(57)【要約】【課題】電気絶縁性を有し、小型で、安価なレベルシフト回路及び駆動回路を得る。【解決手段】電熱変換素子５は、第１の基準電位を基準とした第１の電気信号を熱に変換する。熱電変換素子６は、電熱変換素子５からの熱を、第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を基準とした第２の電気信号に変換する。絶縁領域７は、電熱変換素子５と熱電変換素子６とを電気的に絶縁する。【選択図】図２
2018101836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基準電位を基準とした第１の電気信号を熱に変換する電熱変換素子と、
前記電熱変換素子からの前記熱を、前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を基準とした第２の電気信号に変換する熱電変換素子と、
前記電熱変換素子と前記熱電変換素子とを電気的に絶縁する絶縁領域とを備えることを特徴とするレベルシフト回路。
【請求項２】
前記電熱変換素子、前記熱電変換素子、及び前記絶縁領域は単一のチップ内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレベルシフト回路。
【請求項３】
前記電熱変換素子及び前記熱電変換素子は、前記絶縁領域により絶縁された２つの半導体領域内にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレベルシフト回路。
【請求項４】
前記電熱変換素子及び前記熱電変換素子のうち一方が半導体領域内に形成され、他方が前記半導体領域の上に形成された積層領域内に形成され、前記半導体領域と前記積層領域とが前記絶縁領域により絶縁されていることを特徴とする請求項２に記載のレベルシフト回路。
【請求項５】
スイッチング素子を駆動する駆動回路であって、
入力信号に応じて前記第１の電気信号を出力する１次側回路と、
請求項１〜４の何れか１項に記載のレベルシフト回路と、
前記第２の電気信号に応じて前記第２の基準電位を基準とした駆動信号を出力する２次側回路とを備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項６】
前記１次側回路は、前記第１の電気信号として、前記入力信号の立ち上がりエッジに同期した第１のオンパルスと、前記入力信号の立ち下がりエッジに同期した第１のオフパルスとを出力し、
前記レベルシフト回路は、前記第２の電気信号として、前記第１のオンパルスの電圧レベルをシフトさせた第２のオンパルスと、前記第１のオフパルスの電圧レベルをシフトさせた第２のオフパルスとを出力し、
前記２次側回路は、前記第２のオンパルスに同期して立ち上がりかつ前記第２のオフパルスに同期して立ち下がるパルス信号を前記駆動信号として出力することを特徴とする請求項５に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記電熱変換素子が発する前記熱を検知し、前記熱が基準値を超えると前記電熱変換素子の発熱量を抑える過熱防止回路を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記電熱変換素子が発する前記熱を検知し、前記熱が期間内に基準値に達しない場合にエラー信号を出力する発熱不良判定回路を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記駆動回路のチップ温度を検知し、前記チップ温度に応じて前記電熱変換素子の発熱量を調整する発熱量調整回路を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の駆動回路。
【請求項１０】
スイッチング素子を駆動する駆動回路であって、
入力信号に応じて第１の基準電位を基準とした第１の電気信号を出力するか、又は、前記第１の電気信号に応じて駆動信号を出力するかを選択的に切り替える１次側回路と、
前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を基準とした第２の電気信号に応じて前記駆動信号を出力するか、又は、前記入力信号に応じて前記第２の電気信号を出力するかを選択的に切り替える２次側回路と、
前記１次側回路からの前記第１の電気信号を熱に変換するか、又は、熱を前記第１の電気信号に変換して前記１次側回路に出力する第１の変換素子と、
前記第１の変換素子からの前記熱を前記第２の電気信号に変換して前記２次側回路に出力するか、又は、前記２次側回路からの前記第２の電気信号を前記熱に変換して前記第１の変換素子に出力する第２の変換素子と、
