CN104823378A - 高频接收电路及绝缘型信号传送装置 - Google Patents

Abstract

具备：输入端子(101)及输入基准端子(102)，用于接受输入信号；输出端子(103)及输出基准端子(104)，用于输出检波后的脉冲信号；第一检波电路(106)，对输入信号进行检波，并将输出信号向输出端子及输出基准端子输出；常通型的晶体管(110)，具有连接于输出端子(103)的第1端子、连接于输出基准端子(104)的第2端子、以及控制端子；以及第二检波电路(108)，对输入信号进行检波，并以输出基准端子(104)为基准向晶体管(110)的控制端子输出负电压的脉冲信号。

Description

高频接收电路及绝缘型信号传送装置

技术领域

本发明涉及用作对半导体开关元件的栅极端子进行驱动的栅极驱动电路等的高频接收电路及绝缘型信号传送装置。

背景技术

半导体开关元件(以下，也简单称作“开关元件”)的栅极驱动电路，是驱动开关元件的电路。栅极驱动电路是通过对半导体开关元件的栅极端子施加栅极电压来控制半导体开关元件的导通截止的电路。高耐压的开关元件例如是作为功率半导体器件的一种的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)。典型的栅极驱动电路在输出部设有P型晶体管和N型晶体管。当使开关元件从截止成为导通时P型晶体管动作，当使开关元件从导通成为截止时N型晶体管动作。即，当使开关元件从导通成为截止时，开关元件的栅极电流被抽出。

这样的功率半导体的栅极驱动电路的与半导体开关元件连接的输出侧的基准电压非常高。因此，需要在被输入向栅极驱动电路的控制信号的1次侧与被输出向开关元件的驱动信号的2次侧之间将直流成分绝缘、即将信号接地端绝缘。像这样在栅极驱动电路的1次侧与2次侧之间能够实现直流成分的绝缘的电子电路元件被称作信号绝缘元件或非接触信号传送器。这些是为了驱动开关元件而不可缺少的元件。此外，具有这样的信号绝缘功能的电子电路元件将逻辑接地端与RF接地端分离。特别是，为了驱动功率半导体开关元件而另外需要绝缘电源。但是，绝缘电源会引起电路规模的增大。因此，如果栅极驱动电路不仅将栅极信号绝缘，而且还能够将被绝缘的电力向开关元件的栅极供给，则不再需要外部绝缘电源，能够使栅极驱动电路小型化。

专利文献1公开了一种在非接触信号传送器中使用开环型的电磁场共振耦合器的电力传送系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008－067012号公报

发明内容

发明要解决的问题

在以往的高频接收电路中，希望将信号高速输出。

所以，本申请提供一种能够将信号高速输出的高频接收电路及绝缘型信号传送装置。

用于解决问题的手段

有关本申请的一技术方案的高频接收电路，是对输入信号进行检波的高频接收电路，该输入信号是利用脉冲信号对输送波进行调制而得到的信号，所述高频接收电路具备：输入端子及输入基准端子，用于接受输入信号；输出端子及输出基准端子，用于输出检波后的输出信号；第一检波电路，对输入信号进行检波，并将输出信号向输出端子及输出基准端子输出；常通型的晶体管，具有与输出端子连接的第1端子、与输出基准端子连接的第2端子、以及控制端子；以及第二检波电路，对输入信号进行检波，并以输出基准端子为基准向晶体管的控制端子输出负电压的脉冲信号。

另外，本申请也能够作为具备有关本申请的一技术方案的高频接收电路的绝缘型信号传送装置来实现。

发明效果

根据有关本申请的高频接收电路及绝缘型信号传送装置，能够将信号高速输出。

附图说明

图1是表示有关实施方式的高频接收电路的一例的图。

图2是表示有关实施方式的高频接收电路输出导通电压时的动作例的图。

图3是表示有关实施方式的高频接收电路输出截止电压时的动作例的图。

图4是表示有关实施方式的高频接收电路的输出电压及输出电流的时间波形的一例的图。

图5是表示有关实施方式的变形例的大输入信号用的高频接收电路的一例的图。

图6是表示有关实施方式的绝缘型信号传送装置的一例的图。

图7是表示以往的电力传送装置的结构的框图。

具体实施方式

(本申请的基础知识)

本发明者关于以往技术发现会发生以下的问题。

图7是表示专利文献1的电力传送装置300的结构的框图。该电力传送装置300具备由电源311、信号发生单元312及第1开环谐振器313构成的送电装置310、以及由第2开环谐振器321及整流电路322构成的受电装置320。

但是，这样的以往的电力传送装置有不能将半导体开关元件高速驱动的问题。

即，在电力传送装置中，希望有不仅能够将用于将半导体开关元件维持为导通状态的电力向半导体开关元件供给、还使半导体开关元件从导通状态高速地切换为截止状态的机构。以往的电力传送装置虽然能够向半导体开关元件供给栅极电流，但不能将蓄积在半导体开关元件的栅极中的电荷主动地抽出。即，以往的电力传送装置虽然能够主动地使半导体开关元件从截止状态切换为导通状态，但不能主动地从导通状态切换为截止状态。因此，不能将半导体开关元件高速地断开。这是因为，构成以往的电力传送装置的电磁场共振耦合器等的非接触信号传送器是仅被动地传送电力的元件。对此，例如能够通过在电力传送装置中设置能够向半导体开关元件的栅极供给负电压的结构，来使半导体开关元件高速地变化为截止状态。但是，在此情况下，需要设置用于供给负电压的其他系统的电路及用于供给负电压的其他系统的信号绝缘元件等。

