(57)【要約】【課題】スイッチング電源の電力損出を低減する。【解決手段】一つの実施形態によれば、スイッチング電源は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、及びダイオードを有する。第１のトランジスタは、一端に入力電圧が入力され、制御端子に第１制御信号が入力され、第１制御信号に基づいてオン・オフ動作する。第２のトランジスタは、一端が第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子に第２制御信号が入力され、他端が接地電位に接続され、第２制御信号に基づいてオン・オフ動作する。第３のトランジスタは、一端が第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子が接地電位に接続されたノーマリオン型のトランジスタである。ダイオードは、カソードが第３のトランジスタの他端に接続され、アノードが接地電位に接続される。【選択図】  図１
2016059180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に入力電圧が入力され、制御端子に第１制御信号が入力され、前記第１制御信号に基づいてオン・オフ動作する第１のトランジスタと、
一端が前記第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子に第２制御信号が入力され、他端が接地電位に接続され、前記第２制御信号に基づいてオン・オフ動作する第２のトランジスタと、
一端が前記第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子が前記接地電位に接続されたノーマリオン型の第３のトランジスタと、
カソードが前記第３のトランジスタの他端に接続され、アノードが前記接地電位に接続されたダイオードと、
を具備することを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記ダイオードの順方向電圧は、前記第２のトランジスタのボディダイオードの順方向電圧よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記ダイオードは、ショットキーバリアダイオードである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記ショットキーバリアダイオードは、シリコン或いはＧａＮからなることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
前記第３のトランジスタは、Ｎｃｈ  ＧａＮ  ＨＥＭＴである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチング電源。
【請求項６】
前記第３のトランジスタは、導電性基板上に形成される
ことを特徴とする請求項５に記載のスイッチング電源。
【請求項７】
前記第１及び第２のトランジスタは、ノーマリオフ型のＮチャネルトランジスタであり、ＳｉＣ或いはＧａＮからなる
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載のスイッチング電源。
【請求項８】
前記第２制御信号は、前記第１制御信号とは逆位相の信号であり、前記第１及び第２制御信号の信号レベルが変化する期間にデッドタイムが設定されることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源。
【請求項９】
一端が前記第１のトランジスタの他端に接続されたインダクタと、
一端が前記インダクタの他端に接続され、他端が前記接地電位に接続された平滑化コンデンサと、
を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載のスイッチング電源。
【請求項１０】
前記スイッチング電源は、ＤＣ−ＤＣコンバータである
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、スイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＤＣ−ＤＣコンバータやＡＣ−ＤＣ電源などのスイッチング電源は、民生用機器、産業用機器などに数多く使用されている。スイッチング電源を構成するスイッチングトランジスタは、シリコンパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やシリコンＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を主に用いており、電力損失が大きい。
【０００３】
このため、シリコンデバイスよりも電力損失の少ないＳｉＣパワーデバイスやＧａＮパワーデバイスを用いたスイッチング電源が開発されている。
【０００４】
スイッチング電源のローサイドスイッチングトランジスタに、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴが用いられる場合、ローサイドスイッチングトランジスタのオフ期間中にスイッチング電源の効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、スイッチング電源の電力損失を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施形態によれば、スイッチング電源は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、及びダイオードを有する。第１のトランジスタは、一端に入力電圧が入力され、制御端子に第１制御信号が入力され、第１制御信号に基づいてオン・オフ動作する。第２のトランジスタは、一端が第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子に第２制御信号が入力され、他端が接地電位に接続され、第２制御信号に基づいてオン・オフ動作する。第３のトランジスタは、一端が第１のトランジスタの他端に接続され、制御端子が接地電位に接続されたノーマリオン型のトランジスタである。ダイオードは、カソードが第３のトランジスタの他端に接続され、アノードが接地電位に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態に係るスイッチング電源を示す回路図である。
【図２】第一の実施形態に係る比較例のスイッチング電源を示す回路図である。
【図３】第一の実施形態に係るスイッチング電源を構成する素子特性を示す図である。