前記第１の変換素子と前記第２の変換素子とを電気的に絶縁する絶縁領域とを備えることを特徴とする駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベルシフト回路及び駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置などの駆動回路において高電位側半導体スイッチング素子を駆動するために、低電位側の駆動信号を高電位側にレベルシフトするレベルシフト回路が用いられている。一般的に、レベルシフト回路にはＨＶＩＣ（High Voltage Integrated Circuit）、フォトカプラ、マイクロトランスなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＨＶＩＣは、ＰＮ接合分離により構成され、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子により電気的に信号を伝達する。フォトカプラは、発光ダイオードなどの発光素子と、フォトトランジスタなどの受光素子とで構成され、電気信号を光に変換して伝達する。マイクロトランスは、コイルにより構成され、電気信号を磁気に変換して伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１５７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＨＶＩＣでは高電位側と低電位側が電気的に絶縁されていないため、高電位側のノイズが低電位側に伝達することがある。フォトカプラは発光素子と受光素子の２チップ構成であるため、小型化が困難である。マイクロトランスはフォトカプラ同様に複数チップ構成であり、小型化が困難であることに加え、ＨＶＩＣ及びフォトカプラに比べて高価である。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は電気絶縁性を有し、小型で、安価なレベルシフト回路及び駆動回路を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレベルシフト回路は、第１の基準電位を基準とした第１の電気信号を熱に変換する電熱変換素子と、前記電熱変換素子からの前記熱を、前記第１の基準電位とは異なる第２の基準電位を基準とした第２の電気信号に変換する熱電変換素子と、前記電熱変換素子と前記熱電変換素子とを電気的に絶縁する絶縁領域とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、電気信号を熱に変換し、絶縁領域にて電気的に絶縁された異なる基準電位間で熱を伝達させて信号伝達する。電気的に絶縁されているため、高電位側のノイズが低電位側に伝達することがない。また、単一のチップで構成可能であるため、集積化が可能であり、小型化を実現できる。さらに、安価な半導体プロセスで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る駆動回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るレベルシフト回路を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱伝導部の第１の例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱伝導部の第２の例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る駆動回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るレベルシフト回路及び２次側回路を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るレベルシフト回路及び２次側回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る駆動回路を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る駆動回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る駆動回路を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る駆動回路を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係る駆動回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係るレベルシフト回路及び駆動回路について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る駆動回路を示すブロック図である。