所以，本申请提供能够输出不仅是上升时间、而且下降时间也较短的输出信号的高频接收电路及绝缘型信号传送装置。例如，在将这些高频接收电路及绝缘型信号传送装置适用于栅极驱动电路中的情况下，能够对作为驱动对象的半导体开关元件输出上升时间及下降时间较短的驱动信号。另外，本申请的高频接收电路也能够适用于栅极驱动电路以外。

有关本申请的一技术方案(aspect)的高频接收电路，是对输入信号进行检波的高频接收电路，该输入信号是利用脉冲信号对输送波进行调制而得到的信号，所述高频接收电路具备：输入端子及输入基准端子，用于接受上述输入信号；输出端子及输出基准端子，用于输出检波后的输出信号；第一检波电路，对上述输入信号进行检波，并将输出信号向输出端子及输出基准端子输出；常通型的晶体管，具有与上述输出端子连接的第1端子、与上述输出基准端子连接的第2端子及控制端子；以及第二检波电路，对上述输入信号进行检波，并以上述输出基准端子为基准向上述晶体管的控制端子输出负电压的脉冲信号。

设在输出端子与输出基准端子之间的晶体管的导通/非导通根据来自第二检波电路的输出而被切换。由此，能够将高频接收电路的输出高速地切换。例如，在高频接收电路与半导体开关元件连接的情况下，通过将晶体管短路，能够将蓄积在半导体开关元件中的电荷抽出。

进而，从1个输入信号生成向输出端子输出的输出用的电压脉冲和向晶体管的控制端子输出的控制用的电压脉冲。并且，在向常通型的晶体管的控制端子输入了规定的负电压的情况下，高频接收电路能够输出输出信号。因此，高频接收电路，能够在生成输出用的电压脉冲时控制晶体管以输出该电压脉冲，在不生成输出用的电压脉冲时进行控制以不输出电压脉冲。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，输入信号是包括第一振幅和比第一振幅大的第二振幅的信号；第二检波电路通过对输入信号的第一振幅进行检波，以输出基准端子为基准向晶体管的控制端子输出0或负的第一电压值，并且通过对输入信号的第二振幅进行检波，以输出基准端子为基准向晶体管的控制端子输出比第一电压值小的第二电压值；晶体管在第二电压值输入到控制端子时成为截止状态，在第一电压值输入到控制端子时成为导通状态。

由此，通过输入信号中包含的第一振幅和第二振幅将晶体管导通截止。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，第一检波电路以输出基准端子为基准向输出端子输出正电压的脉冲信号作为输出信号。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，还具备连接在晶体管的控制端子与输出基准端子之间的二极管。

由此，调整晶体管的控制端子的电位。例如在从第二检波电路输出了较大的负电压的情况下，该电压经由与晶体管的控制端子连接的二极管而被从输出基准端子输出。由此，能够防止由于第二检波电路的输出而来自输出端子的输出变小或不再被输出。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，还具备连接在晶体管的控制端子与输出基准端子之间的电阻。

由于该电阻在晶体管的控制端子与输出基准端子之间作为加速用的电阻发挥功能，所以晶体管高速地导通。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，第一检波电路包括：正侧耦合电容器，一端连接于输入端子；正侧二极管，阴极连接于正侧耦合电容器的另一端，阳极连接于输出基准端子；正侧电感器，一端连接于正侧耦合电容器的另一端；以及正侧平滑电容器，连接在正侧电感器的另一端与输出基准端子之间。在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，第二检波电路包括：负侧耦合电容器，一端连接于输入端子；负侧二极管，阳极连接于负侧耦合电容器的另一端，阴极连接于输出基准端子；负侧电感器，一端连接于负侧耦合电容器的另一端；以及负侧平滑电容器，连接在负侧电感器的另一端与输出基准端子之间。

由此，第一检波电路及第二检波电路能够通过使用二极管和电感器的简单的解调电路来进行检波。

在有关本申请的一技术方案的高频接收电路中，例如也可以是，正侧二极管的阈值电压比负侧二极管的阈值电压高，或者正侧二极管的导通电阻比负侧二极管的导通电阻低。

例如，在输入信号较小的情况下，由于正侧二极管的阈值电压比负侧二极管的阈值电压高，所以第二检波电路能够输出较大的负电压。因此，晶体管可靠地截止。例如，在输入信号较大的情况下，由于正侧二极管的导通电阻比负侧二极管的导通电阻小，所以第一检波电路能够输出较大的正电压。因此，实现根据输入信号的大小而适当地动作的高频接收电路。

另外，正侧二极管及负侧二极管不需要分别是单一的元件。例如，正侧二极管也可以是由多个元件构成的具备二极管功能的电路组件。

有关本申请的一形态的绝缘型信号传送装置例如是将输入信号进行绝缘传送的绝缘型信号传送装置，具备：振荡器，生成输送波；调制器，利用脉冲信号对由振荡器生成的输送波进行调制；电磁场共振耦合器，通过电磁场共振将由调制器得到的被调制信号进行绝缘传送；以及上述高频接收电路，将从电磁场共振耦合器输出的信号作为输入信号进行检波。

