電平移位電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電平移位電路，主要涉及將對(duì)反相電路中使用的半橋連接的M0SFET、IGBT, SiCFET, GaNFET等開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行控制的控制信號(hào)的電壓電平轉(zhuǎn)換為該控制中適當(dāng)?shù)碾娖降碾娐贰?br>【背景技術(shù)】
[0002]在空調(diào)、冷減庫(kù)等家電廣品中使用的電動(dòng)機(jī)的控制中，為了提尚節(jié)能性能而廣泛使用基于微型控制器的可高度控制的反相方式。另一方面，伴隨SiCFET、GaNFET等寬帶隙半導(dǎo)體元件的實(shí)用化，為了追求由其低導(dǎo)通電阻、高頻特性得到的效率提高，正在研究對(duì)反相電路的應(yīng)用。
[0003]圖6示出了現(xiàn)有的反相電路的電路結(jié)構(gòu)例。圖6是反相電路INV的結(jié)構(gòu)例，該反相電路INV包括驅(qū)動(dòng)電路30、η型MOSFET的電力用開(kāi)關(guān)元件7a和7b、二極管8以及電容器9。驅(qū)動(dòng)電路30具有電平移位電路的功能。
[0004]在驅(qū)動(dòng)電路30分別設(shè)置有從外部供給的電源端子VCC、接地端子VSS、高壓側(cè)(high side)電路36側(cè)的控制輸入端子Inh、低壓側(cè)(low side)的控制輸入端子In1、高壓側(cè)電路36側(cè)的正電壓電源端子Vb、基準(zhǔn)電源端子Vs、輸出端子Vh和低壓側(cè)的輸出端子Vl。驅(qū)動(dòng)電路30的電源端子VCC和接地端子VSS分別與反相電路INV的電源端子VCC和接地端子VSS連接。
[0005]由控制輸入端子Inh輸入的高壓側(cè)電路36側(cè)的控制輸入信號(hào)與脈沖產(chǎn)生電路31的輸入端子IN連接，通過(guò)第一輸出端子0UT1，在控制輸入信號(hào)上升后產(chǎn)生脈沖寬度10ns左右的第一脈沖，通過(guò)第二輸出端子0UT2在控制輸入信號(hào)下降后產(chǎn)生脈沖寬度10ns左右的第二脈沖。
[0006]圖7示出了脈沖產(chǎn)生電路31的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)例。脈沖產(chǎn)生電路31包括:串聯(lián)連接的 6 個(gè)反相器 41a、41b、41c、41d、41e、41f ；2 個(gè) NAND 電路 42a、42b ；2 個(gè)反相器 43a、43b ；和脈沖寬度設(shè)定用的2個(gè)電容器44a、44b。當(dāng)最前頭的反相器41a的輸入與輸入端子IN連接，使各反相器41a、41b、41c、41d、41e、41f的輸出節(jié)點(diǎn)從前面依次為N1、N2、N3、N4、N5、N6時(shí)，電容器44a、44b各自的一端分別接地，另一端與節(jié)點(diǎn)N3、N4連接，節(jié)點(diǎn)N2、N5分別與NAND電路42a的2個(gè)輸入連接，節(jié)點(diǎn)N1、N6分別與NAND電路42b的2個(gè)輸入連接，NAND電路42a、42b各自的輸出分別與反相器43a、43b各自的輸入連接，反相器43a、43b各自的輸出分別與輸出端子0UT1、0UT2連接。
[0007]圖8中示出了脈沖產(chǎn)生電路31的動(dòng)作波形。與輸入到輸入端子IN的控制輸入信號(hào)的上升同步的第一脈沖從第一輸出端子OUTl輸出，與輸入到輸入端子IN的控制輸入信號(hào)的下降同步的第二脈沖從第二輸出端子0UT2輸出。
[0008]第一脈沖被輸入到η型的高耐壓M0SFET32a的柵極，轉(zhuǎn)換為通過(guò)電阻33a電平移位后的信號(hào)，并且被輸入到RS觸發(fā)器34的復(fù)位輸入R。第二脈沖被輸入到η型的高耐壓M0SFET32b的柵極，轉(zhuǎn)換為通過(guò)電阻33b電平移位后的信號(hào)，并被輸入到RS觸發(fā)器34的置位輸入S。RS觸發(fā)器34的輸出Q與反相器35的輸入連接，反相器35的輸出經(jīng)輸出端子Vh與M0SFET7a的柵極連接。