【図４】第一の実施形態に係る本実施形態のスイッチング電源の動作を示すタイミングチャート。
【図５】第一の実施形態に係るハイサイドスイッチングトランジスタがオンし、ローサイドスイッチングトランジスタ及び第１トランジスタがオフしている期間Ａでの電流の流れを示す図である。
【図６】第一の実施形態に係るハイサイドスイッチングトランジスタ及びローサイドスイッチングトランジスタがオフし、第１トランジスタがオンしている期間Ｂでの電流の流れを示す図である。
【図７】第一の実施形態に係るハイサイドスイッチングトランジスタがオフし、ローサイドスイッチングトランジスタ及び第１トランジスタがオンしている期間Ｃでの電流の流れを示す図である。
【図８】第一の実施形態に係るハイサイドスイッチングトランジスタ及びローサイドスイッチングトランジスタがオフし、第１トランジスタがオンしている期間Ｄでの電流の流れを示す図である。
【図９】第一の実施形態に係る比較例のスイッチング電源の動作を示すタイミングチャート。
【図１０】第一の実施形態に係るデッドタイム期間でのノードＮ１の電圧の絶対値に対する電力効率の関係を示す図である。
【図１１】第二の実施形態に係るスイッチング電源を示す回路図である。
【図１２】第三の実施形態に係るスイッチング電源を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係るスイッチング電源について、図面を参照して説明する。図１はスイッチング電源を示す回路図である。図２は比較例のスイッチング電源を示す回路図である。本実施形態では、直列接続されるノーマリオン型ＧａＮ  ＨＥＭＴ及びシリコンショットキーバリアダイオードは、ローサイドスイッチングトランジスタに対し並列に配置される。これにより、ローサイドスイッチングトランジスタのオフ期間、すなわちデッドタイム期間中において、スイッチング電源の効率の低下が抑制される。
【００１１】
図１に示すように、スイッチング電源９０は、電源１、制御部２、整流部３、バッファＢＵＦＦ１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、インバータＩＮＶ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、インダクタＬ１、及び平滑化コンデンサＣ１を有する。スイッチング電源９０は、例えば車載用降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして使用される。スイッチング電源は、電鉄、インバータ、サーバ、医療機器、各種電源、ＥＶ／ＨＥＶなどの車載、エアコンなどの家電分野等に広く適用される。
【００１２】
スイッチング電源９０は、入力電圧Ｖｉｎを降圧して、例えば車載電子機器である負荷８０に高効率に電力を供給する。
【００１３】
電源１は、入力電圧Ｖｉｎを生成する。制御部２は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１（第１スイッチングトランジスタ）及びスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１（第２スイッチングトランジスタ）の動作を制御する。
【００１４】
バッファＢＵＦＦ１は、制御部２とスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の間に設けられ、制御部２から出力される信号を入力して、制御信号Ｓｓｇ１（第１制御信号）をスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１のゲート（制御端子）に出力する。
【００１５】
インバータＩＮＶ１は、制御部２とスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の間に設けられ、制御部２から出力される信号を反転して、制御信号Ｓｓｇ２（第２制御信号）をスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１のゲート（制御端子）に出力する。
【００１６】
ハイサイドのスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１は、高耐圧Ｎｃｈ  ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴから構成され、ノーマリオフ型（Ｅｔｙｐｅ）である。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１は、入力電圧Ｖｉｎが入力される一端と、ノードＮ１及びバックゲートに接続した他端と、制御信号Ｓｓｇ１が入力されるゲートを有する。ハイサイドのスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１は、制御信号Ｓｓｇ１に基づいてオン・オフ動作する。
【００１７】
ボディダイオードＢＤ１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１内部に形成されるＰＮダイオードであり、サージ等の過電圧からスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１を防護する。ボディダイオードＢＤ１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の一端に接続されたカソードと、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の他端に接続されたアノードを有する。
【００１８】
ローサイドのスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１は、高耐圧Ｎｃｈ  ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴから構成され、ノーマリオフ型（Ｅｔｙｐｅ）である。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の他端（ノードＮ１）に接続された一端と、バックゲート及び接地電位Ｖｓｓに接続された他端と、制御信号Ｓｓｇ２が入力されるゲートを有する。ローサイドのスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１は、制御信号Ｓｓｇ２に基づいてオン・オフ動作する。
【００１９】