由此，由于绝缘型信号传送装置具备上述高频接收电路，所以起到与上述高频接收电路同样的效果。

进而，高频接收电路能够从1个输入信号生成向输出端子输出的输出用的电压脉冲和向晶体管的控制端子输出的控制用的电压脉冲。因此，绝缘型信号传送装置中也可以不单独设置用于输出用的电压脉冲的绝缘元件和用于控制用的电压脉冲的绝缘元件，可实现小型化。

(实施方式)

以下，使用附图对本申请的实施方式详细地说明。另外，以下说明的实施方式都表示本申请的一具体例。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，并不是要限定本申请。本申请由权利要求书确定。因此，关于以下的实施方式的构成要素中的在表示本申请的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的结构而进行说明。

图1是表示有关本实施方式的高频接收电路100的一例的电路图。该高频接收电路100被用在半导体开关元件的栅极驱动电路等中。高频接收电路100是对输入信号进行检波的电路。高频接收电路100具备用于接受输入信号的输入端子101及输入基准端子102、用于输出检波后的脉冲信号的输出端子103及输出基准端子104、正侧检波电路106、晶体管110、负侧检波电路108、二极管150和电阻160。输入信号是利用脉冲信号对输送波进行调制而得到的信号。另外，图1将作为用于生成输入信号并向高频接收电路100输出的电路的被调制信号生成电路170及电磁场共振耦合器180也一并图示。

被调制信号生成电路170是利用脉冲信号对作为高频的输送波进行调制从而生成被调制信号的电路。

电磁场共振耦合器180是通过电磁场共振将由被调制信号生成电路170生成的被调制信号进行绝缘传送的非接触信号传送器。电磁场共振耦合器180例如由对置设置的两个开环构成。从该电磁场共振耦合器180输出的被调制信号作为输入信号而输入至高频接收电路100。

输入信号例如是根据脉冲信号对作为输送波的高频的振幅进行调制而得到的信号。输入信号具有第一振幅和比第一振幅大的第二振幅。图1中示出了输入信号中的电压值为0V以上的成分的波形，但输入信号也可以还具有电压值不到0的成分的波形。输入信号例如在其包络线中示出以0V为基准正负对称的波形。在图1所示的例子中，第一振幅是0，第二振幅具有比0大的规定的值。即，在图1所示的例子中，输入信号的第二振幅的期间是出现具有与作为输送波的高频相同程度的频率、且振幅不为0的波形的期间，第一期间是振幅为0的期间。在本申请中，为了说明的简便，有时将输入信号表示第二振幅的期间称作“输入信号中出现输送波时”、将输入信号表示第一振幅的期间称作“输入信号中不出现输送波时”。因此，在图1所示的例子中，输入信号是通过输送波的有无来表现的信号。此外，有时将输入信号中的具有第二振幅的波形被输入的情况称作“输送波被输入”、将输入信号中的具有第一振幅的波形被输入的情况称作“输送波没有被输入”。

正侧检波电路106是对输入到输入端子101及输入基准端子102间的输入信号进行检波、以输出基准端子104为基准向输出端子103输出正电压的脉冲信号的解调电路。该正侧检波电路106包括：正侧耦合电容器120，一端连接于输入端子101；正侧二极管121，阴极连接于正侧耦合电容器120的另一端，阳极连接于输出基准端子104；正侧电感器122，一端连接于正侧耦合电容器120的另一端；以及正侧平滑电容器123，连接在正侧电感器122的另一端与输出基准端子104之间。

晶体管110是具有与输出端子103连接的第1端子、与输出基准端子104连接的第2端子、以及控制端子的常通型的晶体管。例如，晶体管也可以是N型FET。例如，也可以是，第1端子是漏极端子，第2端子是源极端子，控制端子是栅极端子。

负侧检波电路108是对输入到输入端子101及输入基准端子102间的输入信号进行检波、以输出基准端子104为基准向晶体管110的控制端子输出负电压的脉冲信号的解调电路。该负侧检波电路108包括：负侧耦合电容器130，一端连接于输入端子101；负侧二极管131，在负侧耦合电容器130的另一端与输出基准端子104之间，阳极连接于负侧耦合电容器130的另一端，阴极连接于输出基准端子104；负侧电感器132，一端连接于负侧耦合电容器130的另一端；以及负侧平滑电容器133，连接在负侧电感器132的另一端与输出基准端子104之间。

二极管150是连接在晶体管110的控制端子与输出基准端子104之间的1个以上的串联连接的二极管。二极管150以从输出基准端子104朝向晶体管110的控制端子流过电流的方向被连接。

电阻160是连接在晶体管110的控制端子与输出基准端子104之间的加速用的电阻。

根据具备这样的结构的高频接收电路100，负侧检波电路108将脉冲信号输出给晶体管110的控制端子。该脉冲信号在输入信号中出现输送波时成为负电压，在输入信号中不出现输送波时成为基准电压。结果，晶体管110在从负侧检波电路108输入了负电压时成为截止状态，在从负侧检波电路108输入了基准电压时成为导通状态。由此，高频接收电路100在输入信号中出现输送波时，以输出基准端子104为基准向输出端子103输出正电压，在输入信号中不出现输送波时，将输出基准端子104与输出端子103之间短路，以输出基准端子104为基准向输出端子103输出接地电位。

