切换式电源装置和使用其的逆变器、转换器、空气调节器、太阳能控制器、以及机动车制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种切换式电源装置，该切换式电源装置配备有：高耐受电压第一晶体管，其第一电极连接到第一节点；低耐受电压第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；以及驱动电路。所述第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在所述第二和第一电极之间的寄生二极管。在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及切换式电源装置，并且特别涉及切换损耗小的切换式电源装置以及涉及使用该切换式电源装置的逆变器、转换器、空气调节器、太阳能控制器、以及机动车。
技术介绍
在过去，已经存在把MOS晶体管寄生二极管用作逆变器中的续流二极管的情况。 在这样的情况中，当电流沿着正向方向流动回到寄生二极管，并且在反向方向上把电源电压施加到该寄生二极管时，恢复电流(反向恢复电流)流动到寄生二极管，这产生大的切换损耗。日本特开专利申请7 - 264876公开了通过下列方式防止恢复电流的流动的方法在正向方向上在高压侧的节点和MOS晶体管的漏极之间连接防回流二极管，以及在正向方向上在MOS晶体管的源极和高压侧的节点之间连接续流二极管。日本特开专利申请2010 — 29019公开了通过下列方式防止恢复电流的流动的方法在高压侧的节点和低压侧的节点之间串联地连接两个MOS晶体管，和在正向方向上在低压侧的节点和高压侧的节点之间连接高耐受电压续流二极管。然而，在日本特开专利申请7 — 264876中遇到的问题是在防回流二极管中产生了传导损耗。在日本特开专利申请2010 - 29019中遇到的问题是成本高，这是由于需要装备两个MOS晶体管和闻耐受:电压续流_■极管。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是提供高效率、低成本的切换式电源装置和使用该切换式电源装置的逆变器、转换器、空气调节器、太阳能控制器、以及机动车。涉及本专利技术的切换式电源装置配备有第一晶体管，其第一电极连接到第一节点；和第二晶体管，其第一电极连接到第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点。所述第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在所述第二和第一电极之间的寄生二极管。所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压。该切换式电源装置还配备有如下的驱动电路在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。因此，基本上不存在电流流动至高耐受电压第一晶体管的寄生二极管，因此高耐受电压第一晶体管的恢复电流小。此外，低耐受电压第二晶体管的恢复电流典型地小于高耐受电压晶体管的恢复电流。因此，可以减小该恢复电流，并且可 以达到较高效率的切换式电源装置。此外，由于不需要配备单独的高耐受电压续流二极管， 所以可以达到较低成本的切换式电源装置。涉及本专利技术的另一切换式电源装置配备有；第一晶体管，其第一电极连接到第一 节点；和第二晶体管，其第一电极连接到第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第 二节点。所述第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在所述第二和第一电极 之间的寄生二极管。所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体 管的第一和第二电极之间的耐受电压。该切换式电源装置还配备有如下的驱动电路在电 流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶 体管，以及在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所 述第一晶体管，以及当电流已经开始从所述第二节点流动到所述第一节点时所述驱动电路 接通所述第二晶体管，以及在电流停止从所述第二节点流动到所述第一节点之前所述驱动 电路关断所述第二晶体管。在此情况中，执行同步整流，因此可以进一步增加效率。在优选实践中，所述驱动电路向所述第一晶体管的控制电极施加比通过把所述 第一晶体管的阈值电压加到所述第二节点的电压而获得的电压大的电压，并且接通所述第 一晶体管。在此情况中，能够基本上消除第一晶体管的第一电极和第二电极之间的电压差， 因此，这使得以下成为可能流动到第一晶体管的寄生二极管的电流得以减小，以最大程度 地发挥减小高耐受电压第一晶体管的恢复电流的效果。此外，在优选实践中，驱动电路包括电容器，连接在第一晶体管的控制电极和第 二节点之间；和二极管，其阴极连接到第一晶体管的控制电极，其阳极接受比第一晶体管的 阈值电压大的电压。在此情况中，即使在当切换式电源装置工作时第二节点的电压波动的 情况下，由于通过电容器的电容耦合的原因，能够将充分接通第一晶体管的电位继续施加 给第一晶体管的控制电极，因此能够可靠地减小第一晶体管的恢复电流。此外，在优选实践中，当所述切换式电源装置工作时所述驱动电路接通所述第 一晶体管，以及当所述切换式电源装置停用时所述驱动电路关断所述第一晶体管。在此情 况中，由于当切换式电源装置停用时第一晶体管处于关断，所以能够提高安全性。此外，在优选实践中，驱动电路包括电容器，其连接在第一晶体管的控制电极和 第二节点之间；二极管，其阴极连接到第一晶体管的控制电极；以及第三晶体管，其第一电 极接受比第一晶体管的阈值电压大的电压，并且其第二电极连接到二极管的阳极；以及当 该切换式电源装置工作时，接通第三晶体管和接通第一晶体管，或者当该切换式电源装置 停用时，关断第三晶体管和关断第一晶体管。在此情况中，即使在当驱动电路工作时第二节 点的电压波动的情况下，由于通过电容器的电容耦合的原因，能将充分接通第一晶体管的 电位继续施加给第一晶体管的控制电极。另一方面，当切换式电源装置停用时，第三晶体管 关断，由此高电压停止施加到第一晶体管的控制电极，并且由于通过电容器的电容耦合的 原因，第一晶体管的控制电极的电位在接近于第二节点的电位的电平处保持稳定。鉴于此， 能够防止第一晶体管由于浪涌等的原因而引起的不适当地接通，因此能够进一步提高安全 性。此外，在优选实践中，进一步配备有线圈，其用于对电磁能量进行累聚和释放，并 且该线圈的一个端子连接到第一节点或第二节点。