JP7209862B2 - パワーデバイス及び電気機器 - Google Patents

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Description

本願は、２０１９年０３月１９日に中国国家知識産業局に提出した、特許出願番号が「２０１９１０２０８１９１.３」である特許出願の優先権と利益を主張する。
本願は、電気機器技術の分野に関し、特にパワーデバイス、及びパワーデバイスを有する電気機器に関する。
インテリジェントパワーモジュール（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ、ＩＰＭ）は、パワーエレクトロニクスと集積回路技術を組み合わせたパワー駆動系製品（パワーデバイス）である。インテリジェントパワーモジュールは、パワースイッチングデバイス（例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）デバイス又はＳｉ（シリコン）デバイス）と高電圧集積回路（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＨＶＩＣ）を集積し、内部に過電圧、過電流及び過熱などの故障検出回路を内蔵している。インテリジェントパワーモジュールは、マイクロコントローラーユニット（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）の制御信号を受信して後続の回路を駆動する一方で、システムの状態検出信号をＭＣＵに返送する。従来のディスクリートソリューションと比較して、インテリジェントパワーモジュールは、高い集積度及び高い信頼性などの利点により、ますます大きな市場を獲得しており、モーターを駆動する周波数変換器及び各種インバータ電源に特に適し、それは周波数変換速度調整、冶金機械、電気牽引、サーボドライブ及びインバータ家電の理想的なパワーエレクトロニクスデバイスである。
実際の応用においては、システムのエネルギー消費に対する要件が高くなるにつれて、特にエアコン業界において、インテリジェントパワーモジュールの電力消費は、インバータエアコンのインバータ電子制御の主な電力消費源になっており、インテリジェントパワーモジュールの消費電力を如何に低減するかは、インテリジェントパワーモジュール、さらにはインバータエアコンのさらなる推進及び応用に影響を与える重要な課題となっている。ＳｉデバイスをＳｉＣデバイスに置き換えることは、インテリジェントパワーモジュールの消費電力を低減する効果的な方法であるが、新たな問題も発生する。ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスは閾値電圧が異なるため、一般的にＳｉＣデバイスの閾値電圧がＳｉデバイスの閾値電圧よりも高く、同一の高電圧集積回路によって駆動される場合、必然的にＳｉＣデバイスが不完全にオンになり、ＳｉＣの低消費電力の利点が発揮されなくなり、逆効果も得られるが、異なる高電圧集積回路によって駆動される場合、製造過程において材料の整理が困難になり、材料が混合するリスクが生じ、それに応じてインテリジェントパワーモジュールのコストも高くなる。さらに、ＳｉＣデバイスを駆動する高電圧集積回路に電力を供給するために、より高い電圧が使用される場合、必然的にインテリジェントパワーモジュール全体の消費電力が増加し、ＳｉＣデバイスの電力低下が相殺され、ＳｉＣデバイスを使用したインテリジェントパワーモジュールの消費電力削減の効果が低減される。ＳｉＣデバイスを駆動する高電圧集積回路に電力を供給するためにより高い電圧が使用される場合、周辺の電子制御方式を変更する必要があり、ＳｉＣデバイスが搭載されたインテリジェントパワーモジュールに対する抵抗も確実に増加する。
本願の実施形態は、制御入力端子と、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子と、前記制御入力端子に接続され、前記上アームスイッチ素子を駆動するための第１の駆動回路と、前記制御入力端子に接続され、前記下アームスイッチ素子を駆動するための第２の駆動回路とを含み、前記制御入力端子はロウレベル又はハイレベルに接続可能であり、前記制御入力端子にロウレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記制御入力端子にハイレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記第１の電圧範囲は前記第２の電圧範囲と異なっている、パワーデバイスを提供する。
本願の実施形態は、パワーデバイスと、前記パワーデバイスに接続されているプロセッサとを含む電気機器をさらに提供し、前記パワーデバイスは、制御入力端子と、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子と、前記制御入力端子に接続され、前記上アームスイッチ素子を駆動するための第１の駆動回路と、前記制御入力端子に接続され、前記下アームスイッチ素子を駆動するための第２の駆動回路とを含み、前記制御入力端子はロウレベル又はハイレベルに接続可能であり、前記制御入力端子にロウレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記制御入力端子にハイレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記第１の電圧範囲は前記第２の電圧範囲と異なっている。
本願に係るパワーデバイス及び電気機器は、外部入力電圧を変更することなく、異なるタイプのデバイス（例えばＳｉＣデバイス及びＳｉデバイス）の使用要件を満たすために、異なる電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力することができ、異なるタイプのデバイスはオン過程において完全にオン状態にあり、その性能が十分に発揮される。また、同一の第１の駆動回路及び第２の駆動回路を採用することで、異なる電圧範囲のハイレベル／ロウレベルを出力することができるため、パワーデバイスの製造過程において材料が混合するリスクがなく、材料の整理が容易になり、材料コストが低減される。
本発明の付加的な特徴及び利点は、以下の説明において一部が述べられ、一部が以下の説明においてさらに明瞭になり、又は本発明の実践を介して把握できる。
本願の上述及び／又は付加的な特徴及び利点は、以下の図面と組み合わせながら実施形態を説明する過程中に明瞭になり、容易に理解できる。
本願の実施例に係るパワーデバイスの回路構成図である。 本願の一実施例に係るパワーデバイスがボンディングワイヤを介して制御入力端子と電源又は地面を接続する模式図である。 本願の具体的な実施例に係るスイッチ素子の模式図である。 本願の具体的な実施例に係るスイッチ素子の模式図である。 本願の具体的な実施例に係るスイッチ素子の模式図である。 本願の具体的な実施例に係るスイッチ素子の模式図である。 本願の具体的な実施例に係るスイッチ素子の模式図である。 本願の具体的な一実施例に係るＵＨ駆動回路の模式図である。 本願の具体的な一実施例に係るＶＨ駆動回路の模式図である。 本願の具体的な一実施例に係るＷＨ駆動回路の模式図である。 本願の具体的な一実施例に係るＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路の模式図である。 本願の実施形態に係る電気機器のモジュール模式図である。
以下では、本願の実施形態を詳しく説明する。説明される実施形態の例は図面に示されており、始めから終わりまで、同一または類似の符号は同一または類似の素子、あるいは同一または類似の機能を有する素子を示す。以下で図面を参考して説明される実施形態は例示的で、本願を説明するためのものであり、本願への制限として理解すべきではない。
本願の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を容易にまたは簡略化に説明するのに使用されるものであり、指定された装置又は素子が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は暗示するものではないので、本願に対する限定と理解してはいけない。なお、「第１」、「第２」の用語は目的を説明するためだけに用いられるものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解されるものではない。そこで、「第１」、「第２」で限定されている特徴は少なくとも一つの上記特徴を含むことを明示又は暗示することができる。本願の説明において、「複数」は、特に限定しない限り、２つまたは２つ以上を意味する。
本願において、明確に指定又は限定しない限り、「取付」、「連結」、「接続」などの用語は、広義で理解すべきであり、例えば、固定して接続してもよいし、取り外し可能に接続してもよいし、又は一体に接続してもよいし、機械的に接続してもよいし、又は電気的に接続してもよいし、直接接続してもよいし、中間媒体を介して間接的に接続してもよいし、２つの要素の内部が連通してもよいし、或いは、２つの要素の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解し得る。
図１を参照し、本願の実施形態に係るパワーデバイス１００は、制御入力端子１２と、上アームスイッチ素子２２と、下アームスイッチ素子２４と、制御入力端子１２に接続され、上アームスイッチ素子２２を駆動するための第１の駆動回路１４と、制御入力端子１２に接続され、下アームスイッチ素子２４を駆動するための第２の駆動回路１６と、を含む。制御入力端子１２はロウレベル又はハイレベルに接続可能であり、制御入力端子１２がロウレベルに接続される場合、第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、制御入力端子１２がハイレベルに接続される場合、第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、第１の電圧範囲は第２の電圧範囲と異なっている。
具体的には、図１を参照すると、第１の駆動回路１４は、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４及びＷＨ駆動回路１４６を含み、第２の駆動回路１６は、ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２を含み、第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６は、高電圧集積回路（ｈｉｇｈ vｏｌｔａｇｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＨＶＩＣ）チューブ１０の内部に集積されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＶＣＣ端子はパワーデバイス１００の低電圧領域の供給電源の正端子ＶＤＤとして使用され、ＶＤＤは一般に１５Ｖである。ＨＶＩＣチューブ１０の内部において、ＶＣＣ端子は、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６及びＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の供給電源の正端子に接続されている。
本実施形態では、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６、及びＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２は、電気機器内の駆動回路であってもよく、例えばエアコンのコンプレッサーの三相の駆動回路であってもよく、ここで、ＵＨ駆動回路１４２がＵＬ駆動回路に接続され、ＶＨ駆動回路１４４がＶＬ駆動回路に接続され、ＷＨ駆動回路１４６がＷＬ駆動回路に接続されている。