另外，负侧检波电路108输出的脉冲信号包括第一电压值和第二电压值。第一电压值例如通过由负侧检波电路108对输入信号的第一振幅进行检波而被输出。第二电压值例如通过由负侧检波电路108对输入信号的第二振幅进行检波而被输出。在图1所示的例子中，负侧检波电路108输出的脉冲信号的第一电压值为0，第二电压值表示比0小的规定的负值。另外，例如也可以是，第一电压值是负值，第二电压值是比第一电压值小的负值。例如，也可以是，第一电压值比晶体管110的阈值电压大，第二电压值比晶体管110的阈值电压小。

以下，对该高频接收电路100的结构及动作的一例更详细地说明。

被调制信号生成电路170通过对高频进行强度调制(振幅调制)而生成被调制信号。被调制信号通过电磁场共振耦合器180被非接触电力传送。高频接收电路100以被调制信号为输入信号，对该输入信号进行检波，将如图1所示的输出信号以输出基准端子104为基准电位从输出端子103输出。输出信号例如具有半导体开关元件用的栅极驱动波形。

具备被调制信号生成电路170、电磁场共振耦合器180及高频接收电路100的绝缘型信号传送装置使用电磁场共振耦合器180进行非接触电力传送即绝缘传送。因此，电磁场共振耦合器180的发送侧和接收侧被确保了绝缘。这里所述的绝缘，是指发送侧的信号线和接收侧的信号线电绝缘，发送侧的接地端和接收侧的接地端电绝缘。此外，所谓高频，是作为输送波来使用的信号，比原信号的频率高。所谓原信号，是用于对输送波进行调制的脉冲信号。高频例如具有100MHz以上的频率。该绝缘型信号传送装置由于使用高频作为输送波，所以能够减小以该高频的频率为共振频率的电磁场共振耦合器180的尺寸。进而，电磁场共振耦合器180在远距离下也能够进行高效率的电力传送，所以能够以较小的损耗实现与电磁场共振耦合器间的距离相应的较高的绝缘耐压。

高频接收电路100具备从电磁场共振耦合器180接收输入信号的输入端子101、与电磁场共振耦合器180的接地端连接的输入基准端子102、输出信号的输出端子103和作为输出端子103的基准电压的输出基准端子104。从输出端子103输出的信号例如是向功率器件等半导体开关元件的栅极端子供给的栅极信号。

构成正侧检波电路106的正侧二极管121、正侧电感器122及正侧平滑电容器123将从输入端子101输入的输入信号进行整流，生成使正侧二极管121的阴极以其阳极为基准成为正极性的电压。

构成负侧检波电路108的负侧二极管131、负侧电感器132及负侧平滑电容器133将从输入端子101输入的输入信号进行整流，生成使负侧二极管131的阳极以其阴极为基准成为负极性的电压。

在正侧检波电路106中，输入端子101与正侧二极管121的阴极经由正侧耦合电容器120连接。正侧二极管121的阴极与正侧电感器122的一端连接。正侧电感器122的另一端与正侧平滑电容器123的一端及输出端子103连接。正侧平滑电容器123的另一端与正侧二极管121的阳极及输出基准端子104连接。另外，正侧检波电路106只要是从被调制信号生成正电压的检波电路，则也可以是其他结构。

在负侧检波电路108中，输入端子101与负侧二极管131的阳极经由负侧耦合电容器130连接。负侧二极管131的阳极与负侧电感器132的一端连接。负侧电感器132的另一端与负侧平滑电容器133的一端连接。负侧平滑电容器133的另一端与负侧二极管131的阴极及输出基准端子104连接。输入基准端子102与电磁场共振耦合器180的接地端连接。另外，负侧检波电路108只要是从被调制信号生成负电压的检波电路，则也可以是其他结构。

进而，输出端子103与晶体管110的漏极连接，输出基准端子104与晶体管110的源极连接。晶体管110的栅极与将负侧电感器132的一端和负侧平滑电容器133的一端连接的布线或连接点连接。进而，在晶体管110的栅极与晶体管110的源极之间插入有加速用的电阻160和用于调整晶体管110的栅极电位的二极管150。

另外，高频接收电路100也可以不具备这样的加速用的电阻160及栅极电位调整用的二极管150。

这里，晶体管110是常通型的晶体管，并且是栅极的阈值电压比0V低的晶体管。晶体管110例如是常通型的GaN晶体管。例如，晶体管110的阈值是－2.5V。在此情况下，是在以源极为基准而栅极电压为0V时漏极、源极间短路、在以源极为基准而栅极电压为－3.0V时漏极、源极间开路的晶体管。

晶体管110例如是N沟道晶体管。

接着，使用图2及图3对高频接收电路100的动作的一例进行说明。高频接收电路100根据向输入端子101输入的输入信号中包含的输送波的有无，向输出基准端子104与输出端子103间输出正电压或0V的电压。即，高频接收电路100在输入信号中出现了输送波时输出正电压，在输入信号中不出现输送波时输出0V。特别是，在输入信号中不出现输送波时，成为与输出端子103和输出基准端子104通过1Ω以下的低电阻连接的状态等同的状态。