在此情况中，能实现高效率的逆变器或转换器。此外，在优选实践中，进一步配备有变压器，其包括初级和次级绕组，并且初级绕 组的一个端子连接到第一节点或第二节点。在此情况中，能实现高效率的逆变器或转换器。此外，在优选实践中，还配备有齐纳二极管，其阳极连接到所述第二晶体管的第 二电极，以及其阴极连接到所述第二晶体管的第一电极。在此情况中，能够防止第一晶体管 的第二电极和第二晶体管的第一电极的电位即中间电位，相对于第二节点的电位相当可观 地升高。具体而言，能够减小低耐受电压第二晶体管的第一和第二电极之间的电位差。因 此，可以提高第二晶体管的可靠性，通过降低第二晶体管的耐受电压可以减小恢复电流，以 及甚至可以得到更高效率的切换式电源装置。涉及本专利技术的又一切换式电源装置配备有第一晶体管，其第一电极连接到电源 电压线；第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，并且其第二电极连接 到输出节点；第三晶体管，其第一电极连接到输出节点；第四晶体管，其第一电极连接到第 三晶体管的第二电极，并且其第二电极连接到基准电压线。所述第一至第四晶体管中的每 一个具有在正向方向上连接在所述第二和第一电极之间的寄生二极管。所述第一晶体管的 第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压。 所述第三晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第四晶体管的第一和第二电 极之间的耐受电压。该切换式电源装置还配备有如下的驱动电路在电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切换式电源装置，其配备有：第一晶体管，其第一电极连接到第一节点；第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和?驱动电路；其中，所述第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生二极管；其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。

【技术特征摘要】
2011.09.30 JP 2011-217216;2012.06.27 JP 2012-14451.一种切换式电源装置，其配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和驱动电路； 其中，所述第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生二极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。2.如权利要求1所述的切换式电源装置， 所述驱动电路向所述第一晶体管的控制电极施加比通过把所述第一晶体管的阈值电压加到所述第二节点的电压而获得的电压大的电压，并且接通所述第一晶体管。3.如权利要求2所述的切换式电源装置， 所述驱动电路包括 电容器，其连接在所述第一晶体管的控制电极和所述第二节点之间；和二极管，其阴极连接到所述第一晶体管的控制电极，并且其阳极接受比所述第一晶体管的阈值电压大的电压。4.如权利要求1所述的切换式电源装置， 当所述切换式电源装置工作时，所述驱动电路接通所述第一晶体管，以及当所述切换式电源装置停用时，所述驱动电路关断所述第一晶体管。5.如权利要求4所述的切换式电源装置， 所述驱动电路包括 电容器，其连接在所述第一晶体管的控制电极和所述第二节点之间； 二极管，其阴极连接到所述第一晶体管的控制电极；和 第三晶体管，其第一电极接受比所述第一晶体管的阈值电压大的电压，以及其第二电极连接到所述二极管的阳极；和 当所述切换式电源装置工作时，所述驱动电路接通所述第三晶体管和接通所述第一晶体管，以及当所述切换式电源装置停用时，所述驱动电路关断所述第三晶体管和关断所述第一晶体管。6.如权利要求1所述的切换式电源装置，其还配备有 线圈，其用于对电磁能量进行累聚和释放， 所述线圈的一个端子连接到所述第一或第二节点。7.如权利要求1所述的切换式电源装置，其还配备有 变压器，其包括初级绕组和次级绕组， 所述初级绕组的一个端子连接到所述第一或第二节点。8.如权利要求1所述的切换式电源装置，其还配备有齐纳二极管，其阳极连接到所述第二晶体管的第二电极，以及其阴极连接到所述第二晶体管的第一电极。9.一种切换式电源装置，其配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和驱动电路； 其中，所述第一晶体管和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生二极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管和第二晶体管，以及在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管，当电流已经开始从所述第二节点流动到所述第一节点时所述驱动电路接通所述第二晶体管，以及在电流停止从所述第二节点流动到所述第一节点之前所述驱动电路关断所述第二晶体管。10.如权利要求9所述的切换式电源装置， 所述驱动电路向所述第一晶体管的控制电极施加比通过把所述第一晶体管的阈值电压加到所述第二节点的电压而获得的电压大的电压，并且接通所述第一晶体管。11.如权利要求10所述的切换式电源装置， 所述驱动电路包括 电容器，其连接在所述第一晶体管的控制电极和所述第二节点之间；和 二极管，其阴极连接到所述第一晶体管的控制电极，并且其阳极接受比所述第一晶体管的阈值电压大的电压。12.如权利要求9所述的切换式电源装置， 当所述切换式电源装置工作时，所述驱动电路接通所述第一晶体管，以及当所述切换式电源装置停用时，所述驱动电路关断所述第一晶体管。13.如权利要求12所述的切换式电源装置， 所述驱动电路包括 电容器，其连接在所述第一晶体管的控制电极和所述第二节点之间； 二极管，其阴极连接到所述第一晶体管的控制电极；和 第三晶体管，其第一电极接受比所述第一晶体管的阈值电压大的电压，以及其第二电极连接到所述二极管的阳极；和 当所述切换式电源装置工作时，所述驱动电路接通所述第三晶体管和接通所述第一晶体管，以及当所述切换式电源装置停用时，所述驱动电路关断所述第三晶体管和关断所述第一晶体管。14.如权利要求9所述的切换式电源装置，其还配备有 线圈，其用于对电磁能量进行累聚和释放， 所述线圈的一个端子连接到第一或第二节点。15.如权利要求9所述的切换式电源装置，其还配备有 变压器，其包括初级绕组和次级绕组， 所述初级绕组的一个端子连接到第一或第二节点。