ＨＶＩＣチューブ１０のＨＩＮ１端子は、パワーデバイス１００のＵ相上アーム入力端子ＵＨＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＨ駆動回路１４２の入力端子に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＨＩＮ２端子は、パワーデバイス１００のＶ相上アーム入力端子ＶＨＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＶＨ駆動回路１４４の入力端子に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＨＩＮ３端子は、パワーデバイス１００のＷ相上アーム入力端子ＷＨＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＷＨ駆動回路１４６の入力端子に接続されている。
ＨＶＩＣチューブ１０のＬＩＮ１端子は、パワーデバイス１００のＵ相下アーム入力端子ＵＬＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の第１の入力端子に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＬＩＮ２端子は、パワーデバイス１００のＶ相下アーム入力端子ＶＬＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の第２の入力端子に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＬＩＮ３端子は、パワーデバイス１００のＷ相下アーム入力端子ＷＬＩＮとして使用され、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の第３の入力端子に接続されている。ここで、パワーデバイス１００のＵ、Ｖ、Ｗ三相の６つの入力端子は、０Ｖ又は５Ｖの入力信号を受信する。
ＨＶＩＣチューブ１０のＧＮＤ端子は、パワーデバイス１００の低電圧領域の供給電源の負端子ＣＯＭとして使用され、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６、及びＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の供給電源の負端子に接続されている。
上アームスイッチ素子２２は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４及び第３の上アームスイッチ素子２２６を含む。下アームスイッチ素子２４は、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６を含む。
ＨＶＩＣチューブ１０のＶＢ１端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＨ駆動回路１４２の高電圧領域の供給電源の正端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部に第１のコンデンサ３２の一端に接続され、パワーデバイス１００のＵ相高電圧領域の供給電源の正端子ＵＶＢとして使用される。ＨＶＩＣチューブ１０のＨＯ１端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＨ駆動回路１４２の出力端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部にＵ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＶＳ１端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＵＨ駆動回路１４２の高電圧領域の供給電源の負端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部にＵ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極、Ｕ相第１の下アームスイッチ素子２４２の出力正極及び第１のコンデンサ３２の他端に接続され、パワーデバイス１００のＵ相高電圧領域の供給電源の負端子ＵＶＳとして使用される。
ＨＶＩＣチューブ１０のＶＢ２端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＶＨ駆動回路１４４の高電圧領域の供給電源の正端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部に第２のコンデンサ３４の一端に接続され、パワーデバイス１００のＵ相高電圧領域の供給電源の正端子ＶＶＢとして使用される。ＨＶＩＣチューブ１０のＨＯ２端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＶＨ駆動回路１４４の出力端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部にＶ相第２の上アームスイッチ素子２２４の制御電極に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＶＳ２端は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＶＨ駆動回路１４４の高電圧領域の供給電源の負端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部に第２の上アームスイッチ素子２２４の出力負極、Ｖ相第２の下アームスイッチ素子２４４の出力正極、及び第２のコンデンサ３４の他端に接続され、パワーデバイス１００のＷ相高電圧領域の供給電源の負端子ＶＶＳとして使用される。
ＨＶＩＣチューブ１０のＶＢ３端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＷＨ駆動回路１４６の高電圧領域の供給電源の正端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部に第３のコンデンサ３６の一端に接続され、パワーデバイス１００のＷ相高電圧領域の供給電源の正端子ＷＶＢとして使用される。ＨＶＩＣチューブ１０のＨＯ３端は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＷＨ駆動回路１４６の出力端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部にＷ相第３の上アームスイッチ素子２２６の制御電極に接続されている。ＨＶＩＣチューブ１０のＶＳ３端子は、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にＷＨ駆動回路１４６の高電圧領域の供給電源の負端子に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０の外部にスイッチ素子２２６の出力負極、Ｗ相第３の下アームスイッチ素子２４６の出力正極、及び第３のコンデンサ３６の他端に接続され、パワーデバイス１００のＷ相高電圧領域の供給電源の負端子ＷＶＳとして使用される。
ＨＶＩＣチューブ１０のＬＯ１端子は、Ｕ相第１の下アームスイッチ素子２４２の制御電極に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０のＬＯ２端子は、Ｖ相第２の下アームスイッチ素子２４４の制御電極に接続されており、ＨＶＩＣチューブ１０のＬＯ３端子は、Ｗ相第３の下アームスイッチ素子２４６の制御電極に接続されている。Ｕ相第１の下アームスイッチ素子２４２の出力負極は、パワーデバイス１００のＵ相低電圧基準端子ＵＮとして使用される。Ｖ相第２の下アームスイッチ素子２４４の出力負極は、パワーデバイス１００のＶ相低電圧基準端子ＶＮとして使用される。Ｗ相第３の下アームスイッチ素子２４６の出力負極は、パワーデバイス１００のＷ相低電圧基準端子ＷＮとして使用される。
Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極、Ｖ相第２の上アームスイッチ素子２２４の出力正極、及びＷ相第３の上アームスイッチ素子２２６の出力正極は接続されており、パワーデバイス１００の高電圧入力端子Ｐとして使用され、Ｐは一般に３００Ｖに接続されている。一例では、ＶＤＤの供給電圧は２０Ｖである。
ＨＶＩＣチューブ１０は、以下の役割を有する。
１、制御入力端子１２がロウレベルの場合、ＨＯ１～ＨＯ３、ＬＯ１～ＬＯ３が０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベル信号を出力し、即ち、制御入力端子１２がロウレベルの場合、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６及びＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、一例では、第１の電圧範囲は０Ｖ～２０Ｖであってもよい。
２、制御入力端子１２がハイレベルの場合、ＨＯ１～ＨＯ３、ＬＯ１～ＬＯ３が０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベル信号を出力し、即ち、制御入力端子１２がハイレベルの場合、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６及びＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、一例では、第２の電圧範囲は０Ｖ～１５Ｖであってもよい。
いくつかの実施例では、図２を参照し、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４及び第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がいずれもＩＧＢＴチューブを含む（Ｓｉデバイスは、以下の図３～図４に示されるＳｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２である。例えば、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がいずれもＳｉデバイスであり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がいずれもＳｉデバイスとＳｉＣデバイスの組み合わせである）組み合わせ形態である場合、パワーモジュール１００の内部において、制御入力端子１２は、ボンディングワイヤ１２２（bｏｎｄｉｎｇ ｗｉｒｅ）を介してＶＣＣ端子に接続されており、第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がＳｉＣ ＭＯＳチューブを含む組み合わせ形態である場合（ＳｉＣデバイスは、以下の図５～図７に示されるＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２である。例えば、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がいずれもＳｉＣデバイスであり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がいずれもＳｉＣデバイスとＳｉデバイスの組み合わせである）、パワーモジュール１００の内部において、制御入力端子１２は、ボンディングワイヤ１２２を介してＧＮＤ端子に接続されており、第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
図２を参照し、一実施例では、パワーデバイス１００は、第１の接続部１２４、第２の接続部１２６及びＳＳＳ端子を含み、ここで、第１の接続部１２４は、ＶＣＣ端子とＶＤＤ端子を接続するために使用され、第２の接続部１２６は、ＧＮＤ端子とＣＯＭ端子を接続するために使用される。ＳＳＳ端子は、制御入力端子１２に接続され、ＳＳＳ端子は、ボンディングワイヤ１２２を介してＧＮＤ端子に接続されている。第１の接続部１２４及び第２の接続部１２６はワイヤ、電極などであってもよい。