另外，与高频接收电路100连接的负载例如是功率半导体开关元件。在此情况下，例如，输出端子103连接于功率半导体开关元件的栅极端子，输出基准端子104连接于功率半导体开关元件的源极端子。

此外，高频接收电路100也可以通过使正侧二极管121的阳极和阴极成为相反的连接而输出负电压或0V的电压。

即，高频接收电路100只要具备将输出信号输出的第一检波电路和向晶体管的控制端子输出负电压脉冲的第二检波电路就可以。第一检波电路既可以是如图1所示的正侧检波电路106那样输出正电压的电路，或者也可以是输出负电压的电路。即，输出信号既可以是正电压脉冲，也可以是负电压脉冲。

图2是表示在输入到输入端子101的输入信号中出现输送波时的高频接收电路100的各端子的电压的一例的图。图2所示的高频接收电路100向输出端子103输出导通电压。所谓导通电压，是使作为驱动对象的功率半导体开关元件成为导通状态的栅极电压。

即，当输送波输入到输入端子101中时，正侧检波电路106以输入基准端子102为基准，向输出端子103输出正电压。在图2所示的例子中，从正侧电感器122的一端向输出端子103供给+5V的电压。进而，负侧检波电路108以输入基准端子102为基准，向晶体管110的栅极端子输出负电压。在图2所示的例子中，负侧电感器132的一端及晶体管110的栅极端子被供给－3V的电压。这里，由于负侧电感器132与晶体管110的栅极端子连接，所以以输出基准端子104为基准，晶体管110的栅极端子被供给负电压。在图2所示的例子中，晶体管110的栅极端子被供给－3V。通过向晶体管110的栅极端子供给负电压，晶体管110成为截止状态。即，输出端子103与输出基准端子104之间开路，即成为非常大的高电阻状态。因此，以输出基准端子104为基准从输出端子103输出正电压。在图2所示的例子中，从输出端子103输出+5V。该正电压例如使与输出端子103及输出基准端子104连接的功率半导体开关元件成为导通状态。

接着，使用图3对使功率半导体开关元件成为截止状态时的动作的一例进行说明。图3是表示输入到输入端子101的输入信号中不出现输送波时的高频接收电路100的各端子的电压的一例的图。图3所示的高频接收电路100向输出端子103输出截止电压。所谓截止电压，是使作为驱动对象的功率半导体开关元件成为截止状态的栅极电压。

此时，正侧检波电路106及负侧检波电路108都不生成电压。因此，向晶体管110的栅极端子输入的电压为0V，常通型的晶体管110为导通状态。结果，晶体管110的漏极端子与源极端子之间短路，输出端子103与输出基准端子104短路。即，来自输出端子103及输出基准端子104的输出电压是0V。被充电到导通状态的功率半导体开关元件的栅极中的电荷在输出端子103和输出基准端子104短路的过程中经由晶体管110消失。因此，高频接收电路100能够使功率半导体开关元件高速地截止。

这里，在晶体管110是栅极宽度较大的晶体管的情况下，晶体管110是导通状态时的栅极电阻变小。或者，在晶体管110是栅极宽度较小的晶体管的情况下，能够减少用于使晶体管110从导通状态成为截止状态的电力及时间。例如，晶体管110的栅极宽度可以是500微米以下左右。

如以上这样，如果向输入端子101输入输送波，则从输出端子103供给用于使功率半导体开关元件成为导通状态的栅极电压。此外，在没有向输入端子101输入输送波的情况下，由于输出端子103和输出基准端子104短路，所以能够使功率半导体开关元件截止。这样，能够根据输入信号的输送波的有无来切换输出信号的电平。

像这样，高频接收电路100具备常通型的晶体管作为晶体管110，所以能够根据1个输入信号中的输送波的有无来切换输出电压的有无。此外，绝缘型信号传送装置只要具备一个系统的用于向信号绝缘元件输出高频的发送电路就可以。具体而言，将用于向电磁场共振耦合器输出被调制信号的被调制信号生成电路也设置一个系统就可以。因此，具备这样的高频接收电路100的绝缘型信号传送装置能够实现小型化。但是，本申请并不排除设置多个系统的信号绝缘元件或发送电路的情况。

此外，高频接收电路100由于使用非接触电力传送，因此除了输出电压以外还能够同时形成负电压。通过将该负电压供给至常通型的晶体管110的栅极端子，能够实现高频接收电路100的输出的控制。

此外，高频接收电路100利用1个输入信号同时实现输出电压的生成和晶体管110的控制。该优点如下。

例如，设想仅通过晶体管110的截止/导通的切换来切换来自高频接收电路100的输出的有无的方式。在这样的方式中，需要总是向晶体管110供给输出电压。因此，当晶体管110导通时，即当没有来自高频接收电路100的输出时，供给到晶体管110中的电力是无用的。因而，该方式是无效率的，导致功耗变大。

例如，设想使用常断型的晶体管的方式。在这样的方式中，没有向高频接收电路100的输入，因而，在没有来自高频接收电路的输出的情况下，需要用于使晶体管成为导通状态的电压。为此，需要用于生成来自高频接收电路的输出电压的信号和控制晶体管的信号这两个系统的信号。