ボディダイオードＢＤ２は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１内部に形成されるＰＮダイオードであり、サージ等の過電圧からスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１を防護する。ボディダイオードＢＤ２は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の一端に接続されたカソードと、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の他端に接続されたアノードを有する。
【００２０】
なお、ボディダイオードＢＤ１とボディダイオードＢＤ２のリカバリー特性は、例えば外付けされるダイオードのリカバリー特性よりも遅い。
【００２１】
整流部３は、トランジスタＤＴＲ１とショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode）ＳＢＤ１を有する。整流部３は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１に対し並列配置される。
【００２２】
トランジスタＤＴＲ１（第１トランジスタ）は、高耐圧Ｎｃｈ  ＧａＮ  ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。トランジスタＤＴＲ１は、例えば低導電性シリコン基板上に設けられる。トランジスタＤＴＲ１は、ノーマリオン型（Ｄｔｙｐｅ）トランジスタで、閾値電圧が−２Ｖである。トランジスタＤＴＲ１は、ノードＮ１（スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の一端及びスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の他端）に接続された一端と、接地電位Ｖｓｓに接続されたゲート（制御端子）と、フローティングであるバックゲートを有する。
【００２３】
シリコン（Ｓｉ）ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１は、トランジスタＤＴＲ１を介してノードＮ１（スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の一端及びスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の他端）に接続されたカソードと、接地電位Ｖｓｓに接続されたアノードを有する。
【００２４】
インダクタＬ１は、ノードＮ１に接続された一端と、ノードＮ２に接続された他端を有する。平滑化コンデンサＣ１は、ノードＮ２に接続された一端と、接地電位Ｖｓｓに接続された他端を有する。インダクタＬ１及び平滑化コンデンサＣ１が、入力電圧Ｖｉｎを降圧し、負荷８０に電力を供給する。
【００２５】
比較例のスイッチング電源１００は、電源１、制御部２、バッファＢＵＦＦ１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、インバータＩＮＶ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１、インダクタＬ１、及び平滑化コンデンサＣ１を有する。
【００２６】
スイッチング電源１００においては、本実施形態のスイッチング電源９０の整流部３の代わりにショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１が設けられている。本実施形態のスイッチング電源９０と同様なその他の構成部分の説明は省略する。
【００２７】
ＳｉＣショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１は、ノードＮ１（スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の一端及びスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１の他端）に接続されたカソードと、接地電位Ｖｓｓに接続されたアノードを有する。
【００２８】
図３は本実施形態のスイッチング電源９０と比較例のスイッチング電源１００の素子特性を示している。
【００２９】
本実施形態及び比較例のスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、及びトランジスタＤＴＲ１は共に、６００Ｖ以上の耐圧Ｖｂｋを有する。このような高耐圧トランジスタは、車載用として要求されるサージや過電圧に対して対処することができる。
【００３０】
ボディダイオードＢＤ１とボディダイオードＢＤ２は、６００Ｖ以上の耐圧Ｖｂｋを有し、２．５Ｖ以上の順方向電圧Ｖｆを有する。ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードＢＤ１とボディダイオードＢＤ２の順方向電圧Ｖｆは、シリコンＭＯＳ  ＦＥＴのボディダイオードの順方向電圧Ｖｆ（０．６Ｖ）よりも大きい。
【００３１】
本実施形態のＳｉ（シリコン）  ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１は、０．２Ｖの順方向電圧Ｖｆを有し、２０Ｖよりも小さい耐圧Ｖｂｋを有する。これに対して、比較例のＳｉＣ  ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１は、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１よりも大きい順方向電圧Ｖｆ（Ｖｆ＝１．５Ｖ）を有し、６００Ｖ以上の耐圧Ｖｂｋである。
【００３２】
図４乃至図９はスイッチング電源の動作について説明している。図４は、本実施形態のスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。図５乃至図８は、期間Ａ乃至Ｄにおける電流の流れを示している。図９は、比較例のスイッチング電源の動作を示すタイミングチャートである。
【００３３】
図４及び図５に示すように、期間Ａでは、Ｈｉｇｈレベル（イネーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ１によりスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１がオンし、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ２によりスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフする。このとき、トランジスタＤＴＲ１はオフしているので、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１は電圧が印加されない。このため、低い耐圧の（２０Ｖ以下）、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１が破壊されることはない。ボディダイオードＢＤ２の両端間には、耐圧Ｖｂｋ以下の逆方向電圧が印加されるので電流は流れない。