この駆動回路は、インバータ装置などにおいて高電位側半導体スイッチング素子を駆動する。１次側回路１は、入力信号ＩＮに応じて第１の基準電位ＧＮＤを基準とした電気信号ＬＳＩＮを出力する。レベルシフト回路２は、１次側回路１から入力した電気信号ＬＳＩＮを、第１の基準電位ＧＮＤとは異なる第２の基準電位ＶＳを基準とした電気信号ＬＳＯＵＴに変換する。２次側回路３は、レベルシフト回路２から入力した電気信号ＬＳＯＵＴに応じて第２の基準電位ＶＳを基準とした駆動信号ＯＵＴをスイッチング素子の制御端子に出力する。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係るレベルシフト回路を示す回路図である。熱伝導部４は、電熱変換素子５と、熱電変換素子６と、絶縁領域７とを有する。電熱変換素子５は電気信号ＬＳＩＮを熱に変換する。熱電変換素子６は、電熱変換素子５からの熱を電気信号ＬＳＯＵＴに変換する。絶縁領域７は、電熱変換素子５と熱電変換素子６とを電気的に絶縁する絶縁体などであり、電熱変換素子５で発生した熱を熱電変換素子６に伝達する。
【００１３】
電熱変換回路８において、電気信号ＬＳＩＮに応じてスイッチ９を切り替える。例えば、電気信号ＬＳＩＮがハイのときにスイッチ９が導通し、定電流源１０からの電流を電熱変換素子５に供給する。電熱変換素子５はダイオードであり、ダイオードに電流が流れることで消費電力により熱が発生する。
【００１４】
電熱変換素子５からの熱により熱電変換素子６の温度が変化する。これにより、ダイオードである熱電変換素子６の電気的特性が変化し、熱電変換素子６のアノード電圧Ｖｓ１が変化する。熱電変換回路１１において、定電流源１２の電流を熱電変換素子６に供給し、素子温度の変化による熱電変換素子６のアノード電圧Ｖｓ１の変化をインバータ１３で検知する。例えば、素子温度の上昇により熱電変換素子６のアノード電圧Ｖｓ１が低下し、インバータ１３のしきい値を下回ると、電気信号ＬＳＯＵＴがハイとなる。なお、電熱変換素子５及び熱電変換素子６は、ダイオードに限らず、抵抗又はトランジスタなどでもよい。
【００１５】
以上説明したように、本実施の形態では、電気信号を熱に変換し、絶縁領域７にて電気的に絶縁された異なる基準電位間で熱を伝達させて信号伝達する。電気的に絶縁されているため、高電位側のノイズが低電位側に伝達することがない。また、単一のチップで構成可能であるため、集積化が可能であり、小型化を実現できる。さらに、安価な半導体プロセスで実現できる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態１に係る熱伝導部の第１の例を示す断面図である。Ｎ−型半導体基板１４上に第１のＮ型半導体領域１５及び第２のＮ型半導体領域１６が形成されている。第１の半導体領域１５と第２の半導体領域１６は絶縁領域７により互いに電気的に絶縁されている。絶縁領域７は例えば酸化膜などである。第１の半導体領域１５内に電熱変換素子５が形成され、第２の半導体領域１６内に熱電変換素子６が形成されている。これにより、第１の半導体領域１５と第２の半導体領域１６との間で熱伝導できる。
【００１７】
図４は、本発明の実施の形態１に係る熱伝導部の第２の例を示す断面図である。Ｐ−型半導体基板１７上にＮ型半導体領域１８が形成されている。Ｎ型半導体領域１８の上部に積層領域１９が形成されている。Ｎ型半導体領域１８と積層領域１９は絶縁領域７により互いに絶縁されている。Ｎ型半導体領域１８内に電熱変換素子５が形成され、積層領域１９内に熱電変換素子６が形成されている。これにより、Ｎ型半導体領域１８と積層領域１９との間で熱伝導できる。また、図３及び図４では電熱変換素子５、熱電変換素子６、及び絶縁領域７が単一のチップ内に形成されているため、絶縁デバイスを集積化できる。なお、電熱変換回路８、熱電変換回路１１、１次側回路１及び２次側回路３も単一のチップ内に形成することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る駆動回路を示すブロック図である。１次側回路１は、入力信ＩＮ号に同期した電気信号ＬＳＩＮＯＮと、入力信号が反転した信号に同期した電気信号ＬＳＩＮＯＦＦとを出力する。レベルシフト回路２は、第１の基準電位ＧＮＤを基準とした電気信号ＬＳＩＮＯＮと電気信号ＬＳＩＮＯＦＦを、第２の基準電位ＶＳを基準とした電気信号ＬＳＯＵＴＯＮと電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦに変換する。２次側回路３は、レベルシフト回路２から入力した電気信号ＬＳＯＵＴＯＮと電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦに応じて第２の基準電位ＶＳを基準とした駆動信号ＯＵＴを出力する。