[0009]其結(jié)果是，輸入到控制輸入端子Inh的控制輸入信號(hào)，在浮動(dòng)的高壓側(cè)電路36中電平移位并被傳輸，作為高壓側(cè)輸出信號(hào)輸出到M0SFET7a的柵極。另一方面，輸入到低壓側(cè)的控制輸入端子Inl的低壓側(cè)的控制輸入信號(hào)經(jīng)低壓側(cè)的輸出端子Vl輸出到M0SFET7b的柵極端子。
[0010]M0SFET7a的漏極經(jīng)反相電路INV的高電壓電源端子HV與例如600V左右的高電壓電源連接。M0SFET7a的源極和M0SFET7b的漏極分別與驅(qū)動(dòng)電路30的基準(zhǔn)電源端子Vs和反相電路INV的輸出端子OUT連接。M0SFET7b的源極與反相電路INV的輸出用接地端子GND連接并接地。
[0011]電容器9的一端與二極管8的陰極端子以及正電壓電源端子Vb連接，另一端與基準(zhǔn)電源端子Vs連接，二極管8的陽(yáng)極端子與電源端子VCC連接。由二極管8和電容器9構(gòu)成自舉電路。使經(jīng)與電源端子VCC連接的反相電路INV的電源端子VCC供給來(lái)的電源電壓對(duì)浮動(dòng)的電容器9充電，基準(zhǔn)電源端子Vs的電位經(jīng)M0SFET7a而上升時(shí)，通過(guò)經(jīng)電容器9的靜電耦合而在正電壓電源端子Vb產(chǎn)生高電壓，由此在高壓側(cè)電路36中實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)的電源供給。
[0012]當(dāng)對(duì)2個(gè)控制輸入端子Inh、Inl分別輸入相位反轉(zhuǎn)的正反2個(gè)控制輸入信號(hào)時(shí)，在與基準(zhǔn)電源端子Vs連接的反相電路INV的輸出端子OUT產(chǎn)生將在反相電路INV的電源端子HV與接地端子GND之間施加的高電壓作為振幅的輸出信號(hào)。
[0013]在圖6所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)中，自舉電路對(duì)電容器9供給的電力存在界限，為了極力抑制高壓側(cè)電路36的耗電并維持反相器35的輸出能力，使用脈沖產(chǎn)生電路31和RS觸發(fā)器34。
[0014]然而，存在RS觸發(fā)器34的輸入容易對(duì)噪聲進(jìn)行誤動(dòng)作的問(wèn)題，在高壓側(cè)電路36那樣的噪聲多的條件下，需要噪聲對(duì)策。針對(duì)該問(wèn)題，在下述的專利文獻(xiàn)I中，提出了在RS觸發(fā)器的前級(jí)設(shè)置基于邏輯電路的濾波器來(lái)防止由噪聲引起的誤動(dòng)作的電路結(jié)構(gòu)。
[0015]此外，在下述的專利文獻(xiàn)2中，為了提供能夠抑制上臂電力用開(kāi)關(guān)元件的誤動(dòng)作的電平移位電路和具有其的反相裝置，提出了如下方法:在生成電力用開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)的電阻與η型的MOSFET的串聯(lián)電路中，分別用兩層的分離氧化膜包圍電阻和η型的M0SFET，以另外的途徑供給被該兩層的分離氧化膜夾著的Si活性層的電位。具體而言，利用該方法，使在與上臂電力用開(kāi)關(guān)元件的源極連接的電力用開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的低電平電源電位的時(shí)間微分(dv/dt)產(chǎn)生時(shí)的該電阻的電壓降減少，以抑制電平移位電路的誤動(dòng)作。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)
[0018]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011 - 109843號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2012 — 134791號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0021]然而，由于在反相電路的輸出端子產(chǎn)生高的dv/dt，所以對(duì)于高壓側(cè)電路的RS觸發(fā)器的輸入端子，不可能完全防止由噪聲引起的誤動(dòng)作，該噪聲不僅通過(guò)與反相電路的輸出端子的電容耦合產(chǎn)生而且還通過(guò)與高壓側(cè)電路整體的電容耦合產(chǎn)生。