また、いくつかの実施例では、ＨＶＩＣチューブ１０の内部にスイッチが設けられ、スイッチが、ＧＮＤ端子、ＶＣＣ端子及び制御入力端子１２にそれぞれ接続され、このスイッチは、制御入力端子１２とＶＣＣ端子又はＧＮＤ端子との間の導通を制御する。例えば、制御入力端子１２にロウレベルが入力される必要がある場合、制御入力端子１２とＧＮＤ端子がオンになり、制御入力端子１２にハイレベルが入力される必要がある場合、制御入力端子１２とＶＣＣ端子がオンになる。
いくつかの実施例では、図１を参照し、パワーデバイス１００は、コントローラ（図示せず）を含み、制御入力端子１２がボンディングワイヤ１２２を介してコントローラに接続され、コントローラは、ハイレベル又はロウレベルを出力するために使用される。コントローラは、ハイレベル／ロウレベルを出力するためのデジタル回路を含んでもよいし、フリップフロップなどを含んでもよいが、これに限定されない。例えば、コントローラは、ＶＣＣ端子と同じのハイレベルを出力したり、ＧＮＤ端子と同じのロウレベルを出力したり、実際の必要に応じてハイレベルとロウレベルを出力したりする。また、コントローラは、ＨＶＩＣチューブ１０の内部に取り付けられてもよく、例えば制御入力端子１２とＳＳＳ入力端子との間に又は他の場所に取り付けられている。コントローラは、ＨＶＩＣチューブ１０の外部に取り付けられてもよく、例えば制御入力端子１２に近い場所又は他の場所に取り付けられている。または、コントローラはマイクロプロセッサに取り付けられている。
本願の一実施例では、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４及び第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉpｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ)（即ち、Ｓｉデバイス）と高速回復ダイオード（Ｆａｓｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ、ＦＲＤ）が並列に接続された組み合わせであってもよいし、ＩＧＢＴチューブとＳｉＣ ショットキーダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ、ＳＢＤ）の組み合わせであってもよいし、ＳｉＣ 金属－酸化物－半導体（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＭＯＳ）チューブ（即ち、ＳｉＣデバイス）であってもよいし、ＳｉＣ ＭＯＳチューブとＦＲＤチューブの組み合わせであってもよいし、ＳｉＣ ＭＯＳチューブとＳｉＣ ＳＢＤチューブの組み合わせであってもよく、具体的には、必要に応じて選択可能であり、ここでは具体的に制限されない。
本願の一実施例によれば、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４及び第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がＳｉＣデバイスである場合、制御入力端子１２に入力される信号のレベルはロウレベルであり、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４及び第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がＳｉデバイスである場合、制御入力端子１２に入力される信号のレベルはハイレベルである。
本願に係るパワーデバイス１００は、外部入力電圧を変更することなく、異なるタイプのデバイス（例えばＳｉＣデバイス及びＳｉデバイス）の使用要件を満たすために、異なる電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力することができ、異なるタイプのデバイスはオン過程において完全にオン状態にあり、その性能が十分に発揮される。また、同一の第１の駆動回路１４及び第２の駆動回路１６を採用することで、異なる電圧範囲のハイレベル／ロウレベルを出力することができるため、パワーデバイスの製造過程において材料が混合するリスクがなく、材料の整理が容易になり、材料コストが低減される。これにより、本願の実施例のパワーデバイス１００の供給電圧は２０Ｖで変化しないままであり、周辺回路を変更する必要がなく、ＨＶＩＣチューブ１０の消費電力が実質的に増加することはない。ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスが、同一のＨＶＩＣチューブ１０によって駆動されるため、製造過程において材料が混合するリスクがなく、材料の整理が容易になり、材料コストが低減される。ＳｉＣデバイスは２０Ｖの電圧で駆動され、Ｓｉデバイスは１５Ｖの電圧で駆動され、ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスがオン過程において完全にオン状態にあり、それぞれの性能が発揮される。従来のＳｉパワーデバイスと完全に互換性のあるこのＳｉＣパワーデバイスソリューションは、パワーデバイスのアップグレード、パワーデバイスの応用推進、インバータ家電、特にインバータエアコンの省エネルギーに重要な役割を果たす。
以下、本願について、具体的な実施例と組み合わせてさらに説明する。
図３～図７は、スイッチ素子の様々な組み合わせ形態であり、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６の構造は完全に同じであるため、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２を例として説明する。
図３には、Ｓｉ ＩＧＢＴとＳｉ ＦＲＤの組み合わせ形態が示されており、Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のコレクタは、Ｓｉ ＦＲＤチューブ２２２４の陰極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極として使用される。Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のエミッタは、Ｓｉ ＦＲＤチューブ２２２４の陽極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極として使用される。Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のゲートは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極として使用される。
図４には、Ｓｉ ＩＧＢＴとＳｉＣ ＳＢＤの組み合わせ形態が示されており、Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のコレクタは、ＳｉＣ ＳＢＤチューブ２２２４の陰極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極として使用される。Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のエミッタは、ＳｉＣ ＳＢＤチューブ２２２４の陽極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極として使用される。Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のゲートは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極として使用される。
図５には、ＳｉＣ ＭＯＳの形態が示されており、ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のドレインは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極として使用される。ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のソースは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極として使用される。ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のゲートは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極として使用される。
図６には、ＳｉＣ ＭＯＳとＳｉ ＦＲＤの組み合わせ形態が示されており、ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のドレインは、Ｓｉ ＦＲＤチューブ２２２４の陰極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極として使用される。ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のソースは、Ｓｉ ＦＲＤチューブ２２２４の陽極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極として使用される。ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のゲートは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極として使用される。
図７には、ＳｉＣ ＭＯＳとＳｉＣ ＳＢＤの組み合わせ形態が示されており、ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のドレインは、ＳｉＣ ＳＢＤチューブ２２２４の陰極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力正極として使用される。ＳｉＣ ＭＯＳチューブ２２２２のソースは、ＳｉＣ ＳＢＤチューブ２２２４の陽極に接続され、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の出力負極として使用される。Ｓｉ ＩＧＢＴチューブ２２２２のゲートは、Ｕ相第１の上アームスイッチ素子２２２の制御電極として使用される。
なお、第２の上アームスイッチ素子２２４は、図３～図７に示されるスイッチ素子のいずれかの組み合わせ形態であってもよく、第３の上アームスイッチ素子２２６は、図３～図７に示されるスイッチ素子のいずれかの組み合わせ形態であってもよく、第１の下アームスイッチ素子２４２は、図３～図７に示されるスイッチ素子のいずれかの組み合わせ形態であってもよく、第２の下アームスイッチ素子２４４は、図３～図７に示されるスイッチ素子のいずれかの組み合わせ形態であってもよく、第３の下アームスイッチ素子２４６は、図３～図７に示されるスイッチ素子のいずれかの組み合わせ形態であってもよい。
また、上記の第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６の構造が完全に同じであることは、実際のパワーデバイス１００では、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がすべて、図３に示されるＳｉ ＩＧＢＴとＳｉ ＦＲＤの組み合わせ形態のスイッチ素子であり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がすべて、図４に示されるＳｉ ＩＧＢＴとＳｉＣ ＳＢＤチューブの組み合わせ形態のスイッチ素子であり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がすべて、図５に示されるＳｉＣ ＭＯＳの形態のスイッチ素子であり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がすべて、図６に示されるＳｉＣ ＭＯＳとＳｉ ＦＲＤの組み合わせ形態のスイッチ素子であり、又は、第１の上アームスイッチ素子２２２、第２の上アームスイッチ素子２２４、第３の上アームスイッチ素子２２６、第１の下アームスイッチ素子２４２、第２の下アームスイッチ素子２４４及び第３の下アームスイッチ素子２４６がすべて、図７に示されるＳｉＣ ＭＯＳとＳｉＣ ＳＢＤチューブの組み合わせ形態のスイッチ素子であることを意味する。