由此，高频接收电路100与上述其他方式不同，能够利用1个输入信号同时实现输出电压的生成和晶体管110的控制。

由于晶体管110使用常通型的晶体管，所以晶体管110能够高速地导通。在晶体管110的栅极端子、源极端子间设置有加速用的电阻160的情况下，能够使晶体管110高速地导通。另外，为了使晶体管110高速地导通，电阻160的电阻值也可以较小。在此情况下，为了使晶体管110截止，也可以用负侧检波电路108生成较大的电力。

输入端子101上连接着正侧检波电路106和负侧检波电路108。从输入端子101输入的输入信号的电力如何分配到正侧检波电路106和负侧检波电路108，由正侧耦合电容器120和负侧耦合电容器130的比率决定。如果电力过多地分配到用于使晶体管110截止的负侧检波电路108，则通过正侧检波电路106生成、输出的电压变小。所以，正侧耦合电容器120也可以与负侧耦合电容器130相同或比负侧耦合电容器130大。

进而，在晶体管110的栅极端子与源极端子之间插入了栅极电位调整用的二极管150的情况下，当从负侧检波电路108输出较大的负电压时，该电压经由二极管150供给至输出基准端子104。由此，能够防止负侧检波电路108中被输入较大的电力而从输出端子103输出的电压变小、或者负侧检波电路108中被输入较大的电力而从输出端子103不再输出电压。

图4是高频接收电路100的输出电压490及输出电流491的时间波形的一例。如图4所示，根据输入信号中的输送波的有无，输出电压在5V和0V间切换。

另外，高频接收电路100根据从1个信号绝缘元件输入的1个输入信号中的输送波的有无，生成正电压和接地电位。高频接收电路100通过具备电磁场共振耦合器180作为信号绝缘元件，能够将其用简单的结构实现。例如，在高频接收电路具备变压器作为信号绝缘元件的情况下，不能通过高频接收电路100那样的简单的结构来实现。

例如，设想以往的绝缘型信号传送装置将用于使功率半导体开关元件成为截止状态的负电压供给至功率半导体开关元件的栅极端子的情况。在此情况下，绝缘型信号传送装置除了传送用于使功率半导体开关元件成为导通状态的电力的信号绝缘元件以外，还需要传送用于使功率半导体开关元件成为截止状态的电力的信号绝缘元件。即，绝缘型信号传送装置会具备两个信号绝缘元件，电路变复杂，尺寸变大。相对于此，有关本实施方式的绝缘型信号传送装置只要具备至少1个信号绝缘元件就可以，能够实现小型化。

此外，在如上述那样将用于使功率半导体开关元件成为截止状态的负电压供给至功率半导体开关元件的栅极的情况下，与该负电压相应地流过电流。但是，以往的绝缘型信号传送装置由于难以流过较大的电流，所以为了将功率半导体开关元件从导通状态切换为截止状态而花费许多时间。相对于此，高频接收电路100通过使晶体管110成为导通状态，能够使输出端子103及输出基准端子104间短路。因此，在晶体管110中能够流过与晶体管110的较低的导通电阻相应的较大的电流，能够在短时间内将功率半导体开关元件从导通状态切换为截止状态。

图5是表示有关本实施方式的变形例的高频接收电路500的结构的一例的图。高频接收电路500是在被输入的输送波较大时、即输入信号的振幅较大时能够输出较大的输出电压的高频接收电路500。高频接收电路500相当于对于图1所示的高频接收电路100，将正侧二极管121替换为由串联及并联连接的多个二极管构成的正侧二极管521的电路。即，正侧检波电路506相当于对于图1所示的正侧检波电路106，将正侧二极管121替换为由串联及并联连接的多个二极管构成的正侧二极管521的电路。这里，构成正侧二极管521的多个二极管例如分别具有与负侧二极管131等同的阈值电压及导通电阻。由此，正侧二极管521的阈值电压比负侧二极管131的阈值电压高。此外，正侧二极管521的导通电阻比负侧二极管131的导通电阻低。

当输入的输送波较小时、即输入信号的振幅较小时，为了使晶体管可靠地截止，也可以从负侧检波电路108输出较大的负电压。当输入的输送波较大时、即输入信号的振幅较大时，为了从高频接收电路500适当地将输出电压进行输出，也可以从正侧检波电路输出较大的正电压、并且从负侧检波电路输出较小的负电压。

在如高频接收电路500那样正侧二极管521由串联及并联连接的多个二极管构成的情况下，正侧二极管521例如与负侧二极管131相比阈值电压高、导通电阻小。这里，所谓正侧二极管521的阈值电压，是指在正侧二极管521中被输入了电压的情况下，能够从正侧检波电路506输出正电压那样的最小的输入电压。由此，在输入信号的电压超过正侧二极管521的阈值电压之前，从正侧检波电路506不输出信号，所以仅负侧检波电路108进行检波动作。即，在输入信号较小的情况下，高频接收电路500不输出输出信号。另一方面，如果输入信号的电压变大，则输入信号被正侧二极管521检波，并且正侧二极管521的导通电阻较小，由此正侧检波电路506能够输出较大的正的输出电压。即，在输入信号较大的情况下，高频接收电路500能够输出输出信号。因此，实现根据输入信号的大小而适当动作的高频接收电路500。