【００３４】
インダクタ電流ＩＬは、電源１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、ノードＮ１へと順次流れる。インダクタ電流ＩＬは、期間Ａの最初では値が小さいが時間が経過するほど増加する。ノードＮ１の信号は“Ｈｉｇｈ”レベルとなる。
【００３５】
図４及び図６に示すように、期間Ｂでは、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ１によりスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１がオフし、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ２によりスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフする。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフすると、ノードＮ２からノードＮ１方向に回生電流が流れる。このとき、トランジスタＤＴＲ１はオンし、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１に順バイアスが印加される。なお、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂは、制御部２により設定される。
【００３６】
インダクタ電流ＩＬは、接地電位Ｖｓｓ、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１、トランジスタＤＴＲ１へと順次流れる。インダクタ電流ＩＬは、期間Ｂの最初では大きいが時間が経過するほど減少する。ノードＮ１の信号レベルは、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１の順方向電圧Ｖｆによる電圧降下を反映した−０．２Ｖとなる。
【００３７】
デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ中で発生する電力損出は、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜に比例する。
【００３８】
図４及び図７に示すように、期間Ｃでは、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ１によりスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１がオフし、Ｈｉｇｈレベル（イネーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ２によりスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオンする。
【００３９】
従ってインダクタ電流ＩＬは、接地電位Ｖｓｓ、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、ノードＮ１へと流れる。また、トランジスタＤＴＲ１は期間Ｂから引き続きオンしているので、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１はスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１の電圧降下に基づく小さな順バイアスを与えられる。従ってわずかな電流が接地電位Ｖｓｓ、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１、トランジスタＤＴＲ１へと流れるが、この時のショットキーバリアダイオードＳＢＤ１に起因する電力損失は無視できるほど小さい。インダクタ電流ＩＬは、期間Ｃの最初では大きいが時間の経過とともに直線的に減少する。
【００４０】
図４及び図８に示すように、期間Ｄでは、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ１によりスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１がオフし、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ２によりスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフする。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフすると、ノードＮ２からノードＮ１方向に回生電流が流れる。このとき、トランジスタＤＴＲ１はオンし、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１に順バイアスが印加される。また、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｄは、制御部２により設定される。
【００４１】
インダクタ電流ＩＬは、接地電位Ｖｓｓ、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１、トランジスタＤＴＲ１へと順次流れる。インダクタ電流ＩＬは、期間Ｄの最初では大きいが時間の経過とともに減少する。ノードＮ１の信号レベルは、−０．２Ｖとなる。ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜がショットキーバリアダイオードＳＢＤ１の順方向電圧Ｖｆと同等となる。
【００４２】
デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｄ中で発生する電力損出は、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜に比例する。
【００４３】
これ以降は、期間Ａ乃至Ｄが繰り返される。
【００４４】
図９に示すように、比較例のスイッチング電源１００は、期間Ａ乃至Ｄにおいて、本実施形態のスイッチング電源９０と同様な動作を行うがデッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ及び期間Ｄでは、ノードＮ１において異なる信号レベルを有する。