図８、図９及び図１０には、ＵＨ駆動回路１４２、ＶＨ駆動回路１４４、ＷＨ駆動回路１４６の実施例が示さているが、図１１には、ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の構造が示されている。
図１及び図８を参照し、ＵＨ駆動回路１４２は、第１の入力サブ回路１４２１、第１のスイッチ素子１４２２、第２のスイッチ素子１４２３、第３のスイッチ素子１４２４及び第１の電圧出力サブ回路１４２５を含む。ここで、第１の入力サブ回路１４２１は、制御入力端子１２に接続されている。第１の入力サブ回路１４２１は、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子を有し、ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の出力端子と第２の出力端子がトリガパルスを出力し、制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子がトリガパルスを出力する。
第１のスイッチ素子１４２２は第１の出力端子に接続されており、第１の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第１のスイッチ素子１４２２がオンになる。第２のスイッチ素子１４２３は第２の出力端子に接続されており、第２の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第２のスイッチ素子１４２３がオンになる。第３のスイッチ素子１４２４は第３の出力端子に接続されており、第３の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第３のスイッチ素子１４２４がオンになる。
第１の電圧出力サブ回路１４２５は、第１のスイッチ素子１４２２、第２のスイッチ素子１４２３及び第３のスイッチ素子１４２４にそれぞれ接続されている。制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子にはハイレベル信号が現れず、即ち、トリガパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４２４はオンにならず、第１の電圧出力サブ回路１４２５は、第３のスイッチ素子１４２４がオンにされていない場合、第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子にはハイレベルパルス信号が現れ、即ち、トリガパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４２４がオンになって、第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
図８を引き続き参照し、第１の電圧出力サブ回路１４２５は、ラッチ回路１４２６、ラッチ及び降圧回路１４２７、及び第１の切替モジュール１４２８を含む。
ここで、ラッチ及び降圧回路１４２７は、第１のスイッチ素子１４２２及び第２のスイッチ素子１４２３に接続され、第１の切替モジュール１４２８は、ラッチ及び降圧回路１４２７及び電源にそれぞれ接続され、ラッチ回路１４２６は、第３のスイッチ素子１４２４に接続されている。ラッチ回路１４２６は第１の切替モジュール１４２８を制御する。第３のスイッチ素子１４２４がオンになっていない場合、ラッチ回路１４２６は、電源の電圧を出力サブ回路１４２９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４２８の動作を制御し、第３のスイッチ素子１４２４がオンになっている場合、ラッチ回路１４２６は、ラッチ及び降圧回路１４２８の出力電圧を出力サブ回路１４２９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４２８動作を制御する。
具体的には、図８に示すように、ＵＨ駆動回路１４２の内部において、ＶＣＣは、第１の入力サブ回路１４２１の供給電源の正端子に接続されており、ＨＩＮ１は、第１の入力サブ回路１４２１の入力端子に接続されており、制御入力端子１２は、第１の入力サブ回路１４２１の制御端子に接続されている。第１の入力サブ回路１４２１の第１の出力端子は、第１のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４２２のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４２１の第２の出力端子は、第２のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４２３のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子は、第３のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４２４のゲートに接続されている。ＧＮＤ端子は、第１の入力サブ回路１４２１の供給電源の負端子、第１のスイッチ素子１４２２の基板及びソース、第２のスイッチ素子１４２３の基板及びソース、及び第３のスイッチ素子１４２４の基板及びソースに接続されている。
第１のスイッチ素子１４２２のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４２７の第１の入力端子に接続されており、第２のスイッチ素子１４２３のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４２７の第２の入力端子に接続されている。ラッチ及び降圧回路１４２７の第１の出力端子は、第１の切替モジュール１４２８（例えば、アナログスイッチ）の１選択端子に接続されており、ラッチ及び降圧回路１４２７の第２の出力端子は、出力サブ回路１４２９の入力端子に接続されている。ラッチ回路１４２６の出力端子は、第１の切替モジュール１４２８の制御端子に接続されており、第１の切替モジュール１４２８の固定端は、出力サブ回路１４２９の供給電源の正端子に接続されている。ＶＢ１は、ラッチ回路１４２６の供給電源の正端子、ラッチ及び降圧モジュール１４２７の供給電源の正端子、及び第１の切替モジュール１４２８の０選択端子に接続されており、ＶＳ１は、ラッチ回路１４２６の供給電源の負端子、ラッチ及び降圧モジュール１４２７の供給電源の負端子、及び出力サブ回路１４２９の供給電源の負端子に接続されており、ＨＯ１は、出力サブ回路１４２９の出力端子に接続されている。
第１の入力サブ回路１４２１は、以下の役割を有する。
第１の入力サブ回路１４２１の入力端子の信号の立ち上がりエッジで、第１の入力サブ回路１４２１の第１の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４２１の入力端子の信号の立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４２１の第２の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４２１の制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。
ラッチ回路１４２６は、以下の役割を有する。
ラッチ回路１４２６の入力端子の信号がロウレベルで現れる場合、ラッチ回路１４２６の出力端子はハイレベルを出力し、そうでない場合、ラッチ回路１４２６の出力端子はロウレベルを出力する。
ラッチ及び降圧回路１４２７は、以下の役割を有する。
ラッチ及び降圧回路１４２７の第１の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４２７の第２の出力端子は連続的にハイレベルを出力する。ラッチ及び降圧回路１４２７の第２の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４２７の第１の出力端子は連続的にロウレベルを出力する。つまり、第１の入力サブ回路１４２１の２つの出力端子でＨＩＮ１の信号によって分解された２つのパルス信号を完全な信号として再統合する。また、ラッチ及び降圧回路１４２７の内部に降圧回路を有し、ラッチ及び降圧回路１４２７の第２の出力端子は、ＶＳ１に対して１５Ｖの電圧を出力する。
出力サブ回路１４２９は、以下の役割を有する。
ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、又はロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ１と一致する信号を出力する。
ここで、第１のスイッチ素子１４２２、第２のスイッチ素子１４２３及び第３のスイッチ素子１４２４のオン時間を短縮することによってその消費電力を低減するために、３００ｎｓの狭いパルス信号を使用して第１のスイッチ素子１４２２、第２のスイッチ素子１４２３及び第３のスイッチ素子１４２４を制御する。
その動作原理は次のとおりである。
ＨＩＮ１の信号が第１の入力サブ回路１４２１を通過した後、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４２１の第１の出力端子及び第２の出力端子から、それぞれ３００ｎｓの狭いパルスを出力し、この狭いパルスは、それぞれ第１のスイッチ素子１４２２と第２のスイッチ素子１４２３が３００ｎｓのオンになるように制御し、これにより、ラッチ及び降圧回路１４２７の第１の入力端子と第２の入力端子がそれぞれ３００ｎｓのロウレベルを生成し、ラッチ及び降圧回路１４２７の内部にＲＳフリップフロップなどの装置を有し、２つのロウレベル信号が、ＨＩＮ１と同相である完全な信号として再統合される。
ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４２４がオンにならず、ラッチ回路１４２６の制御入力端子１２にロウレベルが現れない場合、ラッチ回路１４２６の出力端子はロウレベルを保持する。出力サブ回路１４２９の供給電源の正端子が第１の切替モジュール１４２８の０選択端子に接続されたままであり、即ちＶＢ１に接続されたままである場合、出力サブ回路１４２９が０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉＣ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４２１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４２４が３００ｎｓのオンになっている。ラッチ回路１４２６の制御入力端子１２に３００ｎｓのロウレベルが現れる場合、ラッチ回路１４２６の出力端子がハイレベルを出力し、出力サブ回路１４２９の供給電源の正端子が、第１の切替モジュール１４２８の１選択端子に接続される、即ちラッチ及び降圧回路１４２７の第１の出力端子に接続されるように切り替えられ、出力サブ回路１４２９が０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
