(shè)置于下側(cè)臂的下側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。晶體管T3、二極管D3和柵極驅(qū)動電路31作為設(shè)置于上側(cè)臂的上側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。線圈L0的一個端子連接到臂連接點。

柵極驅(qū)動電路31對晶體管T3的柵極端子輸出具有規(guī)定的占空比的PWM信號。柵極驅(qū)動電路11對晶體管T2的柵極端子輸出具有死區(qū)時間并且相對于上述PWM信號互補地變化的信號。

設(shè)置于下側(cè)臂的開關(guān)電路10作為使電流從電源1的負(fù)極沿朝向臂連接點的方向(圖8中為向上)流動的整流電路發(fā)揮功能。因此，通過對設(shè)置于上側(cè)臂的晶體管T3的柵極端子提供PWM信號，能對從電源1供應(yīng)的電源電壓進行降壓，而將比電源電壓低的電壓施加到電阻R1。另外，通過在下側(cè)臂使用開關(guān)電路10，能在整流停止時使晶體管T1迅速截止，削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。

另外，對晶體管T2的柵極端子施加相對于施加到晶體管T3的柵極端子的PWM信號具有死區(qū)時間并且互補地變化的信號。這樣，在晶體管T3是截止?fàn)顟B(tài)的期間使晶體管T2一時導(dǎo)通，從而能使電流流過晶體管T2的低電阻的溝道，防止二極管D1、D2所致的電壓下降，降低通電損耗。

另外，在晶體管T3導(dǎo)通前的合適的定時使晶體管T2截止，由此，流過晶體管T2的溝道的電流會經(jīng)由具有低的正向電壓的二極管D2流動。另外，在晶體管T3導(dǎo)通時，晶體管T1迅速截止。因而，能降低開關(guān)電路10截止時的開關(guān)損耗。

如上所示，本實施方式的電源電路40具備作為下側(cè)開關(guān)電路的開關(guān)電路10，具備作為上側(cè)開關(guān)電路的第3晶體管T3和對第3晶體管的控制端子(柵極端子)輸出脈沖寬度調(diào)制信號的第2驅(qū)動電路(柵極驅(qū)動電路31)，具備一個端子連接到臂連接點的線圈L0。這樣，在下側(cè)臂設(shè)置削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路10，并對設(shè)置于上側(cè)臂的第3晶體管T3進行脈沖寬度調(diào)制，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的降壓斬波電路。

另外，開關(guān)電路10所包含的驅(qū)動電路(柵極驅(qū)動電路11)對第2晶體管T2的控制端子輸出相對于脈沖寬度調(diào)制信號設(shè)置死區(qū)時間而互補地變化的信號。因而，如上所述，能防止由二極管D1、D2所致的電壓下降，降低導(dǎo)通損耗。

(第5實施方式)

圖9是本發(fā)明的第5實施方式的電源電路的電路圖。圖9所示的電源電路50具備開關(guān)電路10a、10b、線圈L0和電容器C1、C2。電源電路50作為雙向斬波電路或者逆變器發(fā)揮功能。在圖9中，電源電路50連接到電源1、2。以下，從電源1供應(yīng)的電源電壓比設(shè)為從電源2供應(yīng)的電源電壓低。電容器C1與電源1并聯(lián)設(shè)置，電容器C2與電源2并聯(lián)設(shè)置。

開關(guān)電路10a、10b是在第1實施方式中說明的電路。開關(guān)電路10a包括晶體管T1a、T2a、二極管D 1a、D2a和柵極驅(qū)動電路11a。開關(guān)電路10b包括晶體管T1b、T2b、二極管D1b、D2b和柵極驅(qū)動電路11b。此外，為了表示出第2路徑的電感成分比第1路徑的電感成分大，在附圖中的開關(guān)電路10a、10b內(nèi)的第2路徑分別記載有電感成分L1a、L1b。

線圈L0的一個端子(圖9中為右側(cè)的端子)連接到晶體管T2a的源極端子和晶體管T1b的漏極端子。線圈L0的另一個端子連接到電源1的正極。晶體管T1a的漏極端子連接到電源2的正極。晶體管T2b的源極端子連接到電源1、2的負(fù)極。開關(guān)電路10a作為設(shè)置于上側(cè)臂的上側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。開關(guān)電路10b作為設(shè)置于下側(cè)臂的下側(cè)開關(guān)電路發(fā)揮功能。線圈L0的一個端子連接到臂連接點。