【００４５】
具体的には、期間Ｂ及び期間Ｄでは、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ１によりスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１がオフし、Ｌｏｗレベル（ディセーブル状態）の制御信号Ｓｓｇ２によりスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフする。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１がオフすると、ノードＮ２からノードＮ１方向に回生電流が流れる。このとき、ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１に順バイアスが印加される。
【００４６】
このため、ノードＮ１の信号レベルは、−１．５Ｖとなる。ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜がショットキーバリアダイオードＳＢＤ１１の順方向電圧Ｖｆと同等となる。
【００４７】
比較例のデッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ及び期間Ｄ中で発生する電力損出は、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜に比例する。
【００４８】
次に、スイッチング電源の電力損出について、図１０を参照して説明する。図１０は、デッドタイム期間でのノードＮ１の電圧の絶対値に対する電力効率の関係を示す図である。
【００４９】
図１０に示すように、本実施形態ではデッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ及び期間Ｄで、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜が０．２Ｖに設定される。これに対して、比較例ではノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜が１．５Ｖに設定される。
【００５０】
デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間中に発生する電力損失は、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜に比例するので、本実施形態では比較例よりも大幅に電力損失を改善することができる。
【００５１】
上述したように、本実施形態のスイッチング電源では、電源１、制御部２、整流部３、バッファＢＵＦＦ１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、インバータＩＮＶ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、インダクタＬ１、及び平滑化コンデンサＣ１が設けられる。整流部３は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１に対して並列配置される。整流部３は、直列接続されるトランジスタＤＴＲ１とショットキーバリアダイオードＳＢＤ１から構成される。トランジスタＤＴＲ１は、ノーマリオン型高耐圧Ｎｃｈ  ＧａＮ  ＨＥＭＴである。トランジスタＤＴＲ１は、バックゲートがフローティングである。ショットキーバリアダイオードＳＢＤ１は、シリコンショットキーバリアダイオードであり、順方向電圧Ｖｆが０．２Ｖである。デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ及び期間Ｄ中で、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜が０．２Ｖに設定さされる。
【００５２】
このため、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間中に発生する電力損出を大幅に低減することができる。
【００５３】
本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータに適用したが必ずしもこれに限定されるものではない。例えば単相インバータや３相インバータのローサイドスイッチングトランジスタ側に整流部３を並列配置してもよい。
【００５４】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係るスイッチング電源について、図面を参照して説明する。図１１は、スイッチング電源を示す回路図である。本実施形態では、整流部の構成を変更している。
【００５５】
以下、第一の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５６】
図１１に示すように、スイッチング電源９１は、電源１、制御部２、整流部３ａ、バッファＢＵＦＦ１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１、インバータＩＮＶ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１、インダクタＬ１、及び平滑化コンデンサＣ１を有する。スイッチング電源９１は、例えば車載用降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして使用される。
【００５７】
整流部３ａは、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１に対して並列配置される。整流部３ａは、直列接続されるトランジスタＤＴＲ１とショットキーバリアダイオードＳＢＤ２を有する。ショットキーバリアダイオードＳＢＤ２は、ＧａＮ  ショットキーバリアダイオードであり、順方向電圧Ｖｆが０．３Ｖで、耐圧が６００Ｖである。
【００５８】
ショットキーバリアダイオードＳＢＤ２を使用することにより、スイッチング電源９１において、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間である期間Ｂ及び期間Ｄ中で、ノードＮ１の信号電圧の絶対値｜ＶＮ１｜が０．３Ｖに設定される。
【００５９】
このため、第一の実施形態と同様に、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間中に発生する電力損出を大幅に低減することができる。