図１及び図９を参照し、ＶＨ駆動回路１４４はＵＨ駆動回路１４２と同じであり、ＶＨ駆動回路１４４は、第１の入力サブ回路１４４１、第１のスイッチ素子１４４２、第２のスイッチ素子１４４３、第３のスイッチ素子１４４４及び第１の電圧出力サブ回路１４４５を含む。ここで、第１の入力サブ回路１４４１は、制御入力端子１２に接続されている。第１の入力サブ回路１４４１は、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子を有し、ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の出力端子及び第２の出力端子がトリガパルスを出力し、制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子がトリガパルスを出力する。
第１のスイッチ素子１４４２は、第１の出力端子に接続されており、第１の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第１のスイッチ素子１４４２がオンになる。第２のスイッチ素子１４４３は、第２の出力端子に接続されており、第２の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第２のスイッチ素子１４４３がオンになる。第３のスイッチ素子１４４４は、第３の出力端子に接続されており、第３の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第３のスイッチ素子１４４４がオンになる。
第１の電圧出力サブ回路１４４５は、第１のスイッチ素子１４４２、第２のスイッチ素子１４４３及び第３のスイッチ素子１４４４にそれぞれ接続されている。制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベル信号が現れず、第３のスイッチ素子１４４４がオンにならず、第１の電圧出力サブ回路１４４５は、第３のスイッチ素子１４４４がオンになっていない場合、第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４４４がオンになり、第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
図９を引き続き参照し、第１の電圧出力サブ回路１４４５は、ラッチ回路１４４６、ラッチ及び降圧回路１４４７、及び第１の切替モジュール１４４８を含む。
ここで、ラッチ及び降圧回路１４４７は、第１のスイッチ素子１４４２及び第２のスイッチ素子１４４３に接続されており、第１の切替モジュール１４４８は、ラッチ及び降圧回路１４４７及び電源にそれぞれ接続されており、ラッチ回路１４４６は、第３のスイッチ素子１４４４に接続されている。ラッチ回路１４４６は、第１の切替モジュール１４４８を制御する。第３のスイッチ素子１４４４がオンになっていない場合、ラッチ回路１４４６は、電源の電圧を出力サブ回路１４４９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４４８の動作を制御し、第３のスイッチ素子１４４４がオンになっている場合、ラッチ回路１４４６は、ラッチ及び降圧回路１４４８の出力電圧を出力サブ回路１４４９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４４８の動作を制御する。
具体的には、図９に示すように、ＶＨ駆動回路１４４の内部において、ＶＣＣは、第１の入力サブ回路１４４１の供給電源の正端子に接続されており、ＨＩＮ２は、第１の入力サブ回路１４４１の入力端子に接続されており、制御入力端子１２は、第１の入力サブ回路１４４１の制御端子に接続されている。第１の入力サブ回路１４４１の第１の出力端子は、第１のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４４２のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４４１の第２の出力端子は、第２のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４４３のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子は、第３のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４４４のゲートに接続されている。ＧＮＤ端子は、第１の入力サブ回路１４４１の供給電源の負端子、第１のスイッチ素子１４４２の基板及びソース、第２のスイッチ素子１４４３の基板及びソース、及び第３のスイッチ素子１４４４の基板及びソースに接続されている。
第１のスイッチ素子１４４２のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の入力端子に接続されており、第２のスイッチ素子１４４３のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４４７の第２の入力端子に接続されている。ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の出力端子は、第１の切替モジュール１４４８（例えば、アナログスイッチ）の１選択端子に接続されており、ラッチ及び降圧回路１４４７の第２の出力端子は、出力サブ回路１４４９の入力端子に接続されている。ラッチ回路１４４６の出力端子は、第１の切替モジュール１４４８の制御端子に接続されており、第１の切替モジュール１４４８の固定端は、出力サブ回路１４４９の供給電源の正端子に接続されている。ＶＢ２は、ラッチ回路１４４６の供給電源の正端子、ラッチ及び降圧モジュール１４４７の供給電源の正端子、及び第１の切替モジュール１４４８の０選択端子に接続されており、ＶＳ２は、ラッチ回路１４４６の供給電源の負端子、ラッチ及び降圧モジュール１４４７の供給電源の負端子、出力サブ回路１４４９の供給電源の負端子に接続されており、ＨＯ２は、出力サブ回路１４４９の出力端子に接続されている。
第１の入力サブ回路１４４１は、以下の役割を有する。
第１の入力サブ回路１４４１の入力端子の信号の立ち上がりエッジで、第１の入力サブ回路１４４１の第１の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４４１の入力端子の信号の立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４４１の第２の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４４１の制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。
ラッチ回路１４４６は、以下の役割を有する。
ラッチ回路１４４６の入力端子の信号がロウレベルで現れる場合、ラッチ回路１４４６の出力端子はハイレベルを出力し、そうでない場合、ラッチ回路１４４６の出力端子はロウレベルを出力する。
ラッチ及び降圧回路１４４７は、以下の役割を有する。
ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４４７の第２の出力端子は連続的にハイレベルを出力する。ラッチ及び降圧回路１４４７の第２の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の出力端子は連続的にロウレベルを出力する。つまり、第１の入力サブ回路１４４１の２つの出力端子でＨＩＮ２の信号によって分解された２つのパルス信号を完全な信号として再統合する。また、ラッチ及び降圧回路１４４７の内部に降圧回路を有し、ラッチ及び降圧回路１４４７の第２の出力端子は、ＶＳ２に対して１５Ｖの電圧を出力する。
出力サブ回路１４４９は、以下の役割を有する。
ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、又はロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ２と一致する信号を出力する。
ここで、第１のスイッチ素子１４４２、第１のスイッチ素子１４４３及び第３のスイッチ素子１４４４のオン時間を短縮することによってその消費電力を低減するために、３００ｎｓの狭いパルス信号を使用して第１のスイッチ素子１４４２、第１のスイッチ素子１４４３及び第３のスイッチ素子１４４４を制御する。
その動作原理は次のとおりである。
ＨＩＮ２の信号が第１の入力サブ回路１４４１を通過した後、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４４１の第１の出力端子及び第２の出力端子から、それぞれ３００ｎｓの狭いパルスを出力し、この狭いパルスは、それぞれ第１のスイッチ素子１４４２と第２のスイッチ素子１４４３が３００ｎｓのオンになるように制御し、これにより、ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の入力端子と第２の入力端子がそれぞれ３００ｎｓのロウレベルを生成し、ラッチ及び降圧回路１４４７の内部にＲＳフリップフロップなどの装置を有し、２つのロウレベル信号がＨＩＮ２と同相である完全な信号として再統合される。
ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４４４がオンにならず、ラッチ回路１４４６の制御入力端子１２にロウレベルが現れない場合、ラッチ回路１４４６の出力端子はロウレベルを保持し、出力サブ回路１４４９の供給電源の正端子が第１の切替モジュール１４４８の０選択端子に接続されたままであり、即ちＶＢ２に接続されたままである場合、出力サブ回路１４４９が０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉＣ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４４４が３００ｎｓ間オンになっている。ラッチ回路１４４６の制御入力端子１２に３００ｎｓのロウレベルが現れる場合、ラッチ回路１４４６の出力端子がハイレベルを出力し、出力サブ回路１４４９の供給電源の正端子が、第１の切替モジュール１４４８の１選択端子に接続される、即ちラッチ及び降圧回路１４４７の第１の出力端子に接続されるように切り替えられ、出力サブ回路１４４９が０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
その動作原理は次のとおりである。
ＨＩＮ２の信号が第１の入力サブ回路１４４１を通過した後、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４４１の第１の出力端子及び第２の出力端子から、それぞれ３００ｎｓの狭いパルスを出力し、この狭いパルスは、それぞれ第１のスイッチ素子１４４２と第２のスイッチ素子１４４３が３００ｎｓのオンになるように制御し、これにより、ラッチ及び降圧回路１４４７の第１の入力端子と第２の入力端子がそれぞれ３００ｎｓのロウレベルを生成し、ラッチ及び降圧回路１４４７の内部にＲＳフリップフロップなどの装置を有し、２つのロウレベル信号がＨＩＮ２と同相である完全な信号として再統合される。
ここで、スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブがあり、制御入力端子１２がロウレベルである場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４４４がオンにならず、ラッチ回路１４４６の制御入力端子１２にロウレベルが現れない場合、ラッチ回路１４４６の出力端子がロウレベルを保持し、出力サブ回路１４４９の供給電源の正端子が第１の切替モジュール１４４８の０選択端子に接続されたままであり、即ちＶＢ２に接続されたままである場合、出力サブ回路１４４９は０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力する。
スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブがなく、制御入力端子１２がハイレベルである場合、第１の入力サブ回路１４４１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４４４が３００ｎｓのオンになり、ラッチ回路１４４６の制御入力端子１２に３００ｎｓのロウレベルが現れる場合、ラッチ回路１４４６の出力端子がハイレベルを出力し、出力サブ回路１４４９の供給電源の正端子が、第１の切替モジュール１４４８の１選択端子に接続される、即ちラッチ及び降圧回路１４４７の第１の出力端子に接続されるように切り替えられ、出力サブ回路１４４９は、０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力する。
図１及び図１０を参照し、ＷＨ駆動回路１４６はＵＨ駆動回路１４２と同じであり、ＷＨ駆動回路１４６は、第１の入力サブ回路１４６１、第１のスイッチ素子１４６２、第２のスイッチ素子１４６３、第３のスイッチ素子１４６４及び第１の電圧出力サブ回路１４６５を含む。ここで、第１の入力サブ回路１４６１は、制御入力端子１２に接続されている。第１の入力サブ回路１４６１は、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子を有し、ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の出力端子及び第２の出力端子がトリガパルスを出力し、制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子がトリガパルスを出力する。
第１のスイッチ素子１４６２は、第１の出力端子に接続されており、第１の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第１のスイッチ素子１４６２がオンになる。第２のスイッチ素子１４６３は、第２の出力端子に接続されており、第２の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第２のスイッチ素子１４６３がオンになる。第３のスイッチ素子１４６４は、第３の出力端子に接続されており、第３の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第３のスイッチ素子１４６４がオンになる。
第１の電圧出力サブ回路１４６５は、第１のスイッチ素子１４６２、第２のスイッチ素子１４６３及び第３のスイッチ素子１４６４にそれぞれ接続されている。制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルが現れず、第１の電圧出力サブ回路１４６５は、第３のスイッチ素子１４６４がオンになっていない場合、第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４６４がオンになり、第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
図１０を引き続き参照し、第１の電圧出力サブ回路１４６５は、ラッチ回路１４６６、ラッチ及び降圧回路１４６７、及び第１の切替モジュール１４６８を含む。
ここで、ラッチ及び降圧回路１４６７は、第１のスイッチ素子１４６２及び第２のスイッチ素子１４６３に接続されており、第１の切替モジュール１４６８は、ラッチ及び降圧回路１４６７及び電源にそれぞれ接続されており、ラッチ回路１４６６は、第３のスイッチ素子１４６４に接続されている。ラッチ回路１４６６は、第１の切替モジュール１４６８を制御する。第３のスイッチ素子１４６４がオンになっていない場合、ラッチ回路１４６６は、電源の電圧を出力サブ回路１４６９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４６８の動作を制御し、第３のスイッチ素子１４６４がオンになっている場合、ラッチ回路１４６６は、ラッチ及び降圧回路１４６８の出力電圧を出力サブ回路１４６９の出力電圧とするように、第１の切替モジュール１４６８の動作を制御する。
具体的には、図１０に示すように、ＷＨ駆動回路１４６の内部において、ＶＣＣは、第１の入力サブ回路１４６１の供給電源の正端子に接続されており、ＨＩＮ３は、第１の入力サブ回路１４６１の入力端子に接続されており、制御入力端子１２は、第１の入力サブ回路１４６１の制御端子に接続されている。第１の入力サブ回路１４６１の第１の出力端子は、第１のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４６２のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４６１の第２の出力端子は、第２のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４６３のゲートに接続されており、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子は、第３のスイッチ素子（例えば高電圧ＤＭＯＳチューブ）１４６４のゲートに接続されている。ＧＮＤ端子は、第１の入力サブ回路１４６１の供給電源の負端子、第１のスイッチ素子１４６２の基板及びソース、第２のスイッチ素子１４６３の基板及びソース、及び第３のスイッチ素子１４６４の基板及びソースに接続されている。
第１のスイッチ素子１４６２のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の入力端子に接続されており、第２のスイッチ素子１４６３のドレインは、ラッチ及び降圧回路１４６７の第２の入力端子に接続されている。ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の出力端子は、第１の切替モジュール１４６８（例えば、アナログスイッチ）の１選択端子に接続されており、ラッチ及び降圧回路１４６７の第２の出力端子は、出力サブ回路１４６９の入力端子に接続されている。ラッチ回路１４６６の出力端子は、第１の切替モジュール１４６８の制御端子に接続されており、第１の切替モジュール１４６８の固定端は、出力サブ回路１４６９の供給電源の正端子に接続されている。ＶＢ３は、ラッチ回路１４６６の供給電源の正端子、ラッチ及び降圧モジュール１４６７の供給電源の正端子、及び第１の切替モジュール１４６８の０選択端子に接続されており、ＶＳ３は、ラッチ回路１４６６の供給電源の負端子、ラッチ及び降圧モジュール１４６７の供給電源の負端子、及び出力サブ回路１４６９の供給電源の負端子に接続されており、ＨＯ３は、出力サブ回路１４６９の出力端子に接続されている。
第１の入力サブ回路１４６１は、以下の役割を有する。
第１の入力サブ回路１４６１入力端子の信号の立ち上がりエッジで、第１の入力サブ回路１４６１の第１の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４６１の入力端子の信号の立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４６１の第２の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。第１の入力サブ回路１４６１の制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子は、パルス幅が３００ｎｓ程度のパルス信号を出力する。
ラッチ回路１４６６は、以下の役割を有する。
ラッチ回路１４６６の入力端子の信号がロウレベルで現れる場合、ラッチ回路１４６６の出力端子はハイレベルを出力し、そうでない場合、ラッチ回路１４６６の出力端子はロウレベルを出力する。
ラッチ及び降圧回路１４６７は、以下の役割を有する。
ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４６７の第２の出力端子は連続的にハイレベルを出力する。ラッチ及び降圧回路１４６７の第２の入力端子にロウレベルが現れる場合、ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の出力端子は連続的にロウレベルを出力する。つまり、第１の入力サブ回路１４６１の２つの出力端子でＨＩＮ３の信号によって分解された２つのパルス信号を完全な信号として再統合する。また、ラッチ及び降圧回路１４６７の内部に降圧回路を有し、ラッチ及び降圧回路１４６７の第２の出力端子は、ＶＳ３に対して１５Ｖの電圧を出力する。
出力サブ回路１４６９は、以下の役割を有する。
ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、又はロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ３と一致する信号を出力する。
ここで、第１のスイッチ素子１４６２、第２のスイッチ素子１４６３及び第３のスイッチ素子１４６４のオン時間を短縮することによってその消費電力を低減するために、３００ｎｓの狭いパルス信号を使用して第１のスイッチ素子１４６２、第２のスイッチ素子１４６３及び第３のスイッチ素子１４６４を制御する。
その動作原理は次のとおりである。
ＨＩＮ３の信号が第１の入力サブ回路１４６１を通過した後、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４６１の第１の出力端子及び第２の出力端子から、それぞれ３００ｎｓの狭いパルスを出力し、この狭いパルスは、それぞれ第１のスイッチ素子１４６２と第２のスイッチ素子１４６３が３００ｎｓのオンになるように制御し、これにより、ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の入力端子と第２の入力端子がそれぞれ３００ｎｓのロウレベルを生成し、ラッチ及び降圧回路１４６７の内部にＲＳフリップフロップなどの装置を有し、２つのロウレベル信号がＨＩＮ３と同相である完全な信号として再統合される。
ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４６４がオンにならない。ラッチ回路１４６６の制御入力端子１２にロウレベルが現れない場合、ラッチ回路１４６６の出力端子がロウレベルを保持し、出力サブ回路１４６９の供給電源の正端子が第１の切替モジュール１４６８の０選択端子に接続されたままであり、即ちＶＢ３に接続されたままである場合、出力サブ回路１４６９が０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉＣ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４６４が３００ｎｓのオンになっている。ラッチ回路１４６６の制御入力端子１２に３００ｎｓのロウレベルが現れる場合、ラッチ回路１４６６の出力端子がハイレベルを出力し、出力サブ回路１４６９の供給電源の正端子が、第１の切替モジュール１４６８の１選択端子に接続される、即ちラッチ及び降圧回路１４６７の第１の出力端子に接続されるように切り替えられ、出力サブ回路１４６９が０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力することで、スイッチ素子におけるＳｉ デバイスに適合し、その性能が十分に発揮される。
その動作原理は次のとおりである。
ＨＩＮ３の信号が第１の入力サブ回路１４６１を通過した後、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで、第１の入力サブ回路１４６１の第１の出力端子及び第２の出力端子から、それぞれ３００ｎｓの狭いパルスを出力し、この狭いパルスは、それぞれ第１のスイッチ素子１４６２と第２のスイッチ素子１４６３が３００ｎｓのオンになるように制御し、これにより、ラッチ及び降圧回路１４６７の第１の入力端子と第２の入力端子がそれぞれ３００ｎｓのロウレベルを生成し、ラッチ及び降圧回路１４６７の内部にＲＳフリップフロップなどの装置を有し、２つのロウレベル信号がＨＩＮ３と同相である完全な信号として再統合される。