【００１９】
図６は、本発明の実施の形態２に係るレベルシフト回路及び２次側回路を示す回路図である。熱伝導部４において、電熱変換素子５は電気信号ＬＳＩＮＯＮを熱に変換し、熱電変換素子６は電熱変換素子５からの熱を電気信号ＬＳＯＵＴＯＮに変換する。熱伝導部２０は、電熱変換素子２１と、熱電変換素子２２と、絶縁領域２３とを有する。電熱変換素子２１は電気信号ＬＳＩＮＯＦＦを熱に変換する。熱電変換素子２２は、電熱変換素子２１からの熱を電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦに変換する。絶縁領域２３は、電熱変換素子２１と熱電変換素子２２とを電気的に絶縁する絶縁体などであり、電熱変換素子２１で発生した熱を熱電変換素子２２に伝達する。なお、絶縁領域７，２３を１つに統合してもよい。
【００２０】
電熱変換回路８において、電気信号ＬＳＩＮＯＮに応じてスイッチ９を切り替え、定電流源１０から電熱変換素子５への電流供給を切り替える。電熱変換回路２４において、電気信号ＬＳＩＮＯＦＦに応じてスイッチ２５を切り替え、定電流源２６から電流を電熱変換素子２１への電流供給を切り替える。例えば、入力信号ＩＮがハイの場合、電気信号ＬＳＩＮＯＮがハイとなり、スイッチ９の導通により電熱変換素子５が発熱する。一方、入力信号ＩＮがローの場合、電気信号ＬＳＩＮＯＦＦがハイとなり、スイッチ２５の導通により電熱変換素子２１が発熱する。このように電熱変換回路８と電熱変換回路２４とを別々に動作させることにより、入力信号ＩＮのオンとオフを相補的に伝達することができる。
【００２１】
熱電変換回路１１において、定電流源１２の電流を熱電変換素子６に供給し、素子温度に応じて変化する熱電変換素子６のアノード電圧Ｖｓ１を電気信号ＬＳＯＵＴＯＮとして出力する。熱電変換回路２７において、定電流源２８の電流を熱電変換素子２２に供給し、素子温度に応じて変化する熱電変換素子２２のアノード電圧Ｖｓ２を電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦとして出力する。これにより、熱電変換素子６，２２が検知した熱量を電気信号に変換する。
【００２２】
２次側回路３において、比較器２９が電気信号ＬＳＯＵＴＯＮと電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦを比較して駆動信号ＯＵＴを出力する。例えば、入力信号ＩＮがハイの場合には、電熱変換素子５の発熱により熱電変換素子６のアノード電圧Ｖｓ１が低下し、Ｖｓ１がＶｓ２よりも小さくなるため、駆動信号ＯＵＴがハイとなる。入力信号ＩＮがローの場合には、電熱変換素子２１の発熱により熱電変換素子２２のアノード電圧Ｖｓ２が低下し、Ｖｓ２がＶｓ１よりも小さくなるため、駆動信号ＯＵＴがローとなる。
【００２３】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るレベルシフト回路及び２次側回路を示す回路図である。２次側回路３が定電圧回路３０、比較器２９，３１及び信号保持回路３２を有している点で実施の形態２とは異なる。定電圧回路３０は定電流源３３とダイオード３４とを有し、基準電圧Ｖｅ１を生成する。
【００２４】
比較器２９は、電気信号ＬＳＯＵＴＯＮと基準電圧Ｖｅ１とを比較する。例えば、熱電変換素子６が熱を検知した場合、電気信号ＬＳＯＵＴＯＮが低下し、比較器２９の出力電圧Ｖｓｅｔがハイとなる。同様に、比較器３１は、電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦと基準電圧Ｖｅ１とを比較する。例えば、熱電変換素子２２が熱を検知した場合、電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦが低下し、比較器３１の出力電圧Ｖｒｅｓｅｔがハイとなる。
【００２５】
信号保持回路３２はＳＲ−ＦＦであり、比較器２９の出力電圧Ｖｓｅｔをセット信号として入力し、比較器３１の出力電圧Ｖｒｅｓｅｔをリセット信号として入力して駆動信号ＯＵＴを生成する。比較器２９の出力電圧Ｖｓｅｔの立ち上がりエッジに同期して駆動信号ＯＵＴをハイとし、比較器３１の出力電圧Ｖｒｅｓｅｔの立ち上がりエッジに同期して駆動信号ＯＵＴをローとする。
【００２６】
これにより、入力信号をパルス信号に変換して伝達でき、発熱を抑制することができる。具体的には、１次側回路１が出力する電気信号ＬＳＩＮＯＮを入力信号ＩＮの立ち上がりエッジに同期した第１のオンパルスとし、電気信号ＬＳＩＮＯＦＦを入力信号ＩＮの立ち下がりエッジに同期した第２のオフパルスとする。レベルシフト回路２が出力する電気信号ＬＳＯＵＴＯＮが第１のオンパルスの電圧レベルをシフトさせた第２のオンパルスとなり、電気信号ＬＳＯＵＴＯＦＦが第１のオフパルスの電圧レベルをシフトさせた第２のオフパルスとなる。２次側回路３は、第２のオンパルスに同期して立ち上がりかつ第２のオフパルスに同期して立ち下がるパルス信号を駆動信号ＯＵＴとして出力する。