以下，說明將電源電路50用作雙向斬波電路的情況。在從低電壓側(cè)的電源1向高電壓側(cè)的電源2傳送電力的情況下，柵極驅(qū)動電路11a對晶體管T2a的柵極端子輸出截止信號。由此，開關(guān)電路10a作為使電流從臂連接點沿朝向電源2的正極的方向(圖9中為向上)經(jīng)由二極管D2a和晶體管T1a流動的整流電路發(fā)揮功能。柵極驅(qū)動電路11b對晶體管T2b的柵極端子輸出PWM信號。這樣，使設(shè)置于上側(cè)臂的開關(guān)電路10a作為整流電路動作，并對設(shè)置于下側(cè)臂的晶體管T2b進行脈沖寬度調(diào)制，從而能使電源電路50作為從低電壓側(cè)的電源1向高電壓側(cè)的電源2傳送電力的升壓斬波電路動作。

此外，柵極驅(qū)動電路11a也可以與第3實施方式同樣，對晶體管T2a的柵極端子輸出相對于從柵極驅(qū)動電路11b輸出的PWM信號具有死區(qū)時間并且互補地變化的信號。這樣，在上側(cè)臂的通電期間中使晶體管T2a一時導(dǎo)通，從而能使電流流過晶體管T2a的低電阻的溝道，抑制由通過二極管D2a時的電壓下降所致的損耗。

在從高電壓側(cè)的電源2向低電壓側(cè)的電源1傳送電力的情況下，柵極驅(qū)動電路11b對晶體管T2b的柵極端子輸出截止信號。由此，開關(guān)電路10b作為使電流從電源2的負(fù)極沿朝向臂連接點的方向(圖9中為向上)經(jīng)由二極管D2b和晶體管T1b流動的整流電路發(fā)揮功能。柵極驅(qū)動電路11a對晶體管T2a的柵極端子輸出PWM信號。這樣，使設(shè)置于下側(cè)臂的開關(guān)電路10b作為整流電路動作，并對設(shè)置于上側(cè)臂的晶體管T2a進行脈沖寬度調(diào)制，從而能使電源電路50作為從高電壓側(cè)的電源2向低電壓側(cè)的電源1傳送電力的降壓斬波電路動作。

此外，柵極驅(qū)動電路11b也可以與第4實施方式同樣，對晶體管T2b的柵極端子輸出相對于從柵極驅(qū)動電路11a輸出的PWM信號具有死區(qū)時間并且互補地變化的信號。這樣，在下側(cè)臂的通電期間中使晶體管T2b一時導(dǎo)通，從而能使電流流過晶體管T2b的低電阻的溝道，抑制通過二極管D2b時的電壓下降所致的損耗。

電源電路50在上側(cè)臂具備開關(guān)電路10a，在下側(cè)臂具備開關(guān)電路10b。在開關(guān)電路10a、10b中，在整流停止時高耐壓的晶體管T1a、T1b迅速截止，從而能削減變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流。因此，在進行升壓動作時，在整流停止時晶體管T1a迅速截止，削減此時的瞬態(tài)電流，從而能降低開關(guān)損耗。在進行降壓動作時，在整流停止時晶體管T1b迅速截止，削減此時的瞬態(tài)電流，從而能降低開關(guān)損耗。另外，在開關(guān)側(cè)臂，電流幾乎不流過具有電感成分的路徑，而是流過電感成分小的路徑，因此能防止電涌的發(fā)生。

如上所示，根據(jù)本實施方式的電源電路50，將削減了變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流的開關(guān)電路設(shè)置于上側(cè)臂和下側(cè)臂，從而能構(gòu)成降低了開關(guān)損耗的雙向斬波電路或逆變器。

(第6實施方式)