ここで、スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブがあり、制御入力端子１２がロウレベルである場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れず、第３のスイッチ素子１４６４がオンにならず、ラッチ回路１４６６の制御入力端子１２にロウレベルが現れない場合、ラッチ回路１４６６の出力端子がロウレベルを保持し、出力サブ回路１４６９の供給電源の正端子が第１の切替モジュール１４６８の０選択端子に接続されたままであり、即ちＶＢ３に接続されたままである場合、出力サブ回路１４６９は０Ｖ～２０Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力する。
スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブがなく、制御入力端子１２がハイレベルである場合、第１の入力サブ回路１４６１の第３の出力端子にハイレベルパルスが現れ、第３のスイッチ素子１４６４が３００ｎｓのオンになり、ラッチ回路１４６６の制御入力端子１２に３００ｎｓのロウレベルが現れる場合、ラッチ回路１４６６の出力端子がハイレベルを出力し、出力サブ回路１４６９の供給電源の正端子が、第１の切替モジュール１４６８の１選択端子に接続される、即ちラッチ及び降圧回路１４６７の第１の出力端子に接続されるように切り替えられ、出力サブ回路１４６９は、０Ｖ～１５Ｖのハイレベル／ロウレベルを出力する。
以下、図１１と組み合わせてＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の構造を説明する。
図１１を参照し、ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２は、第２の入力サブ回路１６２１、降圧サブ回路１６２２及び第２の電圧出力サブ回路１６２３を含む。ここで、第２の入力サブ回路１６２１は、第１の出力端子、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子を含み、ここで、制御入力端子１２がロウレベルの場合、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子がトリガパルスを出力し、制御入力端子１２がハイレベルの場合、第１の出力端子、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子がトリガパルスを出力する。降圧サブ回路１６２２は、電源の電圧を第２の電圧範囲に降圧し、即ち、降圧サブ回路１６２２の出力端子がＧＮＤ端子に対して１５Ｖの電圧を出力する。第２の電圧出力サブ回路１６２３は、第２の入力サブ回路１６２１及び降圧サブ回路１６２２に接続されており、ここで、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第２の電圧出力サブ回路１６２３が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、第１の出力端子、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子がトリガパルスを出力する場合、第２の電圧出力サブ回路１６２３が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する。
図１１を引き続き参照し、第２の電圧出力サブ回路１６２３は、第２の入力サブ回路１６２１の第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子にそれぞれ接続されるＵＬ出力モジュール１６２４、ＶＬ出力モジュール１６２５及びＷＬ出力モジュール１６２６を含む。ＵＬ出力モジュール１６２４、ＶＬ出力モジュール１６２５及びＷＬ出力モジュール１６２６にそれぞれ接続される第２の切替モジュール１６２７、第３の切替モジュール１６２８及び第４の切替モジュール１６２９を含む。ここで、第２の切替モジュール１６２７、第３の切替モジュール１６２８及び第４の切替モジュール１６２９は、第２の入力サブ回路１６２１の第１の出力端子に基づいて、電源の電圧又は降圧サブ回路１６２２の出力電圧を第２の電圧出力サブ回路の出力電圧として選択する。
具体的には、図１１に示すように、ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路１６２の内部において、ＶＣＣは、第２の入力サブ回路１６２１の供給電源の正端子、降圧サブ回路１６２２の供給電源の正端子、第２の切替スイッチ（例えば、アナログスイッチ）１６２７の０選択端子、第３の切替スイッチ（例えば、アナログスイッチ）１６２８の０選択端子、及び第４の切替スイッチ（例えば、アナログスイッチ）１６２９の０選択端子に接続されている。
ＬＩＮ１は、第２の入力サブ回路１６２１の第１の入力端子に接続されており、ＬＩＮ２は、第２の入力サブ回路１６２１の第２の入力端子に接続されており、ＬＩＮ３は、第２の入力サブ回路１６２１の第３の入力端子に接続されており、制御入力端子１２は、第２の入力サブ回路１６２１の制御端子に接続されている。
第２の入力サブ回路１６２１の第２の出力端子は、ＵＬ出力回路１６２４の入力端子に接続されており、第２の入力サブ回路１６２１の第３の出力端子は、ＶＬ出力回路１６２５の入力端子に接続されており、第２の入力サブ回路１６２１の第４の出力端子は、ＷＬ出力回路１６２６の入力端子に接続されている。第２の入力サブ回路１４２１の第１の出力端子は、第２の切替モジュール１６２７の制御端子、第３の切替モジュール１６２８の制御端子、第４の切替モジュール１６２９の制御端子にそれぞれ接続されている。
ＧＮＤ端子は、第２の入力サブ回路１６２１の供給電源の負端子、降圧サブ回路１６２２の供給電源の負端子、ＵＬ出力回路１６２４の供給電源の負端子、ＶＬ出力回路１６２５の供給電源の負端子、及びＷＬ出力回路１６２６の供給電源の負端子に接続されている。降圧サブ回路１６２２の出力端子は、第２の切替モジュール１６２７の１選択端子、第３の切替モジュール１６２８の１選択端子、及び第４の切替モジュール１６２９の１選択端子にそれぞれ接続されている。ＬＯ１は、ＵＬ出力回路１６２４の出力端子に接続されており、ＬＯ２は、ＶＬ出力回路１６２５の出力端子に接続されており、ＬＯ３は、ＷＬ出力回路１６２５の出力端子に接続されている。
第２の入力サブ回路１６２１は、以下の役割を有する。
第２の入力サブ回路１６２１の第２の出力端子は、第２の入力サブ回路１６２１の第１の入力端子と同相の信号を出力し、第２の入力サブ回路１６２１の第３の出力端子は、第２の入力サブ回路１６２１の第２の入力端子と同相の信号を出力し、第２の入力サブ回路１６２１の第３の出力端子は、第２の入力サブ回路１６２１の第４の入力端子と同相の信号を出力する。第２の入力サブ回路１６２１の入力端子がハイレベルの場合、第２の入力サブ回路１６２１の第１の出力端子がハイレベルを出力する。第２の入力サブ回路１６２１の入力端子がロウレベルの場合、第２の入力サブ回路１６２１の第１の出力端子がロウレベルを出力する。
降圧サブ回路１６２２の役割は、降圧サブ回路１６２２の出力端子がＧＮＤ端子に対して１５Ｖの電圧を出力することである。
ＵＬ出力回路１６２４の役割は、ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、ロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ１と一致する信号を出力することである。
ＶＬ出力回路１６２５の役割は、ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、ロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ２と一致する信号を出力することである。
ＷＬ出力回路１６２６の役割は、ハイレベルときの電圧値がその供給電源の正端子と一致し、ロウレベルときの電圧値がその供給電源の負端子と一致し、位相がＨＩＮ３と一致する信号を出力することである。
その動作原理は次のとおりである。
ＬＩＮ１、ＬＩＮ２、ＬＩＮ３の信号が第２の入力サブ回路１６２１を通過した後、第２の入力サブ回路１６２１の第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子が、ＬＩＮ１、ＬＩＮ２、ＬＩＮ３と位相が同じであり、信号が整形された矩形波を出力する。
スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブがあり、制御入力端子１２がロウレベルである場合、第２の入力サブ回路４１０４の第１の出力端子はロウレベルを出力し、第２の切替モジュール１６２７の固定端が第２の切替モジュール１６２７の０選択端子に接続され、第３の切替モジュール１６２８の固定端が第３の切替モジュール１６２８の０選択端子に接続され、第４の切替モジュール１６２９の固定端が第４の切替モジュール１６２９の０選択端子に接続されるため、ＬＯ１がＵＬ出力回路１６２４の入力端子と同相である０Ｖ～２０Ｖの信号を出力し、ＬＯ２がＶＬ出力回路１６２５の入力端子と同相である０Ｖ～２０Ｖの信号を出力し、ＬＯ３がＷＬ出力回路１６２６の入力端子と同相である０Ｖ～２０Ｖの信号を出力する。
スイッチ素子にＳｉＣ ＭＯＳチューブが存在せず、制御入力端子１２がハイレベルである場合、第２の入力サブ回路１６２１の第１の出力端子はハイレベルを出力し、第２の切替モジュール１６２７の固定端が第２の切替モジュール１６２７の１選択端子に接続され、第３の切替モジュール１６２８の固定端が第３の切替モジュール１６２８の１選択端子に接続され、第４の切替モジュール１６２９の固定端が第４の切替モジュール１６２９の１選択端子に接続されるため、ＬＯ１がＵＬ出力回路１６２４の入力端子と同相である０Ｖ～１５Ｖの信号を出力し、ＬＯ２がＶＬ出力回路１６２５の入力端子と同相である０Ｖ～１５Ｖの信号を出力し、ＬＯ３がＷＬ出力回路１６２６の入力端子と同相である０Ｖ～１５Ｖの信号を出力する。
本願の上記実施例に係る技術案は、少なくとも下記技術的効果又は利点を有する。
本願の実施例に係るパワーデバイス１００の供給電圧は２０Ｖで変化しないままであり、周辺回路を変更する必要がなく、高電圧集積回路の消費電力が実質的に増加することはない。ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスが、同一の高電圧集積回路によって駆動されるため、製造過程において材料が混合するリスクがなく、材料の整理が容易になり、材料コストが低減される。ＳｉＣデバイスが２０Ｖの電圧で駆動され、Ｓｉデバイスが１５Ｖの電圧で駆動され、ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスがオン過程において完全にオンになり、それぞれの性能が発揮される。
図１２を参照し、本願は、上記のパワーデバイス１００とプロセッサ２００とを含む電気機器１０００をさらに提供し、プロセッサ２００がパワーデバイス１００に接続されている。電気機器１０００は、エアコン（家庭用エアコン、業務用エアコンを含む）、洗濯機、冷蔵庫又は電磁調理器などであってもよく、ここで、パワーデバイス１００は上記した機能を実現することができる。
本願の実施例に係る電気機器１０００におけるパワーデバイス１００の供給電圧は２０Ｖで変化しないままであり、周辺回路を変更する必要がなく、ＨＶＩＣチューブの消費電力が実質的に増加することはない。ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスが、同一のＨＶＩＣチューブによって駆動されるため、製造過程において材料が混合するリスクがなく、材料の整理が容易になり、材料コストが低減される。ＳｉＣデバイスが２０Ｖの電圧で駆動され、Ｓｉデバイスが１５Ｖの電圧で駆動され、ＳｉＣデバイスとＳｉデバイスがオン過程において完全にオンになり、それぞれの性能が発揮される。