另外，在该高频接收电路500中，正侧二极管521的阈值电压比负侧二极管131的阈值电压高，并且正侧二极管521的导通电阻比负侧二极管131的导通电阻低，但也可以仅满足某一方。由此，正侧检波电路506的上升电压变大，或者来自正侧检波电路506的正的输出电压变大。

图6是绝缘型信号传送装置200的电路图的一例。

该绝缘型信号传送装置200例如是作为半导体开关元件的栅极驱动电路等使用的电路。绝缘型信号传送装置200相当于对于图1所示的绝缘型信号传送装置，将被调制信号生成电路170替换为振荡器171和调制器172的结构。即，该绝缘型信号传送装置200是将输入信号进行绝缘传送的装置，具备生成作为输送波的高频的振荡器171、利用脉冲信号对由振荡器171生成的输送波进行调制的调制器172、通过电磁场共振将由调制器172得到的被调制信号进行绝缘传送的电磁场共振耦合器180、和将从电磁场共振耦合器180输出的信号作为输入信号进行检波的高频接收电路100。

振荡器171生成例如具有100MHz以上的频率的高频作为输送波。

调制器172是利用脉冲信号对由振荡器171生成的输送波进行调制而生成被调制信号的电路。调制器172例如也可以是将输送波与脉冲信号混合的混合器。调制器172例如也可以是根据脉冲信号控制使输送波通过或切断的开关等。

另外，图6表示被调制信号中的电压值为0V以上的成分的波形，但输入信号也可以还具有电压值不到0的成分的波形。输入信号例如在其包络线中示出以0V为基准正负对称的波形。

在具备这样的结构的绝缘型信号传送装置200中，所输入的脉冲信号被调制器172变换为被调制信号，由电磁场共振耦合器180进行非接触传送，被高频接收电路100检波，例如作为功率半导体开关元件用的栅极驱动信号而被输出。

另外，在高频接收电路100及500中，正侧二极管121及负侧二极管131也可以是以高频动作的结电容较小的二极管。这样的二极管例如也可以是肖特基势垒二极管。

在高频接收电路100及500中，与输出端子103及输出基准端子104连接的负载在上述说明中是在栅极电压3V下导通的GaN开关器件。但是，高频接收电路100及500也可以与其他功率半导体开关元件连接。

在高频接收电路100及500中，例如在高频为2.4GHz的情况下，作为正侧二极管121及负侧二极管131也可以使用GaN的肖特基势垒二极管。在此情况下，例如通过使正侧电感器122及负侧电感器132的电感为5.8nH、并使正侧耦合电容器120及负侧耦合电容器130的电容为0.7pF，正侧检波电路106及负侧检波电路108作为2.4GHz的检波电路来动作。

这样的绝缘型信号传送装置200由于具备电磁场共振耦合器180，所以能够使生成输入信号的1次侧和生成输出信号的2次侧绝缘，并且能够缩短输出信号的上升时间。进而，由于绝缘型信号传送装置200具备高频接收电路100，所以能够缩短输出信号的下降时间。因此，绝缘型信号传送装置200能够将高速信号以非接触方式进行传送，并将半导体开关元件高速地驱动。

进而，高频接收电路100的输入侧的调制器及信号绝缘元件能够对正侧检波电路106及负侧检波电路108这两者输出共通的输入信号。因此，绝缘型信号传送装置200能够用1个系统的电路实现调制器及信号绝缘元件。因而，使绝缘型信号传送装置200小型化。

以上，基于实施方式对有关本申请的高频接收电路及绝缘型信号传送装置进行了说明。但是，本申请并不限定于该实施方式。只要不脱离本申请的主旨，则对本实施方式实施了本领域技术人员想到的各种变形的形态、或将不同的实施方式的构成要素组合而构建的形态也包含于本申请的一个或多个技术方案的范围内。

例如，图6所示的绝缘型信号传送装置200具备图1所示的高频接收电路100，但绝缘型信号传送装置也可以具备图5所示的高频接收电路500。

此外，绝缘型信号传送装置200具备电磁场共振耦合器180作为信号绝缘元件，但也可以代替电磁场共振耦合器而具备将高频进行绝缘而传送的其他元件。

此外，在高频接收电路100及500中，晶体管110是N沟道晶体管，但也可以是P沟道晶体管。在此情况下，将P沟道晶体管的源极端子与输出端子103连接，将漏极端子与输出基准端子104连接，将栅极端子与负侧检波电路108连接。

例如，高频接收电路是对输入信号进行检波的高频接收电路，该输入信号是利用脉冲信号对输送波进行调制而得到的信号，该高频接收电路具备：输入端子及输入基准端子，用于接受输入信号；输出端子及输出基准端子，用于输出检波后的脉冲信号；正侧检波电路，对输入信号进行检波，以输出基准端子为基准向输出端子输出正电压的脉冲信号；常通型的晶体管，具有连接于输出端子的第1端子、连接于输出基准端子的第2端子及控制端子；以及负侧检波电路，对输入信号进行检波，以输出基准端子为基准，向晶体管的控制端子输出负电压的脉冲信号。