【００２７】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る駆動回路を示す回路図である。実施の形態３の構成に加えて、１次側回路１において熱電変換素子３５，３６と過熱防止回路３７，３８が設けられている。熱電変換素子３５，３６は、それぞれ電熱変換素子５，２１が発する熱を検知し、好ましくは、電熱変換素子５，２１と隣接して設置される。
【００２８】
過熱防止回路３７，３８において、それぞれ電熱変換素子５，２１の過熱により熱電変換素子３５，３６のアノード電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２が基準電圧Ｖｅ２，Ｖｅ３よりも低くなると、比較器３９，４０の出力電圧Ｖｈｅ１，Ｖｈｅ２がローとなる。そして、ＡＮＤ回路４１，４２の出力がローとなることで、それぞれスイッチ９，２５が遮断となり電熱変換素子５，２１の発熱を止める。なお、基準電圧Ｖｅ２，Ｖｅ３は、電熱変換素子５，２１の発熱が２次側で十分に検知できるように設定される。
【００２９】
よって、過熱防止回路３７，３８は、電熱変換素子５，２１が発する熱を検知し、熱が基準値を超えると電熱変換素子５，２１の発熱量を抑える。これにより、２次側で検知可能なレベルを超えて電熱変換素子５，２１が過熱している場合に発熱を止めることで、素子の破壊と熱暴走を防止することができる。
【００３０】
なお、図８ではＡＮＤ回路４１，４２によりスイッチ９，２５を操作し発熱を完全に止めるが、定電流源１０，２６の電流値を比較器３９，４０の出力電圧Ｖｈｅ１，Ｖｈｅ２により調整し、発熱量を抑えてもよい。また、出力電圧Ｖｈｅ１，Ｖｈｅ２の何れかがローとなるとＮＡＮＤ回路４３から出力されるエラー信号ＦＯがハイとなる。
【００３１】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係る駆動回路を示す回路図である。実施の形態４の過熱防止回路３７，３８の代わりに発熱不良判定回路４４が設けられている。発熱不良判定回路４４は、比較器４５，４６と、ＡＮＤ回路４７，４８と、フィルタ回路４９，５０と、ＯＲ回路５１とを有している。
【００３２】
比較器４５，４６にはそれぞれ熱電変換素子３５，３６のアノード電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２が入力される。電熱変換素子５が発熱しアノード電圧Ｖｈ１が低下すると比較器４５の出力がローとなり、電熱変換素子２１が発熱しアノード電圧Ｖｈ２が低下すると比較器４６の出力がローとなる。
【００３３】
ＡＮＤ回路４７は、入力信号ＩＮと比較器４５の出力信号との論理積を出力する。ＡＮＤ回路４８は、入力信号ＩＮの反転信号と比較器４６の出力信号との論理積を出力する。入力信号ＩＮがハイかつ比較器４５の出力がハイ、つまり入力信号ＩＮがハイにもかかわらず電熱変換素子５が発熱していない場合、ＡＮＤ回路４７の出力がハイとなる。入力信号ＩＮがローかつ比較器４６の出力がハイ、つまり入力信号ＩＮがローにもかかわらず電熱変換素子５が発熱していない場合、ＡＮＤ回路４８の出力がハイとなる。
【００３４】
フィルタ回路４９，５０はそれぞれＡＮＤ回路４７，４８の出力が所定の期間ハイを維持した場合に出力電圧Ｖｅｒｈ，Ｖｅｒｌをハイとする回路であり、入力信号ＩＮの切り替わり時の誤判定を防止するために挿入されている。所定の期間以上、ＡＮＤ回路４７，４８の出力がハイとなると、出力電圧Ｖｅｒｈ，Ｖｅｒｌがハイとなり、ＯＲ回路５１から出力されるエラー信号ＦＯがハイとなる。
【００３５】
よって、発熱不良判定回路４４は、電熱変換素子５，２１が発する熱を検知し、熱が一定期間内に基準値に達しない場合にエラー信号ＦＯを出力する。これにより、発熱不良を検知することができる。
【００３６】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６に係る駆動回路を示す回路図である。実施の形態３の構成に加えて発熱量調整回路５２，５３が設けられている。実施の形態３の定電流源１０，２６の代わりに可変電流源５４，５５が設けられている。
【００３７】
発熱量調整回路５２，５３は、それぞれ定電流源５６，５７と熱電変換素子５８，５９により、周囲温度、言い換えれば駆動回路のチップ温度を検知する。比較器６０，６１は、検知したチップ温度によりそれぞれ可変電流源５４，５５の電流値を調整し、電熱変換素子５，２１の発熱量を調整する。例えば、チップ温度が高い場合は過熱による破壊を防止するため、可変電流源５４，５５の電流値を低下させ、電熱変換素子５，２１の発熱量を抑える。