本願の説明において、明確に指定又は限定しない限り、第１特徴が第２特徴の「上」または「下」に位置することは、第１特徴が第２特徴と直接接触することを含んでもよく、第１特徴が第２特徴と直接接触せずに、それらの間の他の特徴を介して接触することを含んでもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」に位置することは、第１特徴が第２特徴の真上や斜め上方に位置することを含み、あるいは、第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことのみを意味する。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」や「下面」に位置することは、第１特徴が第２特徴の直下や斜め下方に位置することを含み、あるいは、第１特徴の水平高さが第２特徴より低いことのみを意味する。
本明細書の開示において、多くの異なる実施形態または実施例を提供することにより、本願の異なる構造を実現する。本願の説明を簡略化にするため、特定の一例の部品及び配置について説明する。勿論、これらは例示するものであるに過ぎず、本願を限定するという目的ではない。また、本願は、異なる一例において参考にした数字及び／又は参考にしたアルファベットを重複することができる。このような重複は、簡潔及び明確にするためであり、これ自体が検討された各種の実施例及び／又は配置間の関係を示すものではない。また、本願は、さまざまな特定の工法及び材料の一例を挙げているが、当業者は、その他の工法の適用及び／又はその他の材料の使用も意識することができる。
本明細書の説明においては、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「例示的な実施形態」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」などの用語を参照した説明は、実施形態又は例を参照しながら説明した特定の特徴、構造、材料又は特性が、本願の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれることを意味している。本明細書において、上記用語の模式的な表現は同じ実施形態又は例に、必ずしも言及しているというわけではない。また、説明した特定の特徴、構造、材料又は特性は任意の１つ又は複数の実施形態又は例において、適切な方法で組み合わせてもよい。
以上、本願の実施形態を例示して説明したが、当業者であれば、本願の原理及び趣旨から逸脱せずに、これらの実施例に対して様々な変更、修正、置換や変形を行うことができ、本願の範囲が、特許請求の範囲およびその均等物によって定義されると理解されたい。

Claims (11)

  1. 制御入力端子と、
    上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子と、
    前記制御入力端子に接続され、前記上アームスイッチ素子を駆動するための第１の駆動回路と、
    前記制御入力端子に接続され、前記下アームスイッチ素子を駆動するための第２の駆動回路と、
    ＧＮＤ端子及びＶＣＣ端子と、を含み、
    前記制御入力端子はロウレベル又はハイレベルに接続可能であり、前記制御入力端子にロウレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記制御入力端子にハイレベルが入力される場合、前記第１の駆動回路及び前記第２の駆動回路が第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記第１の電圧範囲は前記第２の電圧範囲と異なっている、
    前記制御入力端子がボンディングワイヤを介して前記ＧＮＤ端子に接続されている場合、前記制御入力端子にロウレベルが入力され、前記制御入力端子がボンディングワイヤを介して前記ＶＣＣ端子に接続されている場合、前記制御入力端子にハイレベルが入力される、
    ことを特徴とするパワーデバイス。
  2. 前記パワーデバイスはコントローラを含み、前記制御入力端子が前記コントローラに接続され、前記コントローラは、ロウレベル又はハイレベルを出力する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のパワーデバイス。
  3. 前記第１の電圧範囲は０Ｖ～２０Ｖであり、前記第２の電圧範囲は０Ｖ～１５Ｖである、
    ことを特徴とする請求項１に記載のパワーデバイス。
  4. 前記第１の駆動回路は、ＵＨ駆動回路、ＶＨ駆動回路及びＷＨ駆動回路を含み、前記第２の駆動回路は、ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路を含み、前記上アームスイッチ素子は、第１の上アームスイッチ素子、第２の上アームスイッチ素子及び第３の上アームスイッチ素子を含み、前記下アームスイッチ素子は、第１の下アームスイッチ素子、第２の下アームスイッチ素子及び第３の下アームスイッチ素子を含み、
    前記制御入力端子が、前記ＵＨ駆動回路、ＶＨ駆動回路及びＷＨ駆動回路にそれぞれ接続され、前記ＵＨ駆動回路、前記ＶＨ駆動回路及び前記ＷＨ駆動回路がそれぞれ、前記第１の上アームスイッチ素子、前記第２の上アームスイッチ素子及び前記第３の上アームスイッチ素子を駆動し、前記ＵＨ駆動回路が前記第１の上アームスイッチ素子に接続され、前記ＶＨ駆動回路が前記第２の上アームスイッチ素子に接続され、前記ＷＨ駆動回路が前記第３の上アームスイッチ素子に接続され、
    前記制御入力端子が、前記ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路に接続され、前記ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路が前記第１の下アームスイッチ素子、前記第２の下アームスイッチ素子及び前記第３の下アームスイッチ素子を駆動し、前記ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路が、前記第１の下アームスイッチ素子、前記第２の下アームスイッチ素子及び前記第３の下アームスイッチ素子に接続されている、
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパワーデバイス。
  5. 前記第１の上アームスイッチ素子、前記第２の上アームスイッチ素子、前記第３の上アームスイッチ素子、前記第１の下アームスイッチ素子、前記第２の下アームスイッチ素子及び前記第３の下アームスイッチ素子がいずれもＳｉＣデバイスである場合、前記制御入力端子に入力される信号のレベルはロウレベルであり、前記第１の上アームスイッチ素子、前記第２の上アームスイッチ素子、前記第３の上アームスイッチ素子、前記第１の下アームスイッチ素子、前記第２の下アームスイッチ素子及び前記第３の下アームスイッチ素子がいずれもＳｉデバイスである場合、前記制御入力端子に入力される信号のレベルはハイレベルである、
    ことを特徴とする請求項４に記載のパワーデバイス。
  6. 前記ＵＨ駆動回路、前記ＶＨ駆動回路又は前記ＷＨ駆動回路は、
    前記制御入力端子に接続される第１の入力サブ回路であって、第１の出力端子、第２の出力端子及び第３の出力端子を含み、前記制御入力端子がロウレベルの場合、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子がトリガパルスを出力し、前記制御入力端子がハイレベルの場合、前記第１の出力端子、前記第２の出力端子及び前記第３の出力端子がトリガパルスを出力する第１の入力サブ回路と、
    前記第１の出力端子に接続され、前記第１の出力端子がトリガパルスを出力する場合にオンになる第１のスイッチ素子、前記第２の出力端子に接続され、前記第２の出力端子がトリガパルスを出力する場合にオンになる第２のスイッチ素子、及び前記第３の出力端子に接続され、前記第３の出力端子がトリガパルスを出力する場合にオンになる第３のスイッチ素子と、
    前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子にそれぞれ接続される第１の電圧出力サブ回路であって、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子がオンになり、且つ前記第３のスイッチ素子がオンになっていない場合、前記第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記第１のスイッチ素子、前記第２のスイッチ素子及び前記第３のスイッチ素子がオンになっている場合、前記第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する第１の電圧出力サブ回路と、を含む、
    ことを特徴とする請求項５に記載のパワーデバイス。
  7. 前記第１の電圧出力サブ回路は、
    前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子に接続されているラッチ及び降圧回路と、
    前記ラッチ及び降圧回路及び電源にそれぞれ接続されている第１の切替モジュールと、
    前記第３のスイッチ素子に接続されているラッチ回路であって、前記第３のスイッチ素子がオンになっていない場合、前記電源の電圧を出力サブ回路の出力電圧とするように、前記第１の切替モジュールの動作を制御し、前記第３のスイッチ素子がオンなっている場合、前記ラッチ及び降圧回路の出力電圧を前記出力サブ回路の出力電圧とするように、前記第１の切替モジュールの動作を制御するラッチ回路と、を含む、
    ことを特徴とする請求項６に記載のパワーデバイス。
  8. 前記ＵＬ／ＶＬ／ＷＬ駆動回路は、
    第１の出力端子を含む第２の入力サブ回路であって、前記制御入力端子にロウレベルが入力される場合、前記第２の入力サブ回路の第１の出力端子がロウレベルを出力し、前記制御入力端子にハイレベルが入力される場合、前記第２の入力サブ回路の第１の出力端子がハイレベルを出力する第２の入力サブ回路と、
    電源の電圧を前記第２の電圧範囲に降圧する降圧サブ回路と、
    前記第２の入力サブ回路及び前記降圧サブ回路に接続されている第２の電圧出力サブ回路であって、前記第２の入力サブ回路の第１の出力端子がロウレベルを出力する場合に、第１の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力し、前記第２の入力サブ回路の前記第１の出力端子がハイレベルを出力する場合に、第２の電圧範囲のハイレベル／ロウレベル信号を出力する第２の電圧出力サブ回路と、を含む、
    ことを特徴とする請求項５に記載のパワーデバイス。
  9. 前記第２の入力サブ回路は、第２の出力端子、第３の出力端子及び第４の出力端子をさらに含み、前記第２の電圧出力サブ回路は、
    前記第２の入力サブ回路の前記第２の出力端子、前記第３の出力端子及び前記第４の出力端子にそれぞれ接続されているＵＬ出力モジュール、ＶＬ出力モジュール及びＷＬ出力モジュールと、
    前記ＵＬ出力モジュール、前記ＶＬ出力モジュール及び前記ＷＬ出力モジュールにそれぞれ接続されている第２の切替モジュール、第３の切替モジュール及び第４の切替モジュールであって、前記第２の入力サブ回路の第１の出力端子に基づいて、電源の電圧又は前記降圧サブ回路の出力電圧を前記第２の電圧出力サブ回路の出力電圧として選択する第２の切替モジュール、第３の切替モジュール及び第４の切替モジュールと、を含む、
    ことを特徴とする請求項８に記載のパワーデバイス。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のパワーデバイスと、前記パワーデバイスに接続されているプロセッサとを含む、
    ことを特徴とする電気機器。
  11. 前記電気機器は、家庭用エアコンである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電気機器。
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