[0022]此外，當(dāng)將能夠高速開(kāi)關(guān)的SiCFET、GaNFET作為開(kāi)關(guān)元件使用時(shí)，由于產(chǎn)生更高的dv/dt，所以預(yù)想到在假設(shè)使用該高速開(kāi)關(guān)元件的情況下，會(huì)更難以防止由噪聲引起的誤動(dòng)作。
[0023]為了解決上述問(wèn)題，有如下方法:通過(guò)不使用RS觸發(fā)器而使用共模抑制比高的比較器，將因高的dv/dt而產(chǎn)生的噪聲作為同相信號(hào)(共模信號(hào))抵消。該情況下，在使用RS觸發(fā)器的現(xiàn)有方法中，由復(fù)位信號(hào)控制，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)消耗電流，與此相對(duì)，在使用比較器的方法中，因?yàn)楸仨毘掷m(xù)流動(dòng)常時(shí)電流來(lái)持續(xù)維持比較器的輸入電壓，所以與使用RS觸發(fā)器的現(xiàn)有方法相比，一般情況下消耗電流變大。
[0024]此外，在使用比較器的方法中，通過(guò)使該常時(shí)電流流動(dòng)，能夠引起如下現(xiàn)象:由自舉電路升壓后的高電壓暫時(shí)被分壓施加于在比較器的非反相輸入與反相輸入間形成與輸入信號(hào)電平相應(yīng)的電壓差的電路的現(xiàn)象。其結(jié)果是，由于該現(xiàn)象，有可能對(duì)該常時(shí)電流的產(chǎn)生電路暫時(shí)施加高電壓，而且，噪聲暫時(shí)重疊于比較器的非反相輸入與反相輸入之間的差分輸入，存在高壓側(cè)電路不再能夠控制電力用開(kāi)關(guān)元件的問(wèn)題。
[0025]本發(fā)明鑒于上述的問(wèn)題點(diǎn)，目的在于提供由噪聲引起的誤動(dòng)作的可能性低且高可靠性的電平移位電路。
[0026]解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0027]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種電平移位電路，其特征在于，包括:第一電流控制元件，與輸入信號(hào)反相的反相輸入信號(hào)輸入該第一電流控制元件的控制端子，利用該控制端子的電壓控制在第一端子和第二端子間流動(dòng)的電流量；第二電流控制元件，上述輸入信號(hào)或者與上述輸入信號(hào)同相的同相輸入信號(hào)輸入該第二電流控制元件的控制端子，利用該控制端子的電壓控制在第一端子和第二端子間流動(dòng)的電流量；第一負(fù)載電路，該第一負(fù)載電路的一端與高壓側(cè)電源端子連接，該第一負(fù)載電路的另一端與上述第一電流控制元件的上述第一端子連接，該第一負(fù)載電路產(chǎn)生與在兩端子間流動(dòng)的電流量相應(yīng)的電壓降；第二負(fù)載電路，該第二負(fù)載電路的一端與上述高壓側(cè)電源端子連接，該第二負(fù)載電路的另一端與上述第二電流控制元件的上述第一端子連接，該第二負(fù)載電路產(chǎn)生與在兩端子間流動(dòng)的電流量相應(yīng)的電壓降；電流產(chǎn)生電路，該電流產(chǎn)生電路的第一電流輸出端子與上述第一電流控制元件的上述第二端子連接，該電流產(chǎn)生電路的第二電流輸出端子與上述第二電流控制元件的上述第二端子連接，該電流產(chǎn)生電路分別產(chǎn)生分別流入上述第一電流控制元件和上述第二電流控制元件的電流；比較器，該比較器的一對(duì)差分輸入端子中的一個(gè)與上述第一電流控制元件的上述第一端子連接，上述一對(duì)差分輸入端子中的另一個(gè)與上述第二電流控制元件的上述第一端子連接，該比較器從上述高壓側(cè)電源端子被供給電源電壓，從高壓側(cè)基準(zhǔn)端子被供給基準(zhǔn)電壓，根據(jù)上述一對(duì)差分輸入端子間的電壓差生成輸出信號(hào)；和電壓抑制電路，該電壓抑制電路與上述第一電流輸出端子和第二電流輸出端子分別連接或者與上述第一電流輸出端子和第二電流輸出端子一并連接，抑制上述第一電流輸出端子和第二電流輸出端子各自的電壓上升。
[0028]而且，優(yōu)選上述特征的電平移位電路中，上述電壓抑制電路由2端子電路構(gòu)成，上述2端子電路的一端