【００３８】
実施の形態７．
図１１は、本発明の実施の形態７に係る駆動回路を示すブロック図である。１次側回路１は、入力信号ＩＮ１に応じて電気信号ＬＳＩＮ１を出力するか、又は、電気信号ＬＳＯＵＴ１に応じて駆動信号ＯＵＴ１を出力するかを選択的に切り替える。
【００３９】
レベルシフト回路２は、第１の基準電位を基準とした電気信号ＬＳＩＮ１をレベルシフトして第２の基準電位を基準とした電気信号ＬＳＯＵＴ２に変換するか、又は、第２の基準電位を基準とした電気信号ＬＳＩＮ２をレベルシフトして第１の基準電位を基準とした電気信号ＬＳＯＵＴ１に変換する。
【００４０】
２次側回路３は、第２の基準電位を基準とした電気信号ＬＳＯＵＴ２に応じて駆動信号ＯＵＴ２を出力するか、又は、入力信号ＩＮ２に応じて電気信号ＬＳＩＮ２を出力するかを選択的に切り替える。
【００４１】
図１２は、本発明の実施の形態７に係る駆動回路を示す回路図である。熱伝導部６２は、第１の変換素子６３と、第２の変換素子６４と、絶縁領域６５とを有する。第１の変換素子６３は、１次側回路１からの電気信号ＬＳＩＮ１を熱に変換するか、又は、第２の変換素子６４からの熱を電気信号ＬＳＯＵＴ１に変換して１次側回路１に出力するダイオードである。第２の変換素子６４は、第１の変換素子６３からの熱を電気信号ＬＳＯＵＴ２に変換して２次側回路３に出力するか、又は、２次側回路３からの電気信号ＬＳＩＮ２を熱に変換して第１の変換素子６３に出力するダイオードである。絶縁領域６５は、第１の変換素子６３と第２の変換素子６４とを電気的に絶縁する。
【００４２】
電熱変換回路６６において、入力信号ＩＮ１がハイの場合に第１の変換素子６３に定電流源６７から電流を供給し、入力信号ＩＮ１がローの場合に第１の変換素子６３に定電流源６８から電流を供給する。電熱変換回路６９において、入力信号ＩＮ２がハイの場合に第２の変換素子６４に定電流源７０から電流を供給し、入力信号ＩＮ２がローの場合に第２の変換素子６４に定電流源７１から電流を供給する。入力信号ＩＮ１，ＩＮ２は同時にハイにならないように設定される。
【００４３】
定電流源６７，７０の電流値は、定電流源６８，７１の電流値よりも大きく、第１の変換素子６３又は第２の変換素子６４を発熱させるのに十分な電流値である。定電流源６８，７１の電流値は、第１の変換素子６３又は第２の変換素子６４にて熱伝導するのに十分な電流値である。
【００４４】
１次側回路１において、定電圧回路７２は定電流源７３とダイオード７４とを有し、基準電圧Ｖｅ１を生成する。熱電変換回路７５の比較器７６は電気信号ＬＳＯＵＴ１と基準電圧Ｖｅ１とを比較する。入力信号ＩＮ１がローかつ電気信号ＬＳＯＵＴ１が基準電圧Ｖｅ１よりも小さいときＡＮＤ回路７７により駆動信号ＯＵＴ１はハイとなる。
【００４５】
２次側回路３において、定電圧回路７８は定電流源７９とダイオード８０とを有し、基準電圧Ｖｅ２を生成する。熱電変換回路８１の比較器８２は電気信号ＬＳＯＵＴ２と基準電圧Ｖｅ２とを比較する。入力信号ＩＮ２がローかつ電気信号ＬＳＯＵＴ２が基準電圧Ｖｅ２よりも小さいときＡＮＤ回路８３により駆動信号ＯＵＴ２はハイとなる。
【００４６】
本実施の形態によれば、入力信号に応じて１次側回路１と２次側回路３の発熱モードと受熱モードとを切り替えることで、双方向の信号伝達が可能である。例えば、入力信号ＩＮ１がハイかつ入力信号ＩＮ２がローの場合、第１の変換素子６３が電熱変換モードとして発熱し、第２の変換素子６４が熱電変換モードとして発熱を受け付ける。これにより、１次側から２次側への信号伝達が可能である。一方、入力信号ＩＮ１がローかつ入力信号ＩＮ２がハイのとき、２次側から１次側への信号伝達が可能である。
【００４７】
なお、実施の形態１〜７は例示であって、本発明がそれらに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得る。本発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせ、変形又は省略することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  １次側回路、２  レベルシフト回路、３  ２次側回路、５，２１  電熱変換素子、６，２２  熱電変換素子、７，２３，６５  絶縁領域、１５  第１のＮ型半導体領域、１６  第２のＮ型半導体領域、１８  Ｎ型半導体領域、１９  積層領域、３７，３８  過熱防止回路、４４  発熱不良判定回路、５２，５３  発熱量調整回路、６３  第１の変換素子、６４  第２の変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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