圖10是本發(fā)明的第6實施方式的電源電路的電路圖。圖10所示的電源電路60將第5實施方式的電源電路50中的開關(guān)電路10a、10b分別置換為開關(guān)電路61a、61b。開關(guān)電路61a對在第5實施方式中說明的開關(guān)電路10a追加了電容器C3a。電容器C3a與二極管D2a并聯(lián)設(shè)置。電容器C3a的一個電極(圖10中為上側(cè)的電極)連接到二極管D2a的陰極端子，電容器C3a的另一個電極連接到二極管D2a的陽極端子。開關(guān)電路61b對在第5實施方式中說明的開關(guān)電路10b用同樣的方法追加了電容器C3b。電容器C3a、C3b例如使用具有10pF～1nF程度的電容的電容器。

通過設(shè)置電容器C3a，能防止在開關(guān)電路10a開關(guān)時由二極管D2a的電容成分和開關(guān)電路10a內(nèi)的第2路徑的電感成分L1a所致的高頻振蕩。另外，通過設(shè)置電容器C3b，能防止在開關(guān)電路10b開關(guān)時二極管D2b的電容成分和開關(guān)電路10b內(nèi)的第2路徑的電感成分L1b所致的高頻振蕩。

此外，二極管之中，存在具有10pF～1nF程度的寄生電容作為部件的二極管。通過將具有所需要的量的寄生電容的二極管用作二極管D2a、D2b，能得到與將電容器C3a、C3b作為部件進行追加的情況相同的效果。根據(jù)該方法，無需將電容器C3a、C3b作為部件進行追加。

另外，鐵氧體磁珠之中，存在具有電感成分與電阻成分的混合率根據(jù)頻帶而不同的性質(zhì)的鐵氧體磁珠。因此，在將鐵氧體磁珠用作第2路徑的電感成分L1a、L1b的一部分的情況下，有如下方法：使用在某頻帶以下(例如1MHz以下)主要作為電感發(fā)揮功能而在該頻帶以上(例如1MHz以上)主要作為電阻發(fā)揮功能的磁珠部件。該磁珠部件對于頻率低的整流電流主要作為電感發(fā)揮功能，對于由開關(guān)噪聲導(dǎo)致的高頻振蕩成分主要作為電阻發(fā)揮功能。根據(jù)該方法，能削減與二極管D2a、D2b并聯(lián)連接的電容器C3a、C3b的電容。

如上所示，在本實施方式的電源電路60中，開關(guān)電路61a、61b分別包括與第2二極管D2a、D2b并聯(lián)設(shè)置的電容器C3a、C3b。因而，能防止在開關(guān)時由二極管D2a、D2b的電容成分和第2路徑的電感成分L1a、L1b所致的高頻振蕩，使電源電路60穩(wěn)定地工作。

此外，關(guān)于以上所示的各實施方式，能構(gòu)成各種變形例。例如在第3～第6實施方式的電源電路30、40、50、60中，可以取代第1實施方式的開關(guān)電路10而具備第2實施方式的開關(guān)電路20。在該情況下，開關(guān)電路20也可以不包括二極管D5。另外，與第3實施方式的電源電路30同樣，第4～第6實施方式的電源電路40、50、60也可以不具備電容器C1、C2。另外，與第6實施方式的電源電路60所包含的開關(guān)電路61a、61b同樣，第3實施方式和第4實施方式的電源電路30、40所包含的開關(guān)電路10也可以包括與第2二極管D2并聯(lián)的電容器。另外，能將以上所示的各實施方式的特征在不違背其性質(zhì)的情況下任意地組合，而構(gòu)成兼具多個實施方式的特征的開關(guān)電路和電源電路。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的開關(guān)電路具有變?yōu)榻刂箷r的瞬態(tài)電流少的特征，因此能用于各種電氣設(shè)備或電子設(shè)備的開關(guān)電路等。本發(fā)明的電源電路具有開關(guān)損耗小的特征，因此能用于各種電氣設(shè)備或電子設(shè)備的電源電路等。

附圖標(biāo)記說明

10、20、61：開關(guān)電路

11、31：柵極驅(qū)動電路

21：柵極電源電路

30、40、50、60：電源電路

T1～T4：晶體管

D1～D5：二極管

C1～C3：電容器

L0：線圈

L1：電感成分

N1～N3：節(jié)點。