16.如权利要求9所述的切换式电源装置，其还配备有 齐纳二极管，其阳极连接到所述第二晶体管的第二电极，以及其阴极连接到所述第二晶体管的第一电极。17.一种切换式电源装置，其配备有 第一晶体管，其第一电极连接到电源电压线； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到输出节点； 第三晶体管，其第一电极连接到所述输出节点； 第四晶体管，其第一电极连接到所述第三晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到基准电压线；和驱动电路； 其中，所述第一至第四晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生二极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压； 其中，所述第三晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第四晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述电源电压线流动到所述输出节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，在电流要从所述输出节点流动到所述电源电压线的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管并且关断所述第二晶体管，在电流要从所述输出节点流动到所述基准电压线的情况中，所述驱动电路接通所述第三和第四晶体管，以及在电流要从所述基准电压线流动到所述输出节点的情况中，所述驱动电路接通所述第三晶体管并且关断所述第四晶体管。18.如权利要求17所述的切换式电源装置， 所述驱动电路包括 电容器，其连接在所述第一晶体管的控制电极和所述输出节点之间；和二极管，其阴极连接到所述第一晶体管的控制电极，并且其阳极连接到所述第三晶体管的控制电极；和 所述二极管的阳极接受比所述第一和第三晶体管的各个阈值电压高的电压。19.一种转换器，其被适配为对DC电压进行递升或递降，其配备有 切换式电源装置； 其中，所述切换式电源装置配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和驱动电路；其中，第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生_■极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。20.一种转换器，其被适配为对DC电压进行递升或递降，其配备有 切换式电源装置； 其中，所述切换式电源装置配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和驱动电路； 其中，第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生_■极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，以及在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管，当电流已经开始从所述第二节点流动到所述第一节点时所述驱动电路接通所述第二晶体管，以及在电流停止从所述第二节点流动到所述第一节点之前所述驱动电路关断所述第二晶体管。21.一种转换器，其被适配为对DC电压进行递升或递降，其配备有 切换式电源装置； 其中，所述切换式电源装置配备有 第一晶体管，其第一电极连接到电源电压线； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到输出节点； 第三晶体管，其第一电极连接到所述输出节点； 第四晶体管，其第一电极连接到所述第三晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到基准电压线；和驱动电路； 其中，第一至第四晶体管中的每一个均具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生二极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压； 其中，所述第三晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第四晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和其中，在电流要从所述电源电压线流动到所述输出节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，在电流要从所述输出节点流动到所述电源电压线的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管并且关断所述第二晶体管，在电流要从所述输出节点流动到所述基准电压线的情况中，所述驱动电路接通所述第三和第四晶体管，以及在电流要从所述基准电压线流动到所述输出节点的情况中，所述驱动电路接通所述第三晶体管并且关断所述第四晶体管。22.一种逆变器，其被适配为把DC电压转换为AC电压，其配备有 切换式电源装置； 其中，所述切换式电源装置配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体管，其第一电极连接到所述第一晶体管的第二电极，以及其第二电极连接到第二节点；和驱动电路； 其中，第一和第二晶体管中的每一个具有在正向方向上连接在第二和第一电极之间的寄生_■极管； 其中，所述第一晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压高于所述第二晶体管的第一和第二电极之间的耐受电压；和 其中，在电流要从所述第一节点流动到所述第二节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一和第二晶体管，并且在电流要从所述第二节点流动到所述第一节点的情况中，所述驱动电路接通所述第一晶体管而关断所述第二晶体管。23.一种逆变器，其被适配为把DC电压转换为AC电压，其配备有 切换式电源装置； 其中，所述切换式电源装置配备有 第一晶体管，其第一电极连接到第一节点； 第二晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：小宫健治，若生周治，柴田晃秀，岩田浩，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：