[发明专利]切换电路装置以及具有该切换电路装置的电源装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种切换电路装置，并涉及一种具有这种切换电路装置的电源装置。

背景技术

电源电路生成提高AC电源或DC电源的电压的升压(step-up)电源，或降低所述电压的降压电源。电源电路具有电感器、切换电感器电流的开启和关断的切换电路装置以及生成控制信号以控制此切换的控制信号生成电路。此控制信号生成电路监测电源电路的输出电压并生成控制信号，从而使输出电压变为期望电压。电源电路通过由切换电路装置根据此控制信号切换电感器电流的开启和关断，以生成处于期望电压的输出电压。

相对高的电压被施加到切换电路装置，因而切换电路装置具有高压功率半导体装置，例如功率MOSFET或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，还具有驱动信号生成电路以生成驱动信号来驱动开启和关断的切换。驱动信号生成电路将从控制信号生成电路供应的控制信号作为输入，并生成驱动信号以驱动功率半导体装置。

在日本专利公开第08-32064号和日本专利公开第11-150465号中披露了电源电路。

在电源装置中，切换电路装置切换在电感器中流动的大电流的开启和关断。因此，伴随大电流的快速变化，在电源装置内跨过寄生电感产生高噪声电压，并且大量能量被作为电磁波发出。如果使得切换晶体管的开启电阻高以避免这种现象，则损耗增加。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种切换电路装置以及具有这种切换电路装置的一种电源装置，所述切换电路装置抑制切换期间电流的快速变化并在开启状态中使开启电阻保持低位。

一种切换电路装置，设置在电源电路内的第一节点和第二节点之间，一电感器耦合至所述第一节点或所述第二节点，所述切换电路装置具有：第一晶体管，设置在所述第一节点和所述第二节点之间并具有第一栅极宽度；第二晶体管，在所述第一节点和所述第二节点之间与所述第一晶体管并联设置，并且具有比所述第一栅极宽度大的第二栅极宽度；以及驱动信号生成电路，其响应于根据所述电源电路的输出电压所生成的控制信号，输出驱动所述第一晶体管开启和关断的第一驱动信号，以及驱动所述第二晶体管开启和关断的第二驱动信号，并使所述第一驱动信号的输出和所述第二驱动信号的输出之间具有不同时刻。

凭借所述第一方面，切换期间电流的快速变化得到抑制，并且开启状态中的开启电阻保持为低。

附图说明

图1示出具有切换电路装置的电源装置的电路和操作波形。

图2为第一实施例的具有切换电路装置的电源装置的电路图。

图3为图2的切换电路装置20的操作波形图。

图4为本实施例中的电源装置的电路图。

图5示出本实施例中的驱动信号生成电路的第一电路示例。

图6示出本实施例中的驱动信号生成电路的第二电路示例。

图7为包括本实施例中切换电路的芯片的截面图。

图8为第二实施例的电源装置的电路图。

具体实施方式

图1示出具有切换电路装置的电源装置的电路和操作波形。电源装置具有：被耦合到AC电源AC的电感器L1；二极管D1(为单向元件)，设置在电感器L1和输出OUT之间；以及连接节点(第一节点)SW，连接电感器L1和二极管D1。电源装置还具有：切换晶体管Q0，设置在第一节点SW和第二节点(接地)或另一参考电源VSS之间；以及栅极驱动器10，根据控制信号IN生成被施加到切换晶体管Q0的栅极的驱动信号G0。切换晶体管Q0为施加有高压的高压功率晶体管，并且其开启和关断在电感器L1中流动的大电流。在本示例中，使用了N-沟道MOSFET。

如在操作波形图中所示，当栅极驱动器10响应于控制信号IN将驱动信号G0从地电势提高到12V电源电压时，晶体管Q0开始导通，并且大电流从AC电源AC流至电感器L1、第一节点SW、晶体管Q0以及接地电源VSS。结果是，第一节点SW下降到地电势，并且通过大电流的经过使能量存储在电感器L1中。

当栅极驱动器10响应于控制信号IN将驱动信号G0从电源电压12V降低到地电势时，晶体管Q0进入非导通状态，并且在晶体管Q0中流动的电流关断。此时，电感器L1凭借所存储的能量继续将电流从AC电源AC向输出端OUT供应。结果是，第一节点SW和输出电压Vout提高到高电势。

通过重复晶体管Q0的这种开启-关断操作，在输出端OUT处的电压Vout(在操作开始时已经处于低电势)升压到高DC电压。