【００６０】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係るスイッチング電源について、図面を参照して説明する。図１２は、スイッチング電源を示す回路図である。本実施形態では、ハイサイドスイッチングトランジスタとローサイドスイッチングトランジスタを変更している。
【００６１】
以下、第一の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００６２】
図１２に示すように、スイッチング電源９２は、電源１、制御部２、整流部３、バッファＢＵＦＦ１、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１、インバータＩＮＶ１、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１、インダクタＬ１、及び平滑化コンデンサＣ１を有する。スイッチング電源９２は、例えば車載用降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして使用される。
【００６３】
スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、ハイサイドスイッチングトランジスタである。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、高耐圧Ｎｃｈ  ＧａＮ  ＦＥＴから構成される。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、ノーマリオフ型（Ｅｔｙｐｅ）である。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、入力電圧Ｖｉｎが入力される一端と、ノードＮ１に接続される他端と、他端に接続されるバックゲートと、制御信号Ｓｓｇ１が入力されるゲートを有する。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、制御信号Ｓｓｇ１に基づいてオン・オフ動作する。
【００６４】
スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、例えば低導電性シリコン基板上に設けられる。スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１は、耐圧が６００Ｖである。
【００６５】
ボディダイオードＢＤ１１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１内部に形成されるＰＮダイオードであり、サージ等の過電圧からスイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１を防護する。ボディダイオードＢＤ１１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１の一端に接続されるカソードと、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１の他端に接続されるアノードを有する。ボディダイオードＢＤ１１は、順方向電圧Ｖｆが２．５Ｖである。
【００６６】
スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、ローサイドスイッチングトランジスタである。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、高耐圧Ｎｃｈ  ＧａＮ  ＦＥＴから構成される。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、ノーマリオフ型（Ｅｔｙｐｅ）トランジスタである。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、スイッチングトランジスタＨＳＴＲ１１の他端（ノードＮ１）に接続される一端と、他端に接続されるバックゲートと、接地電位Ｖｓｓに接続される他端と、制御信号Ｓｓｇ２が入力されるゲートを有する。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、制御信号Ｓｓｇ２に基づいてオン・オフ動作する。
【００６７】
スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、例えば低導電性シリコン基板上に設けられる。スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１は、耐圧が６００Ｖである。
【００６８】
ボディダイオードＢＤ１２は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１内部に形成されるＰＮダイオードであり、サージ等の過電圧からスイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１を防護する。ボディダイオードＢＤ１２は、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１の一端に接続されるカソードと、スイッチングトランジスタＬＳＴＲ１１の他端に接続されるアノードを有する。
【００６９】
ボディダイオードＢＤ１２は、順方向電圧Ｖｆが２．５Ｖである。
【００７０】
このため、第一の実施形態と同様に、デッドタイム（ＤＥＡＤ  ＴＩＭＥ）期間中に発生する電力損出を大幅に低減することができる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１  電源
２  制御部
３、３ａ  整流部
８０  負荷
９０〜９２、１００  スイッチング電源
ＢＤ１、ＢＤ１１、ＢＤ１２、ＢＤ２  ボディダイオード
ＢＵＦＦ１  バッファ
Ｃ１  平滑化コンデンサ
ＤＴＲ１  トランジスタ
ＨＳＴＲ１、ＨＳＴＲ１１、ＬＳＴＲ２、ＬＳＴＲ１１  スイッチングトランジスタ
ＩＮＶ１  インバータ
ＩＬ  インダクタ電流
Ｌ１  インダクタ
Ｎ１、Ｎ２  ノード
ＳＢＤ１、ＳＢＤ２、ＳＢＤ１１  ショットキーバリアダイオード
Ｓｓｇ１、Ｓｓｇ２  制御信号
Ｖｂｋ  耐圧
Ｖｆ  順方向電圧
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
Ｖｓｓ  接地電位
【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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