例如也可以是，输入信号是通过输送波的有无来表现的信号，负侧检波电路在输入信号中出现输送波时成为负电压，在输入信号中不出现输送波时将作为基准电压的脉冲信号输出给晶体管的控制端子，晶体管在从负侧检波电路输入了负电压时截止，在从负侧检波电路输入了基准电压时导通。

另外，上述说明及附图中表示的电路结构是一例，本申请不限定于上述电路结构。即，与上述电路结构同样能够实现本申请的特征性的功能的电路也包含在本申请中。例如，在能够实现与上述电路结构同样的功能的范围内，对某个元件串联或并联地连接着开关元件(晶体管)、电阻元件或电容元件等元件的结构也包含在本申请中。换言之，上述说明中的“连接”，并不限定为将两个端子(节点)直接连接的情况，也包括在能够实现同样的功能的范围内将这两个端子(节点)经由元件连接的情况。

此外，在本申请中，关于信号的输入输出的表现并不限于将该信号直接输入输出的情况，也包括间接地输入输出的情况。例如“信号从A输出到B”、“信号从A输入到B”、“信号从A输出并输入到B”等表现也包括在A与B之间包括其他元件或电路的结构。此外，这些表现包括从A输出的信号在经过其他元件或电路而变化后输入到B的情况。

工业实用性

有关本申请的高频接收电路及绝缘型信号传送装置作为驱动半导体开关元件的栅极驱动电路是有用的。

附图标记说明

100、500  高频接收电路

101  输入端子

102  输入基准端子

103  输出端子

104  输出基准端子

106、506  正侧检波电路

108  负侧检波电路

110  晶体管

120  正侧耦合电容器

121、521  正侧二极管

122  正侧电感器

123  正侧平滑电容器

130  负侧耦合电容器

131  负侧二极管

132  负侧电感器

133  负侧平滑电容器

150  二极管

160  电阻

170  被调制信号生成电路

171  振荡器

172  调制器

180  电磁场共振耦合器

200  绝缘型信号传送装置

490  输出电压

491  输出电流

Claims (9)

1.一种高频接收电路，对输入信号进行检波，该输入信号是利用脉冲信号对输送波进行调制而得到的信号，所述高频接收电路具备：

输入端子及输入基准端子，用于接受所述输入信号；

输出端子及输出基准端子，用于输出检波后的输出信号；

第一检波电路，对所述输入信号进行检波，并将输出信号向输出端子及输出基准端子输出；

常通型的晶体管，具有与所述输出端子连接的第1端子、与所述输出基准端子连接的第2端子、以及控制端子；以及

第二检波电路，对所述输入信号进行检波，并以所述输出基准端子为基准向所述晶体管的控制端子输出负电压的脉冲信号。

2.如权利要求1所述的高频接收电路，

所述输入信号是包括第一振幅和比第一振幅大的第二振幅的信号；

所述第二检波电路通过对所述输入信号的所述第一振幅进行检波，以所述输出基准端子为基准向所述晶体管的所述控制端子输出0或负的第一电压值，并且通过对所述输入信号的所述第二振幅进行检波，以所述输出基准端子为基准向所述晶体管的所述控制端子输出比所述第一电压值小的第二电压值，由此输出包括所述第一电压值和所述第二电压值的所述输出信号；

所述晶体管在所述第二电压值输入到所述控制端子时成为截止状态，在所述第一电压值输入到所述控制端子时成为导通状态。

3.如权利要求1所述的高频接收电路，

所述第一检波电路以所述输出基准端子为基准向所述输出端子输出正电压的脉冲信号作为所述输出信号。

4.如权利要求1～3中任一项所述的高频接收电路，

还具备连接在所述晶体管的控制端子与所述输出基准端子之间的二极管。

5.如权利要求1～4中任一项所述的高频接收电路，

还具备连接在所述晶体管的控制端子与所述输出基准端子之间的电阻。

6.如权利要求1～5中任一项所述的高频接收电路，

所述第一检波电路包括：

正侧耦合电容器，一端连接于所述输入端子；

正侧二极管，阴极连接于所述正侧耦合电容器的另一端，阳极连接于所述输出基准端子；

正侧电感器，一端连接于所述正侧耦合电容器的另一端；以及

正侧平滑电容器，连接在所述正侧电感器的另一端与所述输出基准端子之间。

7.如权利要求1～6中任一项所述的高频接收电路，

所述第二检波电路包括：

负侧耦合电容器，一端连接于所述输入端子；

负侧二极管，阳极连接于所述负侧耦合电容器的另一端，阴极连接于所述输出基准端子；

负侧电感器，一端连接于所述负侧耦合电容器的另一端；以及

负侧平滑电容器，连接在所述负侧电感器的另一端与所述输出基准端子之间。

8.如权利要求1～7中任一项所述的高频接收电路，

所述正侧二极管的阈值电压比所述负侧二极管的阈值电压高，或者所述正侧二极管的导通电阻比所述负侧二极管的导通电阻低。

9.一种绝缘型信号传送装置，将输入信号进行绝缘传送，具备：

振荡器，生成输送波；

调制器，利用脉冲信号对由所述振荡器生成的输送波进行调制；

电磁场共振耦合器，通过电磁场共振将由所述调制器得到的被调制信号进行绝缘传送；以及

权利要求1～8中任一项所述的高频接收电路，将从所述电磁场共振耦合器输出的信号作为输